2010 年亚运会开幕式主场地－海心沙岛音频扩声系统 ——2010 年亚运会开幕式主场地－海心沙岛音频扩声系统

　　图1 海心沙岛全景效果图

　　广州海心沙是位于广州市珠江内江心沙洲，在珠江北主航道上。总用地面积17.6万平方米，绿地率达65%，可容纳2万名观众。中央连续广场工程 ，总建筑面积约为600,000平方米,地铁连接中央商场，餐饮娱乐场所,餐厅，室内文化艺术广场。四年一度的亚洲体育盛会-“第16届亚洲体育运动会”于2010年10月12日在这里顺利开幕。有别于以往亚运会开幕式形式，本次广州亚运会将开、闭幕式史无前例地定在珠江上的船型小岛—海心沙岛上举行。开幕式上，观众看到有一艘巨轮从珠江出发，向东方扬帆起航，由此开启一个“以城市为背景，以珠江为舞台”的广州亚运会开幕式。

　　在亚运会召开期间，需要建成一套满足背景音乐扩声、消防紧急广播、以及人工寻呼/指挥等功能的音频广播系统，在后亚运时期，由于整个海心沙岛将变身成为一个广州市地标性观光景点，所以该系统还须额外承担起主题广播的功能。因此，作为系统核心的数字音频矩阵处理系统应具备先进的技术性，保证一套系统、多套功能的实现。

　　系统概述

　　海心沙岛不仅仅承担了本次亚洲运动会的开、闭幕式表演，还肩负着随之而来的亚洲残疾人运动会的开、闭幕式表演。在这两项亚洲顶级赛事过后，海心沙岛将建成市民绿化公园，成为广州市地标性旅游观光景点。无论是作为亚运会的开、闭幕式场地，还是作为以后的旅游观光景点，都需要一套高品质、智能化的网络音频系统作为海心沙岛软件配套服务设施，服务于来自各地的游客。

　　整个海心沙岛屿上配置了一套QSC智能网络音频广播系统(系统核心为Q-Sys系统)，音频信号通过光纤网络覆盖到全岛的各个区域，将动听的音乐融入到美丽的景色中，为来自世界各地的游客提供一个舒适、优美的生态旅游环境。

　　需求分析

　　图2 海心沙岛区域分布

　　根据本项目的特点，本项目共分成以下几部分组成：集散区、主看台部分、舞台部分、地下空间部分、东区附属用房和环岛景观大道。在这几部分功能区中，根据使用需求的不同，所处环境(室内、室外)不同，配备相应的设备，保证系统功能完善、系统运行稳定。

　　由于整个海心沙岛面积很大，传统的模拟广播中使用的定压传输方式已经不能满足覆盖全岛的要求了，过长的线缆传输会造成音频信号信噪比的下降从而导致声音品质大大降低，造成游客听感不适;同时过长的模拟线缆传输也会造成能耗的增加。因此全岛音频信号的传输使用全网络化数字传输，增加了传输距离、保证系统音质、避免过大能耗。

　　整套音频系统的设备构成庞大、分布分散，为了提高系统操作人员的工作效率，以及保证系统操作的实时性，整套系统可以通过网络实现集中监控和遥控、通过岛外各个机房的网络节点，也可以实现分控。

　　此外，广州市地处我国的南方，是一个多雨的城市，因此在岛外的扬声器选择上需采用防雨扬声器，并且做相关线路防雷等措施。

　　系统设计原则

　　采用先进技术设计的原则

　　现代科技的发展为主题广场提供了必要的技术条件，各种先进的技术已经进入该领域的各个环节，它节省了大量的人力、物力，提高了工作效率，为现代化主题广场提供了保障。在设计本项目时也需应用世界上先进的科学技术，主要系统选用具有技术领先水平的设备。

　　整体规划、配置合理的原则

　　在方案设计和设备的选择上，加强注重系统功能的合理性、实用性。计算机技术、网络技术的高速发展，使该技术在多年前就进入了包括大型广场在内的许多关键且重要的大型场合，很方便地把各种不同的设备、系统有机地结合在一起，进行整体规划。这样，使得各个不同功用的系统已经不单单是一个孤立的系统了。先进的技术更有利于提高使用者的工作效率和设备的使用价值，从而赋予产品以最高的性能价格比。系统的整体规划、先进性还应该体现其管理的高效，及操作和维护的方便性，而设计的合理性是其主要保证：合理的系统设计、合理的布线和操作设置。

