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    中國視聽網(wǎng)(kingdomlifegroup.com) > 行業(yè)資訊 > (專業(yè)音響) > 2022年冬季奧運(yùn)會(huì)比賽場館 國家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽訓(xùn)練館高清晰度擴(kuò)聲系統(tǒng)解決方案
    2022年冬季奧運(yùn)會(huì)比賽場館 國家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽訓(xùn)練館高清晰度擴(kuò)聲系統(tǒng)解決方案
    更新:2020-3-5 10:09:20 稿件:音響網(wǎng) 調(diào)整大小:【
    [導(dǎo)讀] 體育場館在擴(kuò)聲工程的設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中,制約條件可能會(huì)很多,但首先要有明確、清晰的設(shè)計(jì)理念貫穿其中,這就是保證擴(kuò)聲的語言清晰度。首先要抓主要矛盾,即確保擴(kuò)聲的語言清晰度,這是擴(kuò)聲設(shè)計(jì)的第一任務(wù),掌握了它就掌握擴(kuò)聲的成功要素。次要矛盾才是要考慮擴(kuò)聲的音質(zhì),即表現(xiàn)音樂當(dāng)中,高頻的延展性及泛音、中頻的細(xì)膩真實(shí)及渾厚、低頻的豐滿度及瞬態(tài)彈性等,即擴(kuò)聲系統(tǒng)的音質(zhì)。許多超大空間場館的中低頻的混響時(shí)間都較長,語言清晰度都成問題了,怎么考慮音質(zhì)呢?你可以做個(gè)試驗(yàn),如果把那些整套頂級HiFi或甚至是頂尖Hi-END級別的發(fā)燒音響,放在混響時(shí)間很長的公共大澡堂子里去聆聽,那時(shí)候你就得選擇要它聲音的清晰度還是它的音質(zhì)了。擴(kuò)聲的根本目的就是為了讓語言聽得到、聽得清。如果擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲壓級再大、聲波覆蓋再均勻,但是聽不清,也就失去了擴(kuò)聲的最基本意義。因此說,沒有語言清晰度(STIPA指標(biāo))的擴(kuò)聲設(shè)計(jì),就是沒有靈魂的擴(kuò)聲設(shè)計(jì)。

     

    1、工程概況及聲場分析

    國家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽訓(xùn)練館是全國首個(gè)殘疾人冰上項(xiàng)目比賽訓(xùn)練專業(yè)場館,同時(shí)也是北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)重點(diǎn)工程之一,項(xiàng)目位于順義區(qū)后沙峪地區(qū)的中國殘疾人體育運(yùn)動(dòng)管理中心園區(qū)內(nèi),固定座位1584個(gè),無障礙坐席67個(gè),總占地面積26901.6平方米,于2018年12月30日正式開工建設(shè),場館建成后將成為專項(xiàng)服務(wù)殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)、具有無障礙示范引領(lǐng)作用的專業(yè)化冰上運(yùn)動(dòng)比賽訓(xùn)練場館,為國家冰上項(xiàng)目隊(duì)備戰(zhàn)冬殘奧會(huì)提供更好的保障。

    國家殘疾人冰上運(yùn)動(dòng)比賽訓(xùn)練館項(xiàng)目不同于一般的項(xiàng)目,政治意義更大不允許有任何閃失,在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前,北京達(dá)尼利華科技發(fā)展有限公司工程師團(tuán)隊(duì)走訪建筑設(shè)計(jì)院了解該場館的建聲設(shè)計(jì)情況,同時(shí)實(shí)地考察館內(nèi)聲學(xué)環(huán)境,由于館內(nèi)自然采光以及美觀性的要求,無法大量的懸掛空間吸聲體,同時(shí)大面積的冰面對聲學(xué)環(huán)境影響極為不利,冰面吸音系數(shù)500Hz僅為0.01,屬于強(qiáng)反射材料,聲音投射到冰面上會(huì)被大量的反射,再經(jīng)過頂棚的二次反射,造成了館內(nèi)聲場渾濁,講話聽不清楚。

     

    綜上所述,其聲場環(huán)境不容樂觀。因此就要考慮用什么樣的揚(yáng)聲器和布局設(shè)計(jì),會(huì)在較大聲壓級條件下又能最小化的激發(fā)聲場以提高早后期聲能比,同時(shí)避免聲能集中在冰面上,遠(yuǎn)離冰面的反射。因此決定在保證擴(kuò)聲STIPA達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上,利用V.M.A.Peutz理論公式來計(jì)算推導(dǎo)揚(yáng)聲器布局方案及數(shù)量,并做EASE論證。結(jié)合我公司在其他長混響聲場條件下的經(jīng)驗(yàn)及殘疾人冰上訓(xùn)練中心的實(shí)際建筑聲學(xué)環(huán)境,采用聲源布點(diǎn)位置最少數(shù)量的2組高清線源揚(yáng)聲器作為主擴(kuò)聲揚(yáng)聲器,即分別布放在大屏兩側(cè)覆蓋全場,它可保證混響時(shí)間達(dá)5秒條件下擴(kuò)聲語言清晰度STIPA指標(biāo)超過0.50。

