营造天籁之音——让世界听到“鸟巢”的声音 ——营造天籁之音——让世界听到“鸟巢”的声音
来源:数字音视工程网 作者:广州市锐丰建业灯光音 编辑:mark 2011-10-17 04:10:52 加入收藏 咨询

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第29届北京奥运会开、闭幕式都在鸟巢体育场举行,鸟巢”以巨大的钢网围合,是一个大跨度的曲线结构,有大量的曲线箱形结构,建筑顶面呈鞍形,长轴为332.3米,短轴为296.4米,最高点高度为68.5米,最低点高度为42.8米,鸟巢建筑面积为25.8万平方米,能容纳9.1万名观众,“鸟巢”内没有立柱,而是一系列辐射式门式钢桁架围绕成的碗状座席。这些座席环抱着赛场的收拢结构,坐席分两层,每层都是前低后高,奥运场馆要求鸟巢的音响及扩音系统必须保证每个位置的观众都能听到同样标准的声音:“最大声压级要达到106dB,语言清晰度的STI值要达到0.6 ”。
“鸟巢”的下层膜采用的吸声膜材料、钢结构构件上设置的吸声材料,以及场内使用的定制的电声扩音系统,这三层“特殊装置”使“巢”内的语音清晰度指标指数达到0.6——这个数字保证了坐在任何位置的观众都能清晰地收听到广播。
体育场顶棚由钢结构覆盖两层不同功能间隔约为13m的膜组成,外层膜为单层ETFE膜,内层膜为单层PTFE吸声膜,内膜覆盖面积约42,000 m2,中央开口面积约18,000 m2。体育场东西看台高,南北看台低,分上、中、下三层看台,其中上层看台32,357座、中层看台28,806座、下层看台29,980座。
体育场四层西南角设1间扩声机房,六层东北角、东南角、西南角、西北角各设1间功放机房。
固定安装扩声系统是体育场内设备系统的一个重要组成部分。赛时期间,主要功能为观众席和场地进行语言扩声,为开、闭幕式时大型团体操进行伴奏,也可作为开、闭幕式时临时性扩声系统的补充。为适应赛后举办大型文艺活动,系统预留了次低频使用条件,通过临时安装次低频扬声器来满足音乐扩声要求。
设计指标:最大声压级: ≥106dB;传输频率特性: 125~6300Hz:±5dB;声场不均匀度: 1000Hz、4000Hz ≤8dB;传声增益: 125~4000Hz≥-10dB;扩声系统语言传输指数STI:满场(80%观众)时观众席大部分区域平均值≥0.60;系统噪声:系统无可觉察的噪声;主观听音:语言清晰,音质良好。
系统要点:
1、 设1间扩声机房(约60m2)和4间功放机房(每间约20m2);
2、 主扩声采用垂直指向性易控制的线阵列扬声器,明吊安装;
3、观众席扩声扬声器系统采用分散式布置方案,共16组,场地扩声扬声器系统采用东、西两面布置的方案,共8组。优点为:声场均匀、对周边区域干扰小。
4、以扩声机房为中心,搭建三个“子系统”——数字音频系统、模拟音频系统、监测及控制系统。数字音频系统为主体,模拟音频系统为应急/备份,监测及控制系统对主要设备的工作状态进行实时监控。
(1)数字音频系统:采用网络化数字调音台作为主扩声调音台,并在各机房均设置信号基站,以调音台中央处理器为中心,用光纤为媒介组成网络化数字音频系统。
(2) 模拟音频系统:采用小型模拟调音台作为数字调音台的备份,并在扩声机房与各功放机房之间留有模拟信号线缆,以实现在数字系统不能正常工作时,模拟音频系统仍可以满足基本要求,起到应急/备份的功能。
(3) 监测及控制系统:数字调音台中央处理器、信号基站、功率放大器等设备的工作状态均可在扩声机房通过计算机进行实时监测和控制。
5、功率放大器内置信号处理??椋墒趾?路模拟信号输入,并可实现以下功能:数字信号作为扩声系统正常工作信号接入;数字信号因故缺失时,模拟应急/备份信号自动接入;紧急广播信号接入时哑掉其他信号,进行紧急广播。
6 、整个扩声系统为双路供电,在扩声机房和功放机房内互投后进行供电;每个机房设稳压净化电源;重要数字设备双路供电,其中1路为UPS供电;扩声系统用电与灯光、动力系统分开。
系统说明
1、扬声器系统:主扩声采用线阵列扬声器。线阵列具有垂直指向性易于控制的优点,可提高直达声与混响声的声能比,进而提高语言清晰度。适用于对语言清晰度指标要求很高的国家体育场。
