国家大剧院歌剧院扩声系统方案设计
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1 概述
1.1 利用要求及采用的设计规范 ① 利用要求：
本歌剧院以歌舞剧的演出为主，兼顾其它大型舞台节目的演出。
② 国家规定的相关扩声系统设计规范主要包括： 剧场建筑设计规范（JGJ57-2000）； 厅堂扩声特性指标（GYJ25-86）；
③ 设计方案和设计思想：
设计方案上吸收了近三年来国际、国内重要厅堂的设计经验，吸收了他们的设计思想，并将其中的长处充实到咱们的设计中来。
1.2 设计思想和方案概述
1.2.1 设计思想
本扩声系统应成为一个较为完善的开放性的平台，知足各类高质量演出的需要。同时能够提供丰硕的接口，具有良好的灵活性和可扩展性，以知足本厅作为一个“过路性”剧场的要求。所利用的设备均为国际上知名的并在著名场所利用过的，安全靠得住的产品。
1.2.2 方案概述
⑴． 主扩声系统采用左中右三通道加次低频全场覆
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盖的扬声器布置方案，能够达到较好的立体声还音效果；
⑵． 为有效提高次低频段覆盖的均匀性，次低频扬声器采用集中加分散式的布置方式；
⑶． 舞台扩声系统（舞台监听系统）包括固定安装于舞台上空的扩声系统，流动扩声系统（地板返送系统），流动式效果声系统，无线监听系统；
⑷． 设置了较为完备的效果扬声器系统；
⑸． 设置了较为完备的信号分派和互换系统，核心部份放置于互换机房；
⑹． 设置了较为完备的无线传声器系统，接收机可在主要工作点流动利用；
⑺． 信号传输以方便、高效为原则，舞台部份以模拟传输为主，其余部份以数字传输为主。系统中各主要工作点均同时具有数字和模拟接口；
⑻． 采用一台数字调音台作为主调音台或现场调音台，另一台数字调音台作为返送调音台，内置输入输出矩阵，控制通路上包括完整的信号处置功能；
⑼． 现场调音位和返送调音位设置较完备的接口，方便利用；
⑽． 主要周边设备均安装于流动机柜内，方便在各工作点流动利用；
⑾． 系统处置器部份采用数字系统控制矩阵，系统简
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练、靠得住，操作方便；
⑿． 本系统设计操作方便，稳固靠得住，兼顾各类条件下利用的方便性，数字设备的关键部份均有热冗余的考虑。
2 方案描述
2.1 按照目前的资料，本扩声设计依据的主要建筑参数为：
观众厅容积： 约18700立方米； 观众厅人数： 约2500人； 混响时刻： 背景噪声：
秒左右（中频） 不劣于NR20。
2.2 主扩声系统在观众厅内的声学技术指标，达到或优于GYJ25-86中规定的音乐扩声一级指标。其中：
最高声压级：100～6300Hz内平均声压级≥108dB； 传输频率特性：以100～6300Hz的平均值为0dB，在此频带内±4dB；
传声增益：125～4000Hz内平均值≥-8dB；
声场不均匀度：1000Hz&6300Hz≤8dB；100Hz≤10dB； 主观听音：清楚、音质良好。 2.3 系统各部份功能描述如下：
2.3.1 观众厅主扩声扬声器系统：
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观众厅主扩声扬声器系统分左、中、右三个声道及一组独立控制的中低频和次低频扬声器，观众厅中央声道主扩声扬声器置于台口上方，左右声道扬声器别离暗装于台口双侧的技术用房（对场内开口）内，下皮距观众席地面约5米，各声道均匀覆盖整个观众席。这种三声道各自覆盖全场的扩声方式空间感良好，适于音乐节目演出的需要。
左中右声道采用带号筒负载的中高频两分频扬声器箱+独立的低频扬声器箱分区覆盖观众区，能够较好地改善声场的不均匀度。其中中央声道设置7只Meyersound MSL-3A全频扬声器，还有4只Meyersound MSL-2A全频扬声器作为补充扬声器；左右声道各设置6只Meyersound MSL-3A全频扬声器，还有2只Meyersound MSL-2A全频扬声器作为补充扬声器。
