影剧院 - 北京金山恒丰科技有限公司

某剧场舞台灯光音响系统解决方案

一、工程项目基本概况

本次设计的某影剧院音响扩声、舞台灯光、电影放映系统属于改造工程项目，改造后主要满足为：影剧院的文艺演出，大型报告性会议，7.1声道立体声专业电影放映等，实为一个多功能型使用剧场。目前发现的问题是：

1、剧场扩声声场严重不均匀，前面的人感觉声大受不了，后面的人感觉听不清。

2、传声增益很差，话筒音量小无法正常使用，造成开会和演出不能顺利进行。

3、系统设备陈旧，传输频率特性很差，造成音质严重失真，不能满足演出要求。

4、舞台灯光铺光不均匀，舞美灯光效果很差，造成演出时舞台人物没有立体感等。

5、剧场无内部通讯指挥系统，演出时指挥较混乱。

6、电影系统设施简陋无法满足数字院线的扩声要求，观众无环绕立体声体验。

7、剧场的候场室太小，需要重新规划设计房间。

8、调音室不符合正规使用要求，需要重新规划位置，以及音箱安装位也需要重新调整安装角度和装饰面。

9、剧场内外基础照明系统已经严重陈旧，需要重新维护或更换。

根据以上几点问题,本次设计我们按照改造要求和国家相关标准,结合目前剧场的实际建筑结构和业主投资情况,去认真分析和设计,给业主一套完善的解决方案。

二、设计思想

本项目，我们认真按照国家相关标准要求和业主有限资金的前提下设计，既然投资有限，我们尽可能的在有限的资金内把资金用到刀刃上，选配性价比高的产品，设计一套系统。

我们对产品的选型，尽可能的追求先进品牌中更好高规格的产品，设计一套高稳定性、高完全性、高性价比、高智能化的一套灯光音响方案和非常规范的工程交给业主。这样，虽然利润空间必然会大大减少，但盈利不是目的，能交给业主一套安全稳定、更好的灯光音响工程才是重要的，赢得业主的口碑才是重要的，当系统稳定安全的运行了，无需我们的售后服务也就没有了支出，实际上我们同样也赢得了利润，也赢得了更多的客户认可，同时公司也赢得了长足的发展空间。

1.3、系统主要构成

某影剧院舞台灯光、音响扩声系统工程包括以下几个系统：

影剧院音响扩声系统；

剧场內部通讯系统

演员后场视频监视系统

电影放映立体声环绕声系统。

影剧院舞台灯光系统；

三、系统功能定位

为保证整个系统达到国家标准，系统设计理念：技术先进、系统科学、配合合理、性能优良、功能齐备、经济实用、安全可靠、具有可扩展性。

1、音响扩声系统

扩声系统肩负各种文艺演出、会议、报告、电影放映的重要功能，本系统定位扩声系统具有良好的语言清晰度，同时在音乐播放时需要实现良好的声音还原度，声场扩声的均匀度，具有足够的声压级和频率响应，同时各种使用状况下的系统转换方便。

2、內通系统

剧场內通保证导演的对各个部门的全场指挥，采用4个通道

3、演员后场视频显示系统

保证候场和化妆间的演员能实时掌握舞台的演出进度和各种动态，视频系统要有实时演出画面和字幕提醒功能。

4、电影放映还音系统

放映机、银幕采用原有设备，还音系统采用7.1声道环绕立体声解码。

5、舞台灯光系统

舞台灯光系统要满足文艺演出的效果灯光和会议照明，灯光系统满足国家标准要求的舞台的平均照度、平均色温、显色指数等参数，会议灯光采用冷光源。

四、工程项目分析

本影剧院呈长方形，厅总长42米，厅宽26米，舞台台口至厅堂后墙视距28米，影剧院高约7.8米。舞台台口宽17米，舞台深13.2米，台口高7米，舞台高度1米，另外，灯光音响控制室改在舞台对面的三层放映室内，控制室距地5米左右。依据建筑设计图给出的结构形状和数据尺寸，计算出本观众厅有效容积约为5678.4m3，总表面积约为2245.6m2。

