华为中国生态大会2021启动——幕后的音频工程

ENEWAVE

Professional Audio System

恩瑞普——专业音频系统

　　ENEWAVE声系统工程详解

　　今年5月的华为中国生态大会已启动，大会围绕“三元协同，共创数字化转型价值”的设计理念，“因聚而生，有能有为”的口号。数字化转型的趋势性价值和机会空间，在时代新局下共育新机，供应价值，共享繁荣。同时ENEWAVE也为此次大会的启动提供一份力，就让我来带着你们了解华为生态大会的幕后生系统工程的详解。

　　《华为中国生态大会2021》主会场位于深圳会展中心内1号展厅，整个1号展厅尺寸大概为120*120米，总面积14,400平方米，高度平均约20米左右，整个场馆的容积已达到288,000立方米。场馆超大的面积和容积，已经可以划入到大型场馆行列，而面对如此大型的场馆空间，音响系统的设计，特别是扬声器点位的选择和扩声方式变得尤为重要。

　　音响系统设计

　　功能定位

　　以满足讲演型会议为主，并兼顾晚宴演出使用。这就要求，需必须满足基础会议的语言清晰度，让场地的数千参会者能都听清讲的内容，并保证具有足够的系统声压级及动态余量，确保演出功能使用的兼顾。

　　会场场地情况

　　首先 在设计之初，我们从华为拿到了本次生态大会会场的整体设计方案，从官方PPT方案的效果图结合CAD图纸来看，这并不是我们传统意义上的会议及演出的舞台定义。传统舞台无论室内室外，可能多为镜框式，即舞台中心为主表演区，在舞台两侧我们可以吊挂扬声器设备，根据需求吊挂线阵列或者点声源或者更多类型的扬声器设备，如果场地更大，需要补声，我们也可以在后区等位置设计“延时塔”等点位实现后区补声等等。

　　但 本次的华为中国生态大会的舞台设计，基本可以说舞台被一整面的LED视频显示所包围，但这可能也是目前全球比较流行的科技类公司的会议模式。

主屏幕尺寸

后部延展屏幕尺寸

　　从屏幕尺寸可见，主舞台有多么庞大，且大家都知道LED位置我们是无法安装扬声器的。

　　设计难点

　　混响时间长，容易听不清。

　　常规吊挂点位被LED占据，且扬声器需隐藏安装。

　　观众席点位多元化，后区还有辅助LED屏幕。

　　音响系统设计

　　针对以上在设计之初即了解到的难点，我们结合科学理论和丰富的大型会议及演出经验，进行方案的设计和论证。

　　那么，我们就来逐个攻破上面所列的三个难点：

　　混响时间长，怎么保证听清楚？

　　何为混响时间？

　　混响时间公认的定义是：声能密度降为原来的1/10^6时所需的时间，相当于声压级衰变60分贝。某频率的混响时间是室内声音达到稳定状态，声源停止发声后残余声音在房间内反复经吸声材料吸收，平均声能密度自原始值衰变到百万分之一(声能密度衰减60dB)所需的时间，用T60或者RT表示。混响时间过短，声音发干，枯燥无味，不亲切自然;混响时间过长，会使声音混杂。

　　用浅显语言解释一下，越大混响时间的房间，无论在里面说话聊天还是用喇叭放啥，都感觉声音混混的，小时候的报纸卷成的小号叫还是影视里的超级大喇叭。

　　混响大，不是唱歌挺好听的嘛!对啊!但说话听不清啊!

　　我们在看一下关于混响时间的公式：

赛宾(sabine)公式

　　T60=KV/A

　　T60--------混响时间

　　K-----------与空间湿度有关的常数，一般取K=0.161s/m

　　V-----------闭室的容积

　　A-----------总吸声量、赛宾值

　　关于混响时间的赛宾公式，我们不去过多推敲它或者什么数学物理等等的多维去计算啥，仅仅需要读懂一件事。

　　V容积：房间越大，混响时间越大。(因为V在公式的分子位置)

　　A总吸声量：吸声量越大，房间混响越小;反之吸声量越小，混响越大。(因为A在公式的分母位置)

　　那么问题来了，场地整体容积有28.8万立方米，而因为深圳会展中心为大型展览馆，并不是剧场剧院或者多功能厅等，所以基本没有考虑建声部分的吸声设计，所以整体系数基本可以认为不到10%，当然会议期间如果场地坐满了观众，场地的地面可以有一定的吸声量，也可以认为地面的吸声系数还不错。

　　我们来看一下，各类型功能厅堂的混响时间设计标准吧。如下图：

　　如图可见，一个满足会议和演出兼顾的场地混响时间应在1s-1.4s为最佳，但显然深圳会展中心这个场地混响时间远远大于这个值，根据我们现场工程师的测量结果，应该大概在3.2s左右。

　　那么我们该如何解决如此大混响条件下“听得清”的问题呢？

　　语言清晰度设计的理论依据

　　辅音清晰度损失率百分比理论是1978年荷兰人Peutz首先提出来的，是Peutz历经十年研究实践的结果，美国声学专家“唐.戴维斯”曾经说，这一理论每天都在声系统工程中使用，检验了公式的精度和实用性。Peutz这一跨世纪的贡献，其本质就是场馆语言清晰度的百分比，理论公式如下：