　　保证系统的安全、稳定、可靠、功能完善的原则

　　系统工作的高可靠性是对系统功能强有力的保证，如果没有高度的可靠性、安全性，再好功能的设备都是无用的。在这方面，我们不仅考虑采用技术成熟、先进的可靠产品，更需要有多年丰富的工程设计和施工经验，因而能保证整个系统中各设备之间、分系统之间的匹配和协调工作。更重要的一个方面，在系统设计、设备选型上要考虑有利于系统和设备的各种备份方式和通信控制方式，使之成为一个安全、稳定、可靠、耐用的系统。

　　此外，系统还要考虑信息采集、故障诊断、报警和记录的功能，并能实现故障出现前兆时的“非灾难性”故障诊断、报警和备份接入。除此以外，系统还应考虑适当的冗余热备份，以确保系统运作的万无一失。

　　便于操作和进行管理的原则

　　如同其它规模大、设计标准高的现代化建筑物一样，本次项目“海心沙”主题广场也面临着音频系统设备管理的一系列问题。

　　系统除主设备集中安放在几个大的控制机房以外，其它很多的设备还分散安装在建筑物的其它各部位，若全部采用人工控制和管理，凭主观经验无法完成有效的控制工作和管理整个系统设备的运转情况，而且各设备之间无法协调运行。若系统和设备维护不当、不及时，将直接影响广播系统的工作与整个“海心沙”广场的日常运行，还会大大降低设备的使用寿命。

　　因此，通过网络实时监控整个系统的各个设备工作状态，并且有简洁明确的控制程序和友好、稳定的操作界面，将使操作人员和管理人员更加便捷地操作和管理系统。大大减少现场操作及管理人员，降低运营管理人员的工作量和劳动强度，提高系统维护管理水平，进一步保证广播系统安全、稳定、可靠地运行。

　　在将来后续工程中可延续、扩展的原则

　　当今社会发展日新月异，许多新用途是随着社会发展需要而不断产生的，并且在亚运会圆满结束后将整个“海心沙”广场部分建筑改建，其扩声系统的功能也将发生改变，因此考虑到以后的使用和新功能的扩展，在做系统设计的时候需要考虑系统核心采用网络音频处理平台，具有更灵活的系统特性，为以后的系统扩展，新功能的开发，使用用途的改变提供便利。

　　系统可以在原有基础上进行扩展，主要控制设备可以通过软件升级方式更新换代，可在相当长的时间内保持技术与设备的一致性。而且通道接口和设备的适当冗余，可以随着应用需求的变化而扩展。

　　系统架构

　　整套系统以美国QSC公司的网络音频系统-Q-Sys系统为核心，结合QSC的功放和扬声器系统，以及前端的网络呼叫站产品构成了整套的网络音频扩声系统。该系统是时下功能最为强大的网络音频系统，一经推出就受到了业内广大人士的关注，成为目前业界热议的话题。Q - S y s系统是一个完整的系统平台，它可以完成从音源输入一直到音箱输出的整个音频链路的所有功能。Q-Sys系统可以对所有音频信号进行路由分配，信号处理，对必要的设备进行控制和监测，并保持了高质量的音频信号品质和QSC闻名的可靠性。Q-Sys系统专为对音频系统具有很高要求的大型场所设计，是任何需要一套强大的音频处理系统场所的理想选择，比如：体育场、体育馆、主题公园、演艺场所、交通枢纽、政府、多厅法庭、酒店、赌场、教堂、大学校园、教育机构等。那么，下面我们一起来了解一下Q-Sys系统。

　　Q-Sys 系统简介

　　Q-Sys系统为美国QSC公司旗下的一套大型网络音频解决方案，Q-Sys系统是一套基于千兆以太网实时传输无损音频“集中式处理”的音频系统，主要由音频处理主机CORE、音频接口箱I/O FRAME、控制软件以及千兆网络组成，无缝兼容QSC功率放大器和无源扬声器。所有的网络设备通过千兆网络连接起来即可完成工作。