观众席扬声器系统采用分散式布置方案,明吊安装于下层膜下方,共16组,180只,均匀覆盖整个观众席。每组线阵列根据下方观众席情况由数量不等的扬声器组成。其中东看台5组线阵列(编号为:E1、E2、E3、E4、E5,分别为12只、12只、14只、12只、12只);南看台3组线阵列(编号为:S1、S2、S3,分别为10只、8只、10只);西看台5组线阵列(编号为:W1、W2、W3、W4、W5,分别为12只、12只、14只、12只、12只);北看台3组线阵列(编号为:N1、N2、N3,分别为10只、8只、10只)。
场地扬声器系统采用东、西两面布置的方案,明吊安装于下层膜下方,共8组,56只。其中西面4组(编号为:CW1、CW2、CW3、CW4,每组10只),覆盖大部分场地。东面4组(编号为:CE1、CE2、CE3、CE4,每组4只),覆盖场地东部(约占场地面积1/3)。东面场地扬声器系统,主要为团体操伴奏时用。
下层看台后部设补充扬声器,共224只,眺台下方明吊安装。补充扬声器是为主扩声扬声器不能覆盖的区域提供直达声,以改善该区域的清晰度和听感。
此外,还在每组观众席线阵列附近预留次低频扬声器安装条件,共16组,每组2只。(系统预留次低频扬声器安装条件、功率线和信号接口,通过在各功放机房接驳流动功率放大器和在顶棚临时安装次低频扬声器箱来满足音乐扩声要求。)
配置了返送扬声器,通过流动的方式接入综合插座箱内的扬声器插座,服务于主席台VIP区域和场内其他需要流动返送的区域。
线阵列扬声器箱为内置中高音分频的三分频扬声器,采用三功率驱动(中高频+低频×2)。补充扬声器采用内置分频的两分频定压扬声器。返送扬声器箱采用内置分频的两分频扬声器。
2、网络化数字音频系统:采用网络化数字调音台(StageTec Aurus)。扩声机房与各功放机房均设置信号基站(Nexus Base Device),以扩声机房调音台中央处理器(Nexus Star)为中心,通过各机房内的光纤跳线架以光纤为媒介组成网络化数字音频系统。
数字调音台界面配置32个推子,耳机、监听、对讲接口;中央处理器配置主控制卡RCPU、中央路由器卡RMX、4块光纤连接卡RFOC-4(4×8端口)、DSP处理卡RMD、台面接口卡RMC等,具有64路全处理通道,支持双调音台界面;
各信号基站根据需要配置数字和模拟信号接口卡及光纤接口卡,具体为:
扩声机房内信号基站:冗余电源XPSU-R、主控制卡XCPU、2块光纤接口卡XFOC(2×4端口)、4块传声器输入卡XMIC(4×8路)、3块线路输入卡XAD(3×8路)、2块线路输出卡XDA(2×8路)、AES3输入卡XER-X(8路)、AES3输出卡XET-X(8路);
功放机房A内信号基站:冗余电源XPSU-R、主控制卡XCPU、2块光纤接口卡XFOC(2×4端口)、传声器输入卡XMIC(8路)、线路输出卡XDA(8路)、3块AES3输出卡XET-X(2×8路);
功放机房B内信号基站:冗余电源XPSU-R、主控制卡XCPU、2块光纤接口卡XFOC(2×4端口)、传声器输入卡XMIC(8路)、线路输出卡XDA(8路)、3块AES3输出卡XET-X(3×8路);
功放机房C内信号基站:冗余电源XPSU-R、主控制卡XCPU、2块光纤接口卡XFOC(2×4端口)、线路输出卡XDA(8路)、4块AES3输出卡XET-X(4×8路);
功放机房D内信号基站:冗余电源XPSU-R、主控制卡XCPU、2块光纤接口卡XFOC(2×4端口)、传声器输入卡XMIC(8路)、线路输出卡XDA(8路)、3块AES3输出卡XET-X(3×8路)。
典型的数字信号流程为:
? 传声器信号、音源模拟信号等接入扩声机房内的信号基站,经模/数转换后用光纤传至数字调音台中央处理器,经调音台混合、调整、分配后再用光纤经光纤跳线架传至各机房的信号基站,信号基站输出AES3信号至功率放大器,馈送入附近的扬声器系统。
? MD录音机、硬盘刻录机输出AES3信号接入扩声机房内的信号基站,用光纤传至数字调音台中央处理器,经调音台混合、调整、分配后再用光纤经光纤跳线架传至各机房的信号基站,信号基站输出AES3信号至功率放大器,馈送入附近的扬声器系统。
