技術(shù)革新助力群眾文化活動煥發(fā)新活力

一、群眾文化活動音響系統(tǒng)特點分析

群眾文化活動場地類型多樣，其聲學(xué)環(huán)境特征具有明顯的特點。室外活動場地通常較開闊，存在較強的環(huán)境噪聲，群眾文藝團隊在開展像廣場舞、健身操、合唱等一些文化活動時為了提高信噪比，傳統(tǒng)的模擬擴聲系統(tǒng)只能以提高擴聲功率來滿足活動需求；而健身館、體育館、旅游景區(qū)和其他室內(nèi)活動場地一般建聲條件較差，存在較多的混響和聲駐波問題。這給擴聲系統(tǒng)的設(shè)計帶來較大挑戰(zhàn)。具體來看，群眾文化活動存在以下幾個聲學(xué)特點：

(一)強環(huán)境噪聲

群眾活動場所的環(huán)境噪聲具有強度大、頻帶寬等特點，街道上行駛的汽車、嘈雜的人群，加上廣場舞、交誼舞、合唱隊、戲曲班等不同群眾文藝團隊的不同的聲音相互影響，致使各自活動無法正常開展，還會產(chǎn)生許多媒體披露的比音量、搶場地甚至互相攻擊的不良現(xiàn)象，引起一些負面的社會影響。如何解決各群眾文藝團隊文化活動需求，既能夠聽清音樂或教練領(lǐng)隊的聲音，也不對周邊人群和居民造成影響，就對傳統(tǒng)擴聲系統(tǒng)的聲場控制和輸出功率提出了挑戰(zhàn)，一方面，系統(tǒng)需提供更高的聲壓輸出，使擴聲電平需高出背景噪聲，才能保證活動正常進行，另一方面，保證擴聲范圍盡量不外溢影響其他人的正常工作和生活，這是傳統(tǒng)擴聲設(shè)備難以解決的矛盾。只有解決了這些難題，才能滿足群眾活動的擴聲要求。

(二)復(fù)雜環(huán)境下擴聲

在群眾文化活動中如沉浸式演出、實景演出、大型互動游戲等文體活動，參加演出的群眾演員活動范圍廣、肢體動作夸張，根據(jù)劇情需要甚至在水中、高臺、假山、洞穴中表演，在這種特殊環(huán)境下的表演對音響技術(shù)的要求就會更復(fù)雜，要求演員能聽清諸如爆破、槍炮聲等一些聲音的同時還要和煙火、燈光等特效精準(zhǔn)配合，這樣才能給分布在不同位置的觀眾良好的視聽效果，這就要求音響技術(shù)人員合理選擇拾音設(shè)備、擴音設(shè)備并通過數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)聽音的臨場感。

（三）嚴重混響與駐波

群眾文化活動參演人數(shù)和觀眾人數(shù)眾多且活動頻繁，在類似體育館、簡易篷房、山洞、山谷等未經(jīng)聲學(xué)設(shè)計的室內(nèi)外活動空間，由于多硬壁反射效應(yīng)，聲音傳輸會產(chǎn)生大量反射聲和駐波效應(yīng)，使聲音混響時間過長且嚴重影響頻率均衡。同時存在顯著的混響染色效應(yīng)，甚至大幅度增加揚聲器與麥克風(fēng)間的反饋。這些環(huán)境下進行的群眾文化活動雖然一定程度上避免了對外界的聲污染，由于在這些環(huán)境里聲學(xué)條件差，對參與文化活動的廣大群眾的聽音造成了很大影響，例如在聲場有缺陷的空曠的體育館里播放音樂或進行歌曲演唱、戲劇表演會時感覺聲音清晰度變差、節(jié)奏混亂，嚴重影響藝術(shù)效果。鑒于這種情況，傳統(tǒng)的模擬音響設(shè)備在聲音調(diào)整方面僅憑人工經(jīng)驗難以應(yīng)對這些頻繁變化的場景，高科技擴聲系統(tǒng)需要具備聲場智能監(jiān)測功能，判斷拾音器位置及揚聲器分布，以及反射聲強度和混響時間的變化。在此基礎(chǔ)上，擴聲系統(tǒng)能夠通過調(diào)整波束指向和覆蓋范圍，實時優(yōu)化聲學(xué)傳播效果，保證重點區(qū)域獲得清晰、充分的聲音覆蓋。這也需要數(shù)字化擴聲系統(tǒng)具備強大的智能監(jiān)控與聲場控制能力。要求擴聲系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確掌握演員的實時動態(tài)分布和觀眾人流變化情況，才能合理規(guī)劃聲學(xué)覆蓋范圍，并采用數(shù)字化移頻等技術(shù)在不影響參與者藝術(shù)發(fā)揮的同時進行回音消除處理，降低房間混響對聲音清晰度的影響。