    2、擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)需達(dá)到的聲學(xué)特性指標(biāo):

    滿足GB28049-2011《廳堂、體育場館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的體育館擴(kuò)聲系統(tǒng)一級指標(biāo)

    具體要求如下:

    1)語言傳輸指數(shù):STIPA空場平均值>0.50(業(yè)主要求每個(gè)測點(diǎn)指標(biāo)不小于0.45條件下,其平均值下方可有效)。

    2)最大聲壓級(峰值):  觀眾看臺(tái)區(qū)≥105dB;場地區(qū)≥98dB

    3)傳輸頻率特性:以125~4000Hz平均聲壓級為0dB,在此頻帶內(nèi)允許± 4dB的變化(1/3倍頻程測量);63-125Hz和4000~8000Hz的允許范圍由標(biāo)準(zhǔn)GB28049-2011《廳堂、體育場館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的圖8斜線部分確定;

    4)傳聲增益:    125~4000HZ平均值≥-10dB。

    5)穩(wěn)態(tài)聲場不均勻度:中心頻率為1kHz、4kHz(1/3倍頻程帶寬),大部分區(qū)域不均勻度≤8dB。

    6)系統(tǒng)總噪聲級:NR-25

    7)總噪聲級:    NR-30

     

    3、設(shè)備選型

    為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指標(biāo),確保在冰球館混響時(shí)間偏長的情況下仍能保證擴(kuò)聲語言清晰度達(dá)到世界級標(biāo)準(zhǔn),主擴(kuò)線陣列揚(yáng)聲器選擇的是可駕馭長混響時(shí)間的PROSO高清線源陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)。

    PROSO線源陣列揚(yáng)聲器組的原理:

     

    PROSO線源陣列音箱之專利:高頻帶狀耦合器也叫“平面波發(fā)生器”,是由多個(gè)緊密垂直排列的小音圈共同推動(dòng)一個(gè)帶狀音膜發(fā)聲,且共用一個(gè)帶狀磁體,這樣模塊之間不存在梳狀濾波器效應(yīng),杜絕高頻有害干擾問題。當(dāng)耳朵距離振膜很近時(shí),聽到的是局部某個(gè)小音圈推動(dòng)振膜局部能量,近聽不吵,當(dāng)耳朵距離高清線源音箱越遠(yuǎn)時(shí),聽到的是系統(tǒng)整體的聲音,遠(yuǎn)聽不小。


    隨著音箱模塊垂直排列的數(shù)量增加,Q值增大,指向性增強(qiáng)。但無論多少模塊,只要緊密垂直懸掛在一起仍然是一只音箱系統(tǒng)。聽起來也是一只音箱(相當(dāng)于數(shù)量N =1)。

    因?yàn)槭侵娌ㄝ椛,距離增加一倍3dB下降,聲場均勻度肯定好;因?yàn)橹娌ㄝ椛,指向性?qiáng),容易調(diào)試,不易產(chǎn)生嘯叫,傳聲增益高。

    在建聲混響時(shí)間超過標(biāo)準(zhǔn),甚至體育場混響時(shí)間長達(dá)4秒條件下,只要采用數(shù)量少、指向性Q值高的PROSO高清線源音箱系統(tǒng)方案,就能保證語言清晰度。
    在長混響時(shí)間條件下,保證冰球館內(nèi)語言清晰度,點(diǎn)聲源傳統(tǒng)音箱系統(tǒng)和傳統(tǒng)線陣列音箱是無能為力的,是根本不可能的。

    (1)高Q值指向性因子線源陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)PROSO   FL-2全天候線源陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng),使用2組,N僅為2,就可覆蓋滿場。

    * 著名品牌PROSO的FL-2全天候線源陣列揚(yáng)聲器Q值隨線源陣列長度(音箱模塊)增加而增加,Q值可以很高,指向性可很強(qiáng)。12只PROSO  FL-2線源陣列音箱模塊(如圖)

    其指向性因子:      500HZ    Q=38

                        1000HZ   Q=76

                        2000HZ   Q=151

    這是任何點(diǎn)聲源揚(yáng)聲器根本無法實(shí)現(xiàn)和達(dá)到的,各體育場館具體應(yīng)用PROSOFL-2線源陣列模塊長度(模塊疊加數(shù)量)多少,依據(jù)所需指向性因子Q值而定,可參考其一覽表:

    * PROSO全天候線源陣列揚(yáng)聲器FL-2僅有水平指向性900,垂直指向性很小,隨陣列長度越長越趨尖銳,利用此特性能有效避開占有害混響聲80%的頂棚,并且柱面波傳播,距離增加一倍,3db衰減;即提高均勻度又提高清晰度。

    * PROSO  FL-2線源陣列揚(yáng)聲器其頻帶寬,45HZ——18KHZ;靈敏度106db/m.w,功率600W,對于幾百米長度具有足夠大聲壓級是不存在問題的,僅僅增加線源陣列的長度(數(shù)量)而已;