独立的低频通道分采用分频段覆盖的方式，将低频分为中低频（约70～200Hz）和次低频（约70Hz以下）两段，采用不同的扬声器分段覆盖。中低频部份采用双12吋扬声器箱，次低频采用双18吋扬声器箱。为了改善以往系统实践中低频段的不均匀度较大的现象，这次咱们采用集中加分散式的布置方式，在台口上方中央通道扬声器周围布置一部份作为主扬声器（2只Meyersound DS-2P和3只Meyersound 650-P），在台口双侧原SIDEFILL扬声器安装位置分散布置多只作为辅助扬声器（每侧各1只Meyersound DS-2P和3只Meyersound 650-P）。主扬声器和辅助扬声器均有独立的通路进行控制，通过合理的调整，辅助扬声器能够增强主扬声
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器主瓣之外观众席区域的声能，从而达到改善声场不均匀度的目的。
2.3.2 前区补充扬声器系统
为降低主扩声扬声器的声像高度，改善前区观众的听感，于台唇等距离设置7只小型扬声器箱。
2.3.3 舞台扩声系统：
舞台扩声系统主要为在舞台上的演员服务，由于演出型式多变，情形不同专门大，需要知足多方面的利用需要，主要包括以下几个部份：
统；
在歌舞剧演出中主舞台双侧的“sidefill”形式的固定安装的提供整个舞台声场覆盖的扬声器系
流动式扬声器系统覆盖整个主舞台演出区域作为一般演员的舞台监听；
主要演员的无线监听系统；
独立利用的舞台地面流动扬声器系统； 位于主舞台和后舞台之间的用于舞台效果声的
流动式扬声器系统；
为知足以上要求，咱们采用固定与流动相结合的形式，配备了较为完善的舞台扩声系统，主要包括：
舞台上固定安装8只两分频扬声器箱供主舞台、
侧舞台和后舞台扩声之用，以保证舞台上有良好的听闻条
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件。具体散布如下：固定安装于台口周围的灯光吊杆上或台口双侧柱光架上的覆盖主舞台的扬声器系统（4只）。固定安装于侧舞台墙面或台口双侧柱光架上的覆盖左右边舞台的扬声器系统（2只）。固定安装于后舞台与主舞台之间的天桥上覆盖后舞台的扬声器系统（2只）；
另外独立配置12路流动扬声器通路，配备了12只
全频前级两分频扬声器箱，既能够置于地面做流动舞台扩声扬声器利用，也能够安装在支架上作为“sidefill”提供主舞台的舞台舞台扩声，还能够安装于主舞台和后舞台之间的双侧位置作为舞台效果声扬声器利用，总之，能够方便、灵活地覆盖演出区，知足各类性质演出的需要。
配备8套完整的无线监听系统，每一个通道均有
独立的紧缩限幅器，全数设备安装在一套流动机柜内，机柜设有独立的卡侬接口和37芯多芯电缆接口，在舞台上、控制机房和互换机房内都可利用，具有很高的灵活性，方便各类演出条件下利用。
为了便于各类演出条件下舞台流动扩声系统的接入利用，咱们设置了一套舞台扩声信号互换、接口系统，详述如下：
自扩声机房、现场调音位、返送调音位来的各24路舞台扩声通路均汇至台口周围的互换机房的塞孔排，另外，用于舞台扩声扬声器（包括固定安装和流动）通路控制的15路系统控制器通路的输入聚集于互换机房的塞孔排上。同时，在各主要舞台/乐池综
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合插座箱和安装在侧舞台墙面的返送插座盒内设置总数为32路的舞台扩声信号输出插座，在功放机柜的面板上的设置功放输出跳线板，舞台/乐池的综合插座箱和返送插座盒的各返送功放信号来自该功放输出跳线板。如此，调音师能够按照演出需要，通过对互换机房的塞孔排和返送功放输出跳线板的跳线的设置，实现多种连接方式：
将调音台来的舞台固定扩声信号通过跳线送至
系统控制器输入端（CH1～CH3），通过系统控制器的调整和功放的放大，直接送至固定安装的舞台扩声扬声器，知足整个舞台扩声的需要；
将调音台来的任意舞台扩声通路信号的接入系
统控制器的舞台扩声通路，通过系统控制器的调整和功放的放大，再通过舞台扩声功放输出跳线板的跳接送至任意一个综合插座箱或返送输出盒的输出接口，通过流动电缆接入舞台流动扬声器箱；
将调音台来的舞台扩声通路信号直接送至各综
合插座箱或返送输出盒的舞台流动扩声输出接口，通过流动电缆送至无线监听系统的流动机柜；
将调音台来的舞台扩声通路信号直接送至各综