（四）較大聲壓需求

在開闊的大型廣場舉辦的大規(guī)模群眾活動，表演現(xiàn)場范圍較大，參演人數(shù)眾多，觀眾分布復(fù)雜，需要提供足夠高的音壓級以覆蓋全場。根據(jù)表演場地、觀眾區(qū)域大小與人數(shù)，對擴聲系統(tǒng)的平均音壓級提出了較高要求。這對擴聲系統(tǒng)的功率輸出和抗反饋能力提出了挑戰(zhàn)，需要采用大功率放大器以及方向可控、聲場可控的專業(yè)線陣揚聲器來滿足需求。

二、數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)是音頻處理技術(shù)、計算機控制技術(shù)和揚聲器陣列技術(shù)的有機結(jié)合，具有方向控制精確、聲場控制自由等優(yōu)點。其發(fā)展現(xiàn)狀主要如下：

（一）波束成形技術(shù)日趨成熟

數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)通過DSP算法實現(xiàn)對揚聲器陣列的波束控制，這主要依賴波束成形技術(shù)的成熟。目前，基于自適應(yīng)濾波器的波束成形技術(shù)已經(jīng)較為成熟，可以實時分析場景參數(shù)，自動生成最優(yōu)濾波器，精確控制波束方向和覆蓋范圍。另外，預(yù)設(shè)濾波器技術(shù)經(jīng)過長期優(yōu)化，可以實現(xiàn)預(yù)定波束方向和形狀，滿足一般需求。隨著模擬技術(shù)和運算能力的進步，各類濾波器可以進行精確設(shè)計，波束成形效果不斷提升。這為數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

（二）智能控制技術(shù)不斷進步

隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計使得智能控制成為可能。針對復(fù)雜場景，可以設(shè)置多組傳感器，智能識別場景聲學(xué)特性；結(jié)合人群分布和活動需要，系統(tǒng)可以自動規(guī)劃聲學(xué)覆蓋方案。在活動進行中，還可實時監(jiān)測反饋，對設(shè)備聲學(xué)和電子參數(shù)進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對復(fù)雜聲場的智能化控制。這種智能控制技術(shù)可以大幅提升數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)的易用性和效果。

（三）網(wǎng)絡(luò)化集成方案日趨完善

數(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用使得分布式系統(tǒng)集成成為可能。通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)將分布的揚聲器連接至中心控制器，進行統(tǒng)一配置、監(jiān)控和控制。相比傳統(tǒng)的復(fù)雜線纜連接，網(wǎng)絡(luò)化集成大幅簡化了系統(tǒng)架構(gòu)。同時，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾素力，可以保證信號的實時可靠傳輸。這使數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化集成發(fā)展。

（四）模塊化設(shè)計逐步普及

模塊化設(shè)計是數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)的重要設(shè)計理念。將功能單元設(shè)計為標(biāo)準(zhǔn)模塊，并定義統(tǒng)一接口，然后根據(jù)不同需求組合模塊，可以靈活實現(xiàn)多種系統(tǒng)配置。同時，模塊化也便于系統(tǒng)的維護與更新。目前，各關(guān)鍵部件的模塊化設(shè)計處于初步階段，隨著模塊化理念的深入，系統(tǒng)的可配置靈活性將大幅提高。

（五）沉浸聲設(shè)備的廣泛應(yīng)用

沉浸式音響系統(tǒng)是一種基于虛擬現(xiàn)實的數(shù)字音頻系統(tǒng)，它通過特定的技術(shù)和設(shè)計，為聽眾創(chuàng)造出一種身臨其境的聽覺體驗。這種系統(tǒng)通常被用于電影院、音樂廳、戲劇院等需要為觀眾提供高質(zhì)量聲音體驗的場所，引入群眾文化活動和實景演出可以為文旅融合新業(yè)態(tài)提供更好的藝術(shù)體驗。

在沉浸式音響系統(tǒng)中，聲音不僅僅是從前方傳來，而是從多個方向同時傳來，形成了一種全方位、三維的聲音包圍感。這通常通過使用多個揚聲器和特定的聲音處理技術(shù)來實現(xiàn)。

一些高端的沉浸式音響系統(tǒng)，如雅馬哈的YSP-5600，通過44個陣列單元以聲音反射方式來營造三維聲場。這些系統(tǒng)利用陣列喇叭單元組成聲束，投射在四周墻面與天花板上，并通過強大的數(shù)字音頻信號處理技術(shù)進行準(zhǔn)確的時間延遲與方向控制，以營造出環(huán)繞立體聲的效果。

