自北京成功申辦2008年奧運(yùn)會(huì)以來(lái)，為滿足奧運(yùn)會(huì)體育比賽的需要，在北京和其周邊地區(qū)已開始新建或改建30余座現(xiàn)代體育場(chǎng)館，并帶動(dòng)了全國(guó)各地興建體育場(chǎng)館的熱潮。隨著科技的進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)新世紀(jì)建設(shè)的體育場(chǎng)館與以往的體育場(chǎng)館相比，無(wú)論是建筑形式與格局，還是使用功能和設(shè)施等方面，都有了很大的提高與進(jìn)步。

下面就體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要考慮和注意的一些基本問(wèn)題進(jìn)行討論。

一、體育場(chǎng)館對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的基本要求

這里需要強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)。

(1)體育場(chǎng)館常用的功能就是舉行體育比賽或群眾集會(huì)，因而對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)基本的要求就是保證語(yǔ)言擴(kuò)聲的可懂度(或清晰度)。這看似簡(jiǎn)單，在實(shí)施過(guò)程中要真正使體育場(chǎng)館觀眾坐席(或大多數(shù)觀眾坐席)具有良好的聽聞效果并非易事。

(2)當(dāng)體育場(chǎng)館舉行大型運(yùn)動(dòng)會(huì)開幕式、閉幕式或大型文藝演出時(shí)，如果為擴(kuò)聲系統(tǒng)配置高質(zhì)量的“流動(dòng)系統(tǒng)”，再與原有的“固定”安裝系統(tǒng)聯(lián)合使用，就會(huì)得到比較理想的擴(kuò)聲效果，而且這種方式在投入上也比較經(jīng)濟(jì)。

(3)現(xiàn)代體育場(chǎng)館的觀眾群體有別于傳統(tǒng)的“觀眾”，很多觀眾是“球迷”拉拉隊(duì)，他們的吶喊助威使比賽過(guò)程氣氛熱烈。但對(duì)擴(kuò)聲而言，“背景噪聲”增大了，而且是無(wú)規(guī)律的，這一點(diǎn)在擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)予以充分注意。

二、體育場(chǎng)館聲學(xué)特性規(guī)范

《體育館聲學(xué)設(shè)計(jì)及測(cè)量規(guī)程》由中國(guó)建筑科學(xué)研究院主編，經(jīng)建設(shè)部批準(zhǔn)的全國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，自2001年3月1日起施行。其主要內(nèi)容包括：總則;建筑聲學(xué)設(shè)計(jì);噪聲控制;擴(kuò)聲設(shè)計(jì)和聲學(xué)測(cè)量等五個(gè)部分。比賽大廳基本分為：綜合體育館比賽大廳、游泳館比賽大廳和溜冰館等。

在這里還需要說(shuō)明幾點(diǎn)。

(1)體育場(chǎng)聲學(xué)特性目前尚無(wú)規(guī)范可循，有資料表明，對(duì)體育場(chǎng)觀眾席擴(kuò)聲聲壓的要求應(yīng)該在103 dB左右。

(2)大多體育場(chǎng)觀眾席上方多帶有“雨蓬”，會(huì)形成一定的反射聲。雖然體育場(chǎng)是非封閉空間，在設(shè)計(jì)中也不能簡(jiǎn)單地以自由聲場(chǎng)來(lái)對(duì)待，這是非常重要的。

例如，法國(guó)圣但尼斯運(yùn)動(dòng)場(chǎng)為防止觀眾席上方“雨蓬”帶來(lái)的聲反射，在觀眾席上方的挑蓬采用了穿孔吸聲板作吸聲處理。

(3)我們應(yīng)該如何正確理解規(guī)范給出的“擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)”。

在進(jìn)行室內(nèi)外擴(kuò)聲設(shè)計(jì)時(shí)，就“擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)”常常要遵循相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。使用方在工程招標(biāo)中，對(duì)“擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)”亦有明確的要求。我們知道，在上，只有測(cè)量方法的標(biāo)準(zhǔn)而沒(méi)有明確的“技術(shù)參數(shù)指標(biāo)”的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。沒(méi)有“技術(shù)參數(shù)指標(biāo)”的系統(tǒng)設(shè)計(jì)似乎不夠完整，我們心里也不夠踏實(shí)。那么，如何正確理解和使用“擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)”?應(yīng)該說(shuō)，“擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)”對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是必要的，但不是充分的?！氨匾笔侵杆梢允瓜到y(tǒng)設(shè)計(jì)得到均衡與“健康”，“不充分”是指僅按技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，聲音重放不一定是“美”的。

三、正確把握EASE設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用

(1)EASE軟件的簡(jiǎn)要?dú)v程

應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)的實(shí)用軟件源于美國(guó)20世紀(jì)80年代中期