合插座箱或返送输出盒的舞台流动扩声输出接口，通过流动电缆送至置于现场的第三方流动舞台扩声系统的功放机柜，扩展流动舞台扩声扬声器的数量。
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2.3.4 效果声系统：
本剧场的效果声系统由86只同轴扬声器、2只大功率全频扬声器和2只大功率次低频扬声器及其相应功放、数字式系统控制器组成。扬声器均匀地散布于观众厅顶棚、侧墙、后墙及挑台下吸顶，扬声器的布置方式大体与法方所作设计大体相同。控制通路共48个独立通路，录制好的效果声信号通过24轨硬盘录音机重放进入调音台混合调整后，通过数字系统控制器内部的软跳线，分派到不同的扬声器通路上。
在观众厅吊顶中部单独悬挂一组大功率全频扬声器系统（包括2只全频扬声器箱），作为高声压级信号输出的通路。
另外，通过调音台的设置，可将效果声信号输出至舞台流动扬声器系统作为舞台效果声的信号源，也可将主扩声信号经调整后分派至效果声通路，作为主扩声系统的补充。
数字系统控制器设置的调整能够通过运算机或外置控制器或定制的外接顺序器方便的进行，详述如下：
在扩声机房和现场调音位均设置RJ45网络接口
接入位于互换机房内的系统控制器，将与系统控制器配套利用的专用遥控器联入该网络，可直接调出预设的各类状态，实现不同演出条件下软跳线的改变；
可将一台运算机接入该遥控器的串行接口，实现
图形方式下的实时控制；
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通过对该串口控制字的编程（例如AMX系统），
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实现集控系统对本控制器的遥控；
系统控制器还配备了8路TTL遥控接口，能够通
过简单的电路开关实现触发式的遥控以改变状态。 如上所述，舞台监督和调音师能够通过量种形式对效果扬声器系统的设置进行调整，以适应不同条件下演出的需要。
2.3.5 传声器点的设置：
在本剧场内举行的演出形式多样，对于传声器的接入方式要求各有不同，本着便于在各类条件下传声器接入的考虑，咱们采用固定与流动相结合的方式。详述如下：
在舞台的上下场口、左右后墙上设置了4个综合
插座箱，各48路传声器输入，共有192路。在乐池内左右双侧的墙上共设置了两个综合插座箱，各24路传声器输入，共48路。在主舞台双侧上方的工作走道内各设置8路传声器输入用于拾取合唱声或现场录音，共16路。在二层挑台前沿设置4路传声器输入，观众厅顶棚一道面光灯槽内设置4路传声器输入以拾取现场声。共有260路传声器输入通路。
为便于在舞台遍地方便的利用传声器，各在舞台
和乐池的综合插座箱内的传声器接口一半为独立的卡侬插座，可直接连接单通道传声器电缆，另一半传声器接口为37芯多芯接口，通过流动式的多芯插座板接入，能够方便的在舞台上利用有线传声器。
2.3.6 无线传声器：
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作为演出歌舞剧的场所，本剧场对无线传声器的要求较高，归纳起来有如下几个特点：
扰；
接收机应能方便的在场内各点流动利用，以方便数量应能知足歌舞剧演出的需求；
射频信号的传输应高度稳固靠得住，不易受干
各类条件下的利用；
传声器头的配备应种类齐全，其数量应多于接收
机的数量。
为此，咱们在系统中配备了16通路的无线传声器系统，详述如下：
4套（8通路）为德国SENNHEISER EM3532U双
通道接收主机，4套（8通路）为美国SHURE U4D双通道接收主机，他们均为目前国际上较为流行的高级产品，传声器头和发射机部份也别离是各自品牌的最高级产品。其中，SENNHEISER手持传声器及发射机配备8套，胸配式传声器及发射机配备8套，头戴式传声器及发射机配备4套；SHURE手持传声器及发射机配备8套，胸配式传声器及发射机配备8套，头戴式传声器及发射机配备2套，数量上大体能够知足大型演出的需要。
为方便流动利用，将SENNHEISER天线分派器
和接收机安装于一套小型流动机柜内，在舞台台口左右假
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台口上各明装一根接收天线，通过天线放大器的放大处置后，进入互换机房内机柜上的天线分派器，分出的四组射频信号别离引至舞台综合插座箱、扩声机房、现场调音位和互换机房，方便无线传声器接收机在以上遍地流动利用。SHURE的设置与此完全相同。