此外，為了打造沉浸式的音響系統(tǒng)，還需要進行精心地設(shè)計和布局。例如，在溶洞、體育館、山谷里合理隱蔽安裝主擴聲系統(tǒng)可能會選擇覆蓋整個觀眾席的多個揚聲器組，以確保每個位置的觀眾都能獲得清晰的聲音。同時，在山腳、洞窟頂端安裝環(huán)繞揚聲器也是必不可少的，它們可以提供額外的聲音細節(jié)，增強沉浸感。

總的來說，沉浸式音響系統(tǒng)通過多方向的聲音傳播和精確的聲音處理技術(shù)，為聽眾帶來了更加真實、生動的聽覺體驗。

三、面向群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴聲系統(tǒng)設(shè)計

（一）聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計

在室外諸如社區(qū)、廣場、公園等群眾文化活動場地，聲場設(shè)計需要根據(jù)參與活動人數(shù)、活動面積合理規(guī)劃不同種類文化活動場地，根據(jù)場地劃分設(shè)計擴聲范圍、揚聲器安裝位置，優(yōu)化揚聲器覆蓋范圍，調(diào)整揚聲器指向特性，避免聲音干擾和聲場外溢。可考慮選用角度較窄、靈敏度適合的線陣系統(tǒng)在保證有效區(qū)域里有合適的升壓的同時不會對周邊團隊和居民造成影響。此外，考慮到不同的天氣條件、環(huán)境噪聲和人群分布等因素，聲場設(shè)計還需要靈活應(yīng)對，進行實時調(diào)整和優(yōu)化。

為了確保聲場設(shè)計的有效性和準(zhǔn)確性，我們需要借助專業(yè)的聲學(xué)測量儀器和軟件工具，對擴聲系統(tǒng)進行精確的測量和分析。通過測量不同位置的聲壓級、頻響和指向性等參數(shù)，我們可以評估擴聲系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和不足，并及時進行調(diào)整和改進。

此外，聲場設(shè)計還需要考慮到參與者的聽覺舒適度和健康安全問題。過高的聲音強度和不良的音質(zhì)可能會對參與者的聽力造成損害，甚至引發(fā)其他健康問題。因此，我們需要根據(jù)參與者的需求和實際情況，合理控制聲音強度和音質(zhì)，確保參與者的聽覺舒適度和健康安全。

總之，在室外群眾文化活動場地中，聲場設(shè)計是一項非常重要的工作。通過合理的聲場設(shè)計，我們可以為參與者提供更加舒適、清晰和有力的聲音效果，提升活動的吸引力和參與度。同時，我們也需要不斷學(xué)習(xí)和探索新的聲學(xué)技術(shù)和方法，為聲場設(shè)計提供更多的可能性和創(chuàng)新空間。

在體育館、臨時篷房、旅游景區(qū)等較為復(fù)雜的活動場所，建議使用數(shù)字控制多點擴聲的音響系統(tǒng)來實現(xiàn)演出等群眾文化活動的需求。為精確評估場地聲學(xué)特性，將采取現(xiàn)場測試與理論計算相結(jié)合的方法?，F(xiàn)場測試將覆蓋典型的人群分布情況，在相應(yīng)位置布設(shè)聲級計，測量各點的混響時間、清晰度等參數(shù)。同時，對場地材質(zhì)進行聲學(xué)參數(shù)測試，提供理論計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立場地的三維聲學(xué)模型，利用聲學(xué)仿真軟件進行理論計算和分析，評估場地的混響分布、聚焦點和衰減規(guī)律，為后續(xù)方案設(shè)計提供依據(jù)。

考慮到群眾文化活動的特點，聲源布置將遵循覆蓋均衡、局部增強的原則。全場覆蓋采用線陣列集群布局，覆蓋死角采用補充聲源，重要區(qū)域采用近場聲源局部提高聲音質(zhì)量。線陣列通過調(diào)整方向性，實現(xiàn)聲音定向控制，避免聲音過度衰減或反射帶來的影響。室外場地拾音應(yīng)布設(shè)防風(fēng)屏障，減少風(fēng)噪聲干擾，保證傳聲質(zhì)量。

在方案優(yōu)化中，將建立精確的三維聲學(xué)模型，仿真分析聲源布置方案的效果。通過逐點法和線插值法模擬聲壓分布，評估聲學(xué)指標(biāo)，并進行多方案對比優(yōu)化。實際系統(tǒng)搭建后，還將進行現(xiàn)場測試，驗證方案的實際效果，作為后期優(yōu)化的依據(jù)。