某影剧院影剧院平面图如下图：

五、音响扩声系统设计依据

音响扩声系统设计的依据为：

某影剧院影剧院设计要求和建筑结构图纸；
相关的国家及行业标准：

GB 50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》
GYJ 25-86 《厅堂扩声系统声学特性指标》
GB 4959-95 《厅堂扩声特性测量方法》
GB/T 50356—2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》
GBJ 76-84 《厅堂混响时间测量方法》
GB/T 14476-93 《客观评价厅堂语言可懂度的“RASTI”法》
GB/T 14197-93 《声系统设备互连的优选配接值》
SJ2112－82《厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值》
GB9003-88《调音台基本特性测量方法》
GB50198-94 《民用闭路监视电视系统工程设计规范》
JGJ/T16-92《民用建筑电器设计规范》
GBJ 16-92（95年修订）《建筑设计防火规范》
GB/T50314-2000《智能建筑设计标准》
GB/T50311-2000《建筑与建筑群综合布线工程设计规范》
GB50259-96《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》
GB50169-92《电气安装工程接地装置施工质量验收规范》

六、扩声系统声学特性指标

某影剧院使用功能主要以文艺演出、各种大型会议、报告为主，兼顾其它综合性的使用，以及7.1声道立体声电影放映等，实为一个多功能使用厅堂。

音响扩声系统在使用时应保证音乐丰满度、优质的重放效果、要有高的语言清晰度，合适的响度，系统要有足够的动态余量，及声、视像的一致性。

依据某影剧院使用功能要求和定位，音响扩声系统声学特性指标按照中华人民共和国国家标准GB 50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》，我们以文艺演出类扩声系统声学特性指标（摘自GB 50371-2006）一级指标来设计音响扩声系统。为此，某影剧院音响扩声系统声学特性指标为：如下表所示等级

一级
最大声压级（dB）：额定通带*内≥106dB

传输频率特性：以80～8000Hz的平均特性声压级为0dB，在此频带内允许≤±4dB,40～80Hz和8000Hz～16000Hz的允许范围见图6-1。

传声增益：100～8000Hz的平均值≥－8dB

稳态声场不均匀度（dB）：100Hz时≤10dB；1000Hz时≤6dB；8000Hz时≤＋8dB

早后期声能比（可选项）（dB）：500～2000Hz内1/1倍频带分析的平均值≥＋3dB

总噪声级：≤NR20

二级

额定通带*内≥103dB

以125～4000Hz的平均特性声压级为0dB，在此频带内允许≤±4dB,63～125Hz和4000Hz～8000Hz的允许范围见图9-1

125～6300Hz的平均值≥－8dB

1000Hz、4000Hz时≤＋8dB

500～2000Hz内1/1倍频带分析的平均值≥＋3dB≤NR20

通过以上一级标准规定：

6.1、最大声压级 (在厅堂内各测量点可能的最大峰值声压级的平均值) (dB)

额定通带*内：大于或等于106dB。

注：* 额定通带是指优于传输频率特性所规定的通带。

6.2、传输频率特性

以125～4000Hz的平均声压级为0dB，在此频带内允许范围：-4dB～+4dB；63～125Hz和4000～8000Hz的允许范围见下图：

图6-1

文艺演出类一级传输频率特性范围

6.3、稳态声场不均匀度 (dB)

1000Hz、4000Hz时小于或等于6dB。

6.4、传声增益 (dB)

125～6300Hz的平均值大于或等于-8dB。

6.5、系统总噪声级

小于或等于NR-20。

注：国家标准GB 50371-2006《厅堂扩声系统设计规范》中对系统总噪声级的定义：扩声系统在更大可用增益工作状态下，厅堂内各测量点扩声系统所产生的各频带的噪声声压级(扣除环境背景噪声影响)平均值，以NR-曲线评价。

