摘要：扩声系统作为一种将电子声学、建筑声学、听觉生理学和声乐艺术等等多种学科融合为一体的一种边缘科学，尽管其本身存在着技术本身上的局限性，但是仍然广泛应用在了广电系统和文艺演出之中，为我国的文艺事业添砖加瓦。而由于扩声系统的服务对象、用途大不相同，所以必须根据实际的应用情况中的各项综合因素进行细致的系统设计，配合精细的安装技术才能够达到预期中的良好效果。特别是对于剧院这个应用场景，对于声音效果的要求比较高，这就对剧场扩声系统的设计及应用提出了挑战。本文将就扩声系统的设计原则及步骤、剧场类扩声系统的声场设计及其基本的配置和选型作出探讨。
关键词：扩声系统；剧场；设计应用
剧场中所存在的音频主要包括语音、演唱、乐声等多种声音，而这类声音的信号都是连续变化的随机信号，要想要将这些信号完整的重放出来，就需要根据语言和音乐的基频信号和泛音，使信号符合其均衡的频率响应特性、相位特性、平均声压级，特别是由于演奏和演唱的音域较广，所以剧场的音频还要有着足够的广阔的声音动态范围。而具体到扩声系统的设计和应用上时，近年来的剧场扩声系统以及逐渐不再使用模拟扩声系统，转而使用数字扩声系统。数字扩声系统以数字技术为基础，采用特有的“软跳线”路由器，实现了智能精确地操作、使系统具有更好的传输和交互能力，能够实现模拟扩声系统所难以实现的操作，
一、扩声系统的设计原则及步骤
想要设计好扩声系统，就必须弄明白扩声系统所面对的问题是什么，所追求的设计目标是什么。
扩声系统决不是将设备进行堆砌、联通开响就结束的简单劳动。声场设计问题、音质评价问题及系统配置问题都是扩声系统需要解决的问题，而且在解决上述问题的前提下，扩声系统还追求以最简洁的系统结构，实现可靠的系统工作、简易的操作维护以及最好的音响效果。想要达到这一效果，就需要严格按照声场设计的原则。
在进行声场设计时，不论采用哪一种扬声器的安装方式，都应该根据国家标准确定声压级数据，都应该保证扬声器系统能够均匀的覆盖观众区。更进一步的，还应该保证观众的视听方向基本一致，听起来的声音自然和谐，更理想的情况是系统还要便于安装、调试和维护等后续工作的进行。
在保证了设计原则之后，还应该选择合适的供声方式，具体分为三种：
（1）集中供声。这种供声方式主要应用在镜框式舞台的剧场，将扬声器组安装在舞台台口上方音桥内的两侧。使用这种方法后，能够使观众区域的的听感自然、声音清晰、受到两组扬声器直接的声波干扰较小，但是它的缺点在于声音传播衰减较大，声场通常不是非常均匀。而为了克服这种缺点，在应用集中供声的同时，会根据哈斯效应的原理，在台口两侧或台唇的位置布置一定数量的小功率辅助扬声器，解决位置靠前的观众的声像不一致问题。
（2）分区供声。这种供声方式主要应用于大型体育场，声场覆盖均匀而清晰，但立体声感较差，此处不作具体讨论。
（3）分散供声。分散供声又可以分为吸顶扬声器供声单元和小功率声柱供声单元系统这两种形式，主要用于解决低矮空间、狭长区域的声场覆盖均匀度问题。虽然分散供声能够在混响时间较长的情况下保证声音的清晰度，但其视听方向不一致，所以通常用于语音广播和背景音乐广播系统等。
尽管供声方式各异，但是在进行设计时的步骤是一致的。首先要确定扬声器组的配置状态和安装位置，再计算观众所获得的直达声和混响声场的声压级等参数，最后通过各项参数计算直达声和混响声的比率，得到最佳的设计方案。
二、剧场类扩声系统的声场设计
不论是大型剧院还是中型剧院，通常都是采用3.1声道立体声扩声系统，由左、中、右三声道组成，小型剧院则多采用2.1声道立体声扩声系统，由左、右双声道和超低频扬声器组成的。
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剧院类扩声系统除了要满足扩声的需求以外，还需要为远程监控和数字网络提供技术支持，这是由于剧场需要分布于各处的设备始终处于受控状态，而且需要通过数字网络传输，对第三方实现资源共享和设备的兼容问题，这就使剧场的声场设计需要特别的注意。