? 场内传声器信号就近接入功放机房的信号基站,经模/数转换后用光纤经光纤跳线架传至扩声机房内的数字调音台中央处理器,经调音台混合、调整、分配后再用光纤经光纤跳线架传至各功放机房的信号基站,信号基站输出AES3信号至功率放大器,馈送入附近的扬声器系统。
整个过程最大限度地减少模/数和数/模转换次数,保证了信号的
对于数字音频系统安全上的考虑,简述如下:
中央路由器和各信号基站均配置双电源;光纤均一正用一备用,正由光纤与备用光纤连接至不同的光纤连接卡,可实现自动冗余;各功放机房内信号基站的AES3信号卡配置3~4块,由不同的信号输出卡提供信号给各扬声器组。
3、模拟应急/备份系统:采用一台16路传声器/线路输入、8路编组输出的模拟调音台(SoundCraft GB8)作为模拟应急/备份调音台。
扩声机房与各功放机房之间留有12路模拟信号线缆。
在数字系统不能正常工作时,可方便快速地启动应急预案,来满足基本扩声功能。从使用上可大致分以下几种情况:
? 第一种情况(综合插座箱F~H和L~N来信号进入扩声机房后用有源分线器将信号同时分配给数字系统和模拟系统):输入信号通过有源分线器分配后接入模拟调音台,模拟调音台输出通过模拟信号联络线传至各功放机房,经音频分配器分配接入功率放大器,馈送入附近的扬声器系统。整个过程所有环节均可事先准备就绪。
? 第二种情况(设双路传声器,综合插座箱F~H和L~N来信号进入扩声机房后1路进数字系统,1路进模拟系统):模拟调音台输出通过模拟信号联络线传至各功放机房,经音频分配器分配接入功率放大器,馈送入附近的扬声器系统。整个过程所有环节均可事先准备就绪。
? 第三种情况(综合插座箱F~H和L~N来信号未采用有源分线器进行信号分配和设双路传声器):将输入信号跳线接入模拟调音台,模拟调音台输出通过模拟信号联络线传至各功放机房,经音频分配器分配后接入功率放大器,馈送入附近的扬声器系统。整个过程需要1个跳接环节,其余所有环节均可事先准备就绪。
? 第四种情况(设双路传声器,综合插座箱A~B、C~E,J~K来信号分别进入功放机房A、B、D后,其中1路信号进数字系统,1路进模拟跳线盘):进模拟跳线盘的信号通过模拟信号联络线传至扩声机房的模拟跳线盘,通过跳线接入模拟调音台,模拟调音台输出通过模拟信号联络线传至各功放机房,经音频分配器分配后接入功率放大器,馈送入附近的扬声器系统。整个过程需要1个跳接环节,其余所有环节均可事先准备就绪。
? 使用音源信号放音时,与第三种情况类似。
4、监测及控制系统:在扩声机房通过计算机可对扩声机房内的数字调音台中央处理器、信号基站、功率放大器以及各功放机房内的信号基站、功率放大器的工作状态进行本地和远程的实时监测和控制。
系统中配置了2台计算机,接入扩声机房内的交换机,其中1台控制数字调音台中央处理器、信号基站,1台控制功率放大器。
只需从中央处理器的主控制卡RCPU引1条网络线接入扩声机房内的交换机便可实现对数字调音台中央处理器、信号基站的监测及控制。远程信号基站的监测及控制信号与音频信号共用光纤进行传输。
功率放大器的监测及控制方式,简述如下:
功放机房内功率放大器按其负载的扬声器进行分组,分装在各设备机柜。每台功率放大器引1条网络线接入机柜上方的交换机,每台交换机引1条网络线接入含光端口的交换机,转换成光信号后用光纤经光纤跳线架传至扩声机房内的交换机。
扩声机房内的每台功率放大器引1条网络线至交换机。
5 、光纤网络:扩声机房与各功放机房间留有12芯光纤,相邻功放机房之间均留有4芯光纤,扩声机房与各功放机房之间组成“星型及环型”网络结构。
各综合插座箱与附近机房间留有4芯光纤。扩声机房与中央控制室及广播机房间均留有8芯光纤。
光纤网络安全可靠性的考虑,简述如下:
? 所有光纤均一用一备,并双倍预留。比如:扩声机房与功放机房A间留有12芯光纤,其中4芯(2芯正用,2芯冗余)用于音频信号和音频控制信号的传输,2芯(1芯正用,1芯冗余)用于功率放大器的监测控制信号的传输,剩下6芯则作为备用预留。
? 正用光纤与备用光纤连自不同的光纤接口卡。
? 相邻功放机房间预留有4芯光纤,以备万一扩声机房与某功放机房间的光纤被断,通过预留的光纤仍能保证信号的传输。即“星型网”被断时,“环型网”可保证信号通畅。
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