    (2)揚(yáng)聲器陣列數(shù)N是根據(jù)覆蓋場地寬窄而定,一般場合應(yīng)對稱布放,N=2效果最佳。線源陣列數(shù)量越少,其間梳妝濾波器干涉越小,越有利于語言清晰度實(shí)現(xiàn)。

    4、電聲彌補(bǔ)建聲不足實(shí)現(xiàn)STIPA目標(biāo)的理論依據(jù):

    美國著名聲學(xué)大師唐·戴維斯在其著作中評價(jià)peutz輔音清晰度損失率設(shè)計(jì)理念是跨世紀(jì)的貢獻(xiàn),在全世界它每天被使用,檢驗(yàn)了它的精度和實(shí)用性。
        德國著名聲學(xué)大師阿諾特將其數(shù)學(xué)模型應(yīng)用在ADA公司EASE聲場預(yù)測軟件中,即ALcons%
    、STIPA的聲場模擬計(jì)算依據(jù)就來自于Peutz公式。

    下式為荷蘭聞名聲學(xué)大師Peutz對擴(kuò)聲語言清晰度準(zhǔn)確性的預(yù)測公式:

    STIPA = 0.9482-0.1845×ln×ALcons%

     

    式中:  ALcons%——輔音清晰度損失率百分比;

    D2 ————揚(yáng)聲器到最遠(yuǎn)聽眾席距離;

    RT60——— 房間的混響時(shí)間;在超大空間內(nèi)是指聲能衰變時(shí)間;

    N ————功率比(或相等功率的揚(yáng)聲器數(shù)量);

    Q ————揚(yáng)聲器的指向性因子;

    V ————聲場的容積;

    M ————臨界距離Dr修正值,通常取1

    AL%<7%-12% 屬于較好的語言清晰度

     

    5、為實(shí)現(xiàn)STIPA目標(biāo)依據(jù)上述理論而采取的電聲手段:
    根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的建聲的RT60計(jì)算數(shù)據(jù),以及在聲場各位置的RT60分布圖給電聲參考,但考慮因超大空間導(dǎo)致計(jì)算出現(xiàn)誤差是難免的。因此,電聲設(shè)計(jì)所依據(jù)的RT60必須要有安全余量,也就是如果實(shí)際的RT60比預(yù)計(jì)的偏長一些,電聲也要保證STIPA目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此北京達(dá)尼利華公司在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)上,選擇在四個(gè)方面具體做法來確保指標(biāo)安全余量。
    (1)提高STIPA目標(biāo)值——當(dāng)實(shí)際RT60出現(xiàn)偏差威脅STIPA目標(biāo)時(shí),也可增加設(shè)計(jì)目標(biāo)保險(xiǎn)系數(shù);
    (2)增加RT60指標(biāo)余量——提高RT60安全余量,即當(dāng)實(shí)際RT60大于設(shè)計(jì)值時(shí)仍確保STIPA目標(biāo)值;
    (3)減少聲源布點(diǎn)數(shù)量——降低多個(gè)聲源間因相互延時(shí)所引起的聲場干涉問題,確保STIPA目標(biāo)值;
    (4)選擇高Q值線聲源——垂直輻射窄高Q值寬覆蓋可減少罩棚反射和聲源數(shù)提高早后期聲能比;

    將STIPA目標(biāo)值、500Hz的RT60預(yù)計(jì)值、聲場容積V、覆蓋最遠(yuǎn)聽眾D2等參數(shù)導(dǎo)入上計(jì)算公式,得出所需線源陣列揚(yáng)聲器組500Hz 指向性Q值為37.5,所需布置的組數(shù)為2組。
    查閱低頻能量及指向性Q值皆高的PROSO雙12寸的線源陣列揚(yáng)聲器Q值表對照,與上式推算出的500Hz 指向性Q值為38參數(shù)最接近的型號中,500Hz 的Q值是38所對應(yīng)的線源陣列組的長度為4.2米。結(jié)合對以往類似建筑幾何形狀的聲場設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),做出以下的布局設(shè)計(jì)。

     

    為使擴(kuò)聲系統(tǒng)有能力彌補(bǔ)因建聲不足引起的混響時(shí)間偏長等可能發(fā)生的建筑聲學(xué)缺陷,國家殘疾人冰上訓(xùn)練中心擴(kuò)聲系統(tǒng)揚(yáng)聲器采用相對集中布置的擴(kuò)聲方式,在大屏兩側(cè)集中吊裝2組主擴(kuò)聲內(nèi)置雙12寸低頻單元的線陣列揚(yáng)聲器,覆蓋觀眾席區(qū)域和場地區(qū)域;同時(shí)做左右觀眾席上方分別吊裝1只內(nèi)置12寸低頻單元的全頻揚(yáng)聲器作為左右補(bǔ)聲揚(yáng)聲器,在主席臺(tái)上方吊裝2只內(nèi)置12寸低頻單元的全頻揚(yáng)聲器作為主席臺(tái)返送揚(yáng)聲器。同時(shí)在大屏上方集中吊裝2只內(nèi)置雙18寸低頻單元的超低頻揚(yáng)聲器,增加音樂重放時(shí)的豐滿度。

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