以上声学特性指标按照国家标准GB 4959-85 《厅堂扩声特性测量方法》进行测量。

5.6、对建声要求

厅堂的音质及声学特性是建筑声学和电声系统扩声的综合效果，建声是电声的前提，根据影剧院的主要使用功能，确定建声设计指标是很重要的。目前该影剧院是改造项目，主要是对灯光音响系统改造，建筑装修不做改造，因此房间的建声问题不能改善，目前在现场初步测试房间的混响时间大约在1.5-1.8S，

6.7、混响时间

室内反射声形成混响，混响时间是决定室内音质的一个重要因素。一般来说，混响时间短，有利于听音的清晰度，但过短会感到声音变得干涩、沉闷枯燥；混响时间长，有利于声音的丰满度，但过长则会感到声音混淆不清，降低了语言的清晰度。因此恰当的选择和确定混响时间及其频率特性是十分重要的。语言和音乐所要求的混响时间不同，为使有高的语言清晰度，要求混响时间短，为使音乐丰满，又要求混响时间较长。恰当的处理房间的混响时间将使声音有较好的表现。

下图给出各种用途厅堂的中频(500Hz)更佳混响时间和容积的关系。由图可知,厅堂的用途不同，要求的混响时间不同,且厅堂容积越大,要求的更佳混响时间也越长。

下图给出不同容积房间内的音节清晰度和混响时间的关系曲线。由图可知,有相同混响时间的房间,容积越大,清晰度越低,混响时间越长,清晰度显著降低。

表1给出各类房间频率为500～1000 Hz时的更佳混响时间推荐值。体积较小的房间取小值，体积较大时取大值。

某影剧院主要以文艺演出会议、报告为主，兼顾综合性的使用及7.1声道立体声电影放映等。音响扩声系统在使用时应保证音乐丰满度、优质的重放效果、要有高的语言清晰度，影剧院有效容积约为5678.4m3，。

依据中华人民共和国国家标准GB/T 50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》中对多用途厅堂的观众厅满场合适混响时间的选择宜符合下列规定：

在频率为500～1000 Hz时，对不同容积的合适混响时间，多用途厅堂宜采用下图所示范围：

会堂、报告厅和多用途影剧院对不同容积V的观众厅，在500～1000Hz时满场的合适混响时间T的范围，参照以上各图曲线及表1，建议某影剧院其观众厅的建筑声学设计中频(500～1000 Hz)满场合适混响时间控制在1.2-1.5S更佳。

注：国家标准GB/T 50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》中对合适混响时间的定义：在一定使用条件下，听众认为音质合适的混响时间，它是根据人们长期使用经验得出的，并且具有一定的容许范围。

关于混响时间频率特性，空气对高频的吸收，观众对高频的吸收都较大，要保持混响时间频率特性平直比较困难，高频混响时间允许低于中频，但高频对音质，音乐质量保真度影响很大，所以应尽量使高频下降得少一些。各频率混响同时达到闻阈，即低频混响时间长于中高频，这满足听觉要求，低频的混响时间可提高20%，但不能太长致使语言清晰度不高。

6.8、背景噪声

厅内的背景噪声高低影响语言清晰度和听音效果。一般在室内最小声压级的位置上，信噪比S/N大于30dB，才不至于对清晰度有明显影响，信噪比提高到50dB，就可以获得更好的放声，背景噪声又是扩声系统节目源的动态下限，直接影响到听音效果。

应考虑防止各项噪声源对观众厅的干扰。这些噪声源包括下列方面：

a. 建筑物内设备噪声。包括观众厅的空调系统、送回风系统(包括电扇)和电器系统噪声，以及出入口门开关碰撞声和座椅翻动声等噪声。

b. 外界传入观众厅的噪声。既包括来自房屋内其他部分的噪声，如来自休息厅的喧哗，放映机房、舞台设施、办公室和厕所设备等处的噪声，也包括户外交通噪声(车辆、铁路、航空等噪声)以及其他社会噪声。

c. 与本建筑物相关设施的其他噪声源。

国家标准GB/T 50356-2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》中对观众厅内噪声限值有如下规定：