2.3.7 信号互换/分派系统：
为了保证舞台上的传声器信号及其它音频信号、各工作点之间的联络音频信号能够更为便利、高效、高质量的在各工作点之间传输，咱们设计了一套信号互换/分派系统，详述如下：
在台口周围设置独立的互换机房，各综合插座箱
来的传声器（包括无线传声器）信号，各主要工作点的联络信号均聚集于此。具体说来：从综合插座箱来的260路传声器信号，去综合插座箱的96路舞台流动扩声信号，去扩声机房、现场调音位和返送调音位的各96路传声器信号，自扩声机房、现场调音位、返送调音位A和返送调音位B来的各24路舞台扩声信号，负责处置舞台固定和流动扩声扬声器通路的19输入、16路输出信号，去扩声机房的24路信号，另外，还包括当流动无线传声器机柜置于该机房时的16路输出信号和当无线监听流动机柜置于该机房时的8路输入信号。以上所有信号（不包括传声器输出信号）均能够通过塞孔排的跳线进行互换。
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为了保证需要传声器信号的主要工作点都能取
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得稳固靠得住、高质量的信号，系统配备了96通路的无源分线系统一套，由24台四通路无源分线器组成。该分线系统将信号一分为三，第一路去主调音点（扩声机房或现场调音位），为直通通路，可加幻像电源，第二路去返送调音位，第三路备用，后两路为隔离变压器输出通路。输出信号的切换通过置于机柜内面板上的37芯多芯插座进行。
为避免由于互换机房至扩声机房的线路太长影
响传声器信号的传输质量，设计中将扩声机房数字调音台的传声器输入模块安装于互换机房内，通过光纤与扩声机房连接。
该信号互换/分派系统具有如下长处：
扩声系统的主要信号的互换和分派均放置在
一个机房（互换机房），令系统变得相对简练明了，避免了在多处进行互换设置，方便操作人员的利用；
无源分线系统保证了各点均能取得高质量的
传声器信号，由于没有有源器件，靠得住性较高，同时，无需像有源分线器那样要在分线器上设置幻象供电，方便利用。
2.3.8 主扩声调音台：
系统设置一台高质量的全数字式扩声调音台作为主扩声调音台，型号为SSL C200。该调音台具有如下特点：
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壮大的处置能力（96路控制通路，12路主输出，
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2路节目输出，24路FX返回，12路辅助输出，48路多轨录音输出），
数量庞大的输入数出通路（最多至512路输入，
512路输出，支持模拟、AES/EBU、MADI等格式的信号）；
用户友好的界面，操作方式与模拟调音台相同； 通道内置均衡、压限、延时等功能； 支持围绕声处置；
同国际上相同档次的顶级数字式扩声调音台相
较，该调音台的音质具有较强的优势。
2.3.9 现场调音位：
为了方便大型文艺演出时架设现场调音台的需要，在一层观众席中部设置了现场调音位，并配置了各类类型的信号接口，能够知足多种演出形式的需要：
当利用系统配备的主调音台或其它相应的数字
调音台时，将调音台流动输入输出接口、控制界面和流动周边设备机柜搬到现场调音位通过预留的数字光纤接话柄现与系统的连接。
当调音师利用系统所配备的模拟调音台或第三
方模拟调音台时，能够充分利用现场调音位所预留的模拟接口（自互换机房来的96路传声器信号，去扩声机房的24路主输出信号，去互换机房的24路舞台扩声输出信号），方便地实现相应的功能而无需架设临时性电缆。
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2.3.10 返送调音位：
在舞台上、下台口周围各设置独立的返送调音位，并配置了相应的信号接口。同时，系统还配备了一台独立利用的数字调音台作专用的返送调音台，型号为YAMAHA PM1D，该调音台具有如下特点：
壮大的处置能力（96路控制通路，24路主输出，