　　图3 Q-Sys系统示意图

　　由图中可以看到Q-Sys系统是一套集中式处理，集中和分散相结合式控制管理的一套网络音频系统。所有的模拟音频信号经音频接口箱进行A/D转换，然后通过千兆网传输至核心Core，进行处理和路由，再通过网络传输回音频接口箱进行D/A转换，输出至功率放大器进行扩声。在Q-Sys系统网络中，除了音频设备之外，其它控制设备可以与Q-Sys系统共用网络，无需单独划分控制网络VLAN。

　　CORE 主机

　　图4 CORE主机外观

　　CORE主机是Q-Sys系统的处理核心，音频系统中所有的音频信号处理、路由和控制信号全部是在这里进行的。CORE主机分有三个型号：CORE1000、CORE3000、CORE4000。三种主机分别可以处理64×64、128×128、512*×512*个音频通道，是当今世界上处理能力最强的音频处理主机。CORE主机摒弃了传统音频处理主机采用DSP芯片进行音频信号处理的老方式，而采用全新的音频处理核心-多核64位中央处理单元进行音频信号处理。采用这种全新的处理引擎后，CORE主机的信号处理能力远远大于传统采用DSP芯片作为处理核心的音频处理主机。

　　CORE主机内部内置了多种音频处理模块，如：分频器、混音器、自动混音台、噪声门、路由器、动态处理器、噪声发生器、参量/图示均衡器、动态显示器、音频文件播放器、RTA测试工具等等，能够满足各类场所音频系统的需要。

　　超强的处理能力、丰富的音频处理模块，使CORE具有充足的资源来进行音频信号处理，给音响系统设计师提供了一个自由的平台，供其任意设计自己想要设计的音响系统。

　　I/O FRAME 音频接口箱

　　I/O Frame为音频接口箱，顾名思义就是Q-Sys系统的对外音频接口。

　　图5 I/O FRAME接口箱外观

　　I/O FRAME是1U模块化音频接口箱，最大支持16个音频通道，采用32比特浮点信号处理方式和高端数模、模数转换器，使整套系统具有高保真音质效果。所有的模拟信号都是通过I/O FRAME进入音频系统，也是通过I/O FRAME输出至功率放大器的。

　　I/O Frame本身并不具备模拟(AES数字)音频信号输入、输出接口，需配置音频卡才能工作。I/O Frame本机具有4个卡槽可以配置不同的音频卡，可以根据系统需要，在同一台I/O Frame上同时配置不同种类的输入卡和输出卡。音频卡均为4通道，可分为：

　　麦克风/线路输入卡：CIML4;高端麦克风/线路输入卡：CIML4-HP;线路输出卡：COL4;数据端口卡(QSC功率放大器专用卡)：CODP4;AES数字音频输入/输出卡：CAES4。

　　Q-Sys系统基于千兆以太网，无论核心Core还是音频接口箱I/O Frame都是千兆网口。其对于交换机的也有一些特殊的要求。Q-Sys系统的网络交换机必须支持一下3点：a.千兆端口、b.支持QoS服务质量、c.每个端口支持至少4个队列。

　　I/O FRAME可以和CORE安装在一起，也可以安装在音频网络可以覆盖的任何地方。这种系统结构极大地增加了系统设计的灵活性，I/O Frame可以无限接近模拟音源的输入或者功率放大器，以千兆网线代替模拟线缆传输音频信号。增大了系统的覆盖面积、减少模拟线缆的布设(1条千兆网线最多可以单项传输512路音频通道)、减少音频信号在传输过程中的衰减、增加了音频信号在传输过程的抗干扰性，大大削减了铺设模拟音频线缆的长度以及铺设成本。

　　图6. 音频接口箱背面板

　　总体来说，Q-Sys系统的构成非常简单，只需要根据系统输入输出的数量配置相应的音频接口箱和音频卡，然后根据系统总的输入输出通道确定使用何种型号的处理主机Core即可。