　　AL=  200D2² × T60² × N     x100%      ——(1)

　　Q × V × M

　　STI=0.9482-0.1845xLN AL%              ——(2)

　　AL——为辅音清晰度损失率百分比

　　RASTI——语言可懂度传递函数

　　D2——为扬声器离最远观众席的距离;

　　T60——为厅堂混响时间

　　Q——为扬声器的指向性因子;

　　N ——为功率比，是由产生直达声LD的功率LW，同产生LD之外的所有器件LW的功率比(即扬声器数量)

　　V ——场馆的容积

　　M ——为临界距离的修正值(除特例外一般选数值1);

　　理论和实践证明，RASTI 越高，AL%越小，语言清晰度越高。

　　RASTI>0.6     即   AL%<6.6%     (非常好的清晰度)

　　RASTI>0.5           AL%<11.4%     (奥组委对场馆要求)

　　RASTI≥0.45        AL%≤15%      (实际工作允许界限 )

　　从公式(1)和(2)可看出，要保证体育场馆具有很高的语言清晰度，就要降低AL%，而想降低AL%，有两点可做：

　　* 建声：降低体育场馆的混响时间T60

　　* 电声：选取好性能，高Q值指向性因子的扬声器系统，减少扬声器组数量N

　　PS( 建声的改造不可能的，只是一场流动的会议演出而已，那么，想提高所谓的RASTI(语言可懂度)只能电声方向上努力了。)

　　回头再看看这个复杂的公式，大家看看那些重要参数，哪些在分母，哪些在分子。就明白我们该怎么去制定设计方向，其实说复杂就确实很复杂，说简单点我们需要解决的无非就是少用点喇叭点位，尽量用覆盖更准确的扬声器，因为除了以上两点，其余的都是场地条件，我们也改变不了。

　　LED大屏挡住了我们很多合适挂喇叭的位置，怎么办?

　　根据 第一点所述，我们已经明确我们不会吊挂过多的扬声器组，现在我们面临的第二个问题就是整面的LED屏幕。

　　结合场地情况和工程CAD图纸，经过我们和甲方的协商，同意我们在LED屏幕上方安装吊挂扬声器设备，这样既不遮挡屏幕，也可以算是隐蔽安装了，因为暗场屏幕都打开的情况下，无论现场视觉和摄像出来的整体影像，都看不到喇叭的。但是实际情况也有限制，就是LED上方只能给我们预留两层的Layer架子高度用于吊挂扬声器，因为场地方要求，总高度不能高过14米。

先看图吧……先看初版手稿……

　　我们分别设计三组主扩线阵列音箱，分别如图中红色位置(中央声道)，绿色位置(左右声道)，两组后区补声线阵列延时塔音箱，如图中蓝色位置(补声声道)，需要注意的是文字标准的所谓左右中，仅仅表示的为位置，全部信号都是单声道的MONO信号，因为为了保证语言清晰度，我们所做的相位关系的延时设计，全部参考舞台后中心点位置发出，左中右三组信号全部为同一虚拟点位发出，以保证更好的语言清晰度设计。后区因为受到辅助屏幕遮挡，故此加了补声的线阵列扬声器系统。

　　其中 ，左右位置的两组线阵列，由于LED屏幕上高度限制，我们不得不拆分成两组，一组6只双10寸线阵列覆盖近区，一组6只双15寸线阵列覆盖远区，这又有点类似于点声源扬声器的近区远区覆盖的概念，所以在某些特定苛刻条件下，线阵列也可以优化组合，以参考点声源分区覆盖方式进行设计。

　　低频部分开始的设计是都挂起来的，正如上面的手初稿绘图一样，后来到了现场经过于甲方协商，最后让我们摆在了舞台两侧，通过与全频系统对齐延时相位，也达到了不错的效果，开始还担心低音都在顶棚会不好呢，后来愉快的解决了!

　　经过 初步设计，我们落实为CAD工程图纸，更精确的予以施工方安装吊挂和现场施工，图纸如下：

　　当然，全部设计我们采用声场仿真软件EASE进行了详细的声场模拟分析：

　　在混响时间3.2秒的情况下，我们进行了RASTI的模拟分析，结果如下：

　　本次设备全部采用ENEWAVE恩瑞普音响系统：

　　简单总结

　　通过《华为中国生态大会2021》的项目，让我们又一次复习了很多书本的内容，并在又把所谓的过往经验拿出来实战一次。如混响时间，RASTI，声道与通道，相位与延时，虚拟声像点等等。

　　特别鸣谢

　　音响师 张斌 先生

　　ENEWAVE大中华区演艺服务中心 郭心佳 先生

　　ENEWAVE 华南区演艺服务中心 肖子龙 先生

　　ENEWAVE东北区技术服务中心 王圣杰 杨绍坤 先生

　　深圳市创锐实业有限公司 伍国彬 梁光润 伍嘉威 先生

　　本文作者 ENEWAVE应用技术总监 裴宇洲