剧院的声场设计，通常采用中央声道将全场覆盖，左右声道的设计有两种方法，一种是各有其独立的覆盖区域，另一种是独立的覆盖全场，其区别在于前一种方法能够使较大的观众区域感受到立体声的听感，而后一种方法所作用的范围较小。
在应用过程中，国外剧院通常将扬声器系统用明装的施工方法，但是国内为了美观起见，通常使用暗藏的方式。传统上，中央声道扬声器系统是暗藏在舞台上方声桥的中央，而左右声道的扬声器则暗藏在声桥两侧或者舞台两侧的八字墙内。但是随着技术的进步，为了使声像更加自然、扩大观众区域能感受到立体声的区域，近年来新建或经过改修的剧院，越来越多的将左右声道暗藏在镜框式舞台的两侧八字墙内。特别是超低频扬声器，将其安装在声桥内或八字桥内，都能够通过顶棚或地面反射，使声音能够更好的传送至观众席。
三、剧场类扩声系统基本的配置和选型
剧场类扩声系统由于对于音质的要求比较高，所以其主要设备比较复杂，包括音源、数字调音台、周边处理设备、传输网络、扬声器系统等等，下文将对其基本配置及选型进行探讨。
由于市场运营的要求，剧场的设备选择基本都遵循一专多用的原则，要求系统性能和操作控制方式可以满足多用途的使用要求，而且要求其转场速度要快，能够更好的配合演出的进行。
特别是对于扬声器系统，通常要求配置能够多功能使用的系统，满足不同实际情况的扩声要求。对于要求特别高的剧院，除了传统的几大扬声器系统，如观众席扩声扬声器系统、舞台返送扬声器系统等等以外，还需要设置散布于顶棚、舞台等区域的效果扬声器，以满足现代艺术的舞台效果。
调音台一般分为主调音台和备份调音台两套系统，这是因为调音台是扩声系统的控制核心，为了确保在意外发生情况下仍然能够保证系统的安全运行，必须设置备份调音台。
而随着数字化的不断深入，现代的剧场扩声系统除了传声器和扬声器系统仍然使用扬声器系统以外，其他设备都选用质量可靠、技术先进的数字化产品，高智能化的性能能够极大地提高的工作效率。
当然，就现阶段的发展情况而言，模拟信号系统并未被完全的淘汰，不少剧院仍然使用模拟信号系统，所以近年来新建或改建的大多数剧院，其扩声系统会设置数字和模拟两套信号传输系统，满足信号资源的共享，能够更方便的接入外来设备。
四、结束语
扩声系统，特别是模拟扩声系统经过几十年的发展，尽管其各项技术已经发展的较为成熟，可随着现代艺术对扩声的要求越来越高、表演环境的要求越来越多样化，传统的模拟扩声系统已经不能完全满足其需求。而为了满足现代剧场对不同空间、不同适用对象的这种需求，数字扩声系统已经越来越多的应用在了剧场扩声系统中，不仅提高了扩声系统的运行效率，更减少了工作人员的工作强度。虽然扩声技术以及趋于成熟，而且现在大多数剧场扩声系统的施工难度并不算高，但是现代艺术对声音立体度、音质的要求越来越高，这实际上是对扩声系统的技术提出了新的创新挑战，这需要科研人员的不懈努力。但就现阶段而言，设计方只需要在对剧场扩声系统进行设计时严格遵守设计原则，按照设计步骤按需设计，施工方在施工阶段严格把关设备、材料的质量以及施工的技术等，就能够建造出出色的剧场扩声系统，为广大人民带来高品质的音质享受。
参考文献：
[1] 谢咏兵等.数字扩声工程设计与应用[M].北京：机械工业出版社，2017.
[2] 高成伟.移动多媒体技术：标准、理论与实践[M].北京：清华大学出版社，2006.
[3] 彭妙颜等.数字声频设备与系统工程[M].北京：国防工业出版社，2006.
论文作者:蒋凌云
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/5
标签：系统论文; 扬声器论文; 剧场论文; 声场论文; 剧院论文; 声道论文; 声音论文; 《基层建设》2018年第11期论文;