（二）電子系統(tǒng)設(shè)計

針對不同使用場景，將選用手持話筒、頭戴式話筒、懸掛式話筒等類型，并配以相應(yīng)的無線發(fā)射機等設(shè)備。數(shù)量不多的人聲收音優(yōu)先采用手持無線話筒和頭戴式話筒，以兼顧靈活性和聲音采集質(zhì)量。同時，配備有線話筒并進行科學(xué)布置用于樂器、合唱等群體性表演收音，以實現(xiàn)全方位音頻采集。

數(shù)字信號處理方面，將采用高性能DSP處理芯片，實現(xiàn)多通道混音器、數(shù)碼延遲器、均衡器、信號壓限器等功能，優(yōu)化音質(zhì)。配套使用高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，保證音頻數(shù)字化處理的高保真度。數(shù)字傳輸系統(tǒng)方面，采用Dante等技術(shù)實現(xiàn)多通道低延遲傳輸，同時設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分配器實現(xiàn)資源分配與管理，確保信號穩(wěn)定可靠。

功放選用高效數(shù)字放大器，實現(xiàn)輸出功率精確控制。同時配備線性放大器，保證高保真度。揚聲器采用勵磁組合優(yōu)化的線陣列，通過波束控制技術(shù)實現(xiàn)聲音的定向，實時調(diào)整覆蓋范圍。室外場地將使用防水防塵型材。揚聲器鋪設(shè)合理，保證關(guān)鍵區(qū)域的聲壓和覆蓋滿足要求。

此外，還將建立集中式監(jiān)控系統(tǒng)，對音頻信號進行全程監(jiān)控，并實現(xiàn)對系統(tǒng)的集中控制，包括音量調(diào)節(jié)、聲音定向、故障報警等，保障活動順利進行。

（三）機械系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)場地結(jié)構(gòu)和觀眾分布情況，采用吊裝和地面安裝兩種方式。吊裝機械采用機械臂、吊架，實現(xiàn)精確調(diào)整，方便維護。地面安裝采用移動支架，可快速布置，覆蓋臨時區(qū)域的死角。

線陣揚聲器將設(shè)計模塊化機械結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊組裝方式，可快速拆裝組合，實現(xiàn)不同的陣列組態(tài)。模塊內(nèi)含控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對揚聲器單元的精確控制，電子系統(tǒng)通過內(nèi)部接口實現(xiàn)對陣列波束的整形。模塊外殼采用防水、防塵且具備一定屏蔽性能的材料制成。

室外場地需考慮防風(fēng)設(shè)計。加強對機械臂、吊架和移動支架的穩(wěn)定性，防止傾倒。

在機械系統(tǒng)調(diào)試中，將精確控制揚聲器的俯仰角和方位角，調(diào)整聲波傳輸方向，保證覆蓋要求。在線陣內(nèi)部，校驗各模塊之間的信號耦合和干涉。使用前進行靜態(tài)和動態(tài)測試，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

在安裝過程中，嚴格遵循安裝規(guī)程，保證信號線材接口的可靠接續(xù)，確保電子系統(tǒng)的正常工作。完成安裝后，進一步完善維護預(yù)案，對重要部位制定例行檢查方案，以保障活動期間安全運行。

綜上所述，面向群眾文化活動的數(shù)字化線陣列擴聲系統(tǒng)的設(shè)計需要進行聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計、電子系統(tǒng)設(shè)計和機械系統(tǒng)設(shè)計。通過科學(xué)合理地設(shè)計和優(yōu)化，可以實現(xiàn)清晰、均衡的聲音傳播和最佳的聽覺效果，為群眾文化活動提供良好的聽音體驗

四、結(jié)論

隨著群眾文化活動形式的日益豐富，對擴聲系統(tǒng)的技術(shù)要求也越來越高。傳統(tǒng)模擬擴聲設(shè)備已難以滿足需求。數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)以其先進的波束控制、回音消除、智能控制等技術(shù)，可以針對群眾活動的復(fù)雜聲學(xué)環(huán)境提供出色的擴聲效果。本文在分析群眾文化活動聲學(xué)特點的基礎(chǔ)上，重點介紹了數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了面向群眾活動場景的數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)設(shè)計方案。該設(shè)計從聲學(xué)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、機械系統(tǒng)等各個方面進行了細致設(shè)計，以期為群眾文化活動領(lǐng)域的擴聲技術(shù)進一步發(fā)展提供借鑒。隨著數(shù)字化陣列擴聲技術(shù)的不斷成熟，相信其在滿足群眾文化活動擴聲需求方面必將大放異彩。

文章來源：  《文化產(chǎn)業(yè)》   http://www.12-baidu.cn/w/wy/32640.html