2对立体声输出，12路矩阵输出，32路插入输出，内置8路效果器和24路图示均衡器）；
数量庞大的输入数出通路（最多至144路输入，
96路输出，支持模拟、AES/EBU等格式的信号）；
用户友好的界面，操作方式与模拟调音台相似； 通道内置均衡、压限、噪声门、延时等功能； 系统体积小，重量轻，方便流动利用；
同时，该调音台在应急状态下也可作为主调音台的备份调音台利用。通过互换机房塞孔排跳线的设置，将6路返送调音台输出信号跳接至系统处置器的模拟信号输入端，可保证主调音台不能工作的情形下替代主调音台的大部份功能，保证主扩声系统的正常利用。
2.3.11 数字系统控制矩阵：
本扩声系统在调音台与功放之间采用集增益、均衡、压限、切换、分频、滤波等功能于一体的数字系统控制矩阵。矩阵由若干相对独立的控制器组成，每台控制器有8通道输入，8通道输出，
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这些控制器通过五类线联网，一路组成一个完整的矩阵系统，大体取消了以往传统模拟系统里形式各样、利用复杂的各类处置设备，由于采用了数字DSP技术，减少了繁复的接线，整个系统组成加倍简练、靠得住。
通过运算机，能够对控制器内的设置进行方便、快捷的修改、调整，调节灵活方便。并能够按照利用处合（歌剧、晚会等等）的不同，预先设置好不同的参数，在需要时方便地挪用。而在正常利用状态下，控制器能够不依赖外部控制运算机而独立工作。
所有的数字处置器置于互换机房或功放机房内，除舞台扩声通路外，所有输入均为AES/EBU接口，以保证整个扩声系统通路只有一次模数/数模转换。
2.3.12 功放机房：
系统内所有独立的功率放大器均放置于位于中央通道主扩声扬声器安装位周围的的功放机房，减少了功放至扬声器的距离，能够取得更好的效果。
2.3.13 周边处置设备：
系统还配备了足足数量的周边处置设备，包括：
两台高质量的效果器（10通路，Lexicon 960L和
PCM91）；
一台数字式均衡器（4通路，TC ELECTRONIC
EQ STATION-4）供主通路插入利用；
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全套节目源设备（包括激光唱机、盒式录音机、
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MD录音机、DAT录音机、24轨硬盘录音机、两轨硬盘录音机）；
6台双通路模拟图示均衡器（12通路）供舞台扩
声通路利用。
以上设备别离安装在三套小型流动机柜内，能够方便地在扩声机房、现场调音位和返送调音位利用。采用数字技术的设备均可利用其AES/EBU接口传输信号，提高了系统音频质量。同时，所有设备均保留了模拟接口，以方便采用第三方调音台时的利用。
另外，在扩声机房内还配备了数字式钟声发生器、音频分派放大器、高质量的传声器放大器（供主要演员演唱的特殊需要）等设备以知足多方面的需要。
2.3.14 信号接口：
为能使公共广播系统的紧急信号能够在场内播出，主系统与公共广播系统留有接口。同时，与内通系统也预留了足够的接口。
系统主调音台设置112路双向的MADI接口，可接入光纤数字音频传输系统，将本剧场的信号送至录音室或转播系统。
与外部系统进行联络互换的模拟信号均有隔离变压器进行信号隔离，避免地线干扰进入。 3 小结
总而言之，该系统具有以下几个特点：
先进性。系统采用的结构和设备选型在目前世界
上相较较而言较为先进。
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靠得住性。系统配备的主要设备均为最近几年来
国内或国际上经多次实践利用证明性能靠得住的产品。
灵活性。系统中调音台、主要周边设备、无线传
声器、无线监听等设备都可在场内主要工作点流动利用，知足不同演出利用的要求。这对于一个“过路性”剧场而言相当重要。
可扩展性。系统中预留的各类接口较多，为第三
方系统设备的利用创造了有利的条件。
合理性。系统配备的主要设备均适合本剧场自身
的特点，同时，在设备选型方面，并非拘泥于某些品牌，在实施进程中能够按照利用方的要求在适当的范围内做不断的调整。
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