观众厅和舞台内无人占用时，在通风、空调设备和放映设备等正常运转条件下噪声级的限值不宜超过表3中的噪声评价曲线NR值的规定。

表3. 各类观众厅内噪声限值

观众厅类型

自然声

采用扩声系统

歌剧、舞剧剧场：NR 25、NR-30

话剧、戏曲剧场：NR-25、NR-30

单声道普通电影院：NR-35

立体声电影院：NR-30

会堂、报告厅和多用途影剧院：NR-30、NR-35

右图给出了标准噪声评价数NR曲线，它是评价噪声烦恼和危害的参数。根据各类房间及房的室内噪声允许值和歌剧、舞剧剧场观众厅内噪声限值，要求厅内在产生噪声的设备如通风空调、可控硅调光等全部开启的情况下，空场背景总噪声级应满足噪声评价数小于或等于NR-25。也可用A计权声级dB (A)表示，A计权声级dB (A)大致上为噪声评价数曲线NR值加5，即噪声评价数NR= dB(A)－5。总噪声级小于NR-25是指在31.5～8000Hz范围内，总噪声频谱中任一倍频程中心频率的噪声分量都不超过噪声评价数NR-25曲线相应的声压级dB值。

6.9、声反射

为提高声场均匀度应考虑在侧墙和平顶设置扩散体，后墙应作强吸声处理，避免后墙声反射导致前区出现回声。

6.10、隔声和隔振

应有良好的隔声、隔振措施，在整个声频范围内，建筑门窗玻璃、座椅等设施不得有共振现象，厅内不得有声聚焦，回声等声学缺陷。

6.11、音控室技术要求

扩声系统主要设备均在音控室内，为使设备正常运转，操作人员有良好的工作环境及进行监听，对音控室提出如下一些技术要求：

a. 音控室内进行监听，混响时间应小，墙面和吊顶应作简易声学处理使混响时间小于0.8秒。

b. 音控室用白炽灯照明，不使用带镇流器的日光灯，以免引起干扰。

c. 音控室应设接地线，接地电阻不大于2欧。

d. 音控室铺设架空活动地板（计算机房用成品活动地板），规格为600×600mm，活动地板距混凝土地面为300mm，至音控室内管线均暗敷在活动地板下。

e. 距活动地板0.3m处设电源插座若干。

f. 音控室内应有空调。

g. 音控室内配电话机1台。

该厅的音响控制室改在舞台对面的三层放映室，这样方便调音员的观看舞台动态和房间的音质、音量等信息。

七、音响扩声系统改造设计

依据某影剧院使用功能和建筑结构现对影剧院音响扩声系统的改造设计作介绍。

音响扩声系统设计的关键是选择音箱即对音箱选型和音箱在厅内的布置。音箱的布置和安装方式要使听众区具有足够的直达声强且全场声场分布均匀。

扩声声场设计决定了观众、表演艺术（演员）和技术人员（调音师）通过音箱所能接收到的信息可以达到什么程度，是听感形成的关键。其中包括建声环境、扩声形式的选择、音箱系统的选型以及相关的设计分析与计算工作。

近年来在国外出现了“扩声系统优化设计”的理论，并在许多专业剧院中得到应用并取得了良好的效果。所谓“优化设计”，主要指的是在常规的声压级、均匀度、清晰度等设计目标外，更加关注相干声源的声干涉问题，以及更宽频带的指向性控制问题。如何有效解决音箱阵列本身的干涉以及合成声场中的声干涉问题，这也是直接影响音乐明晰度的主要因素。对音箱频率及相位响应的优化，对声系统的高精度调试、校准等技术的应用，可以有效地提高扩声系统的还原性能，从而进一步改善听闻效果，这些扩声声场设计理论与方法是大量的工程应用实践与实验室实证相结合的成果，本次设计中给予了充分的应用。

我们以文艺演出类扩声系统声学特性指标（GB 50371-2006）一级指标来设计音响扩声系统，先用计算机EASE软件辅助设计，音箱根据我们的大量应用案例，推荐选用美国博世(BOSCH)集团生产的EV 品牌中，剧场音箱EVF系列中的高解析D型音箱，来分析整个剧场的声场。以下是具体的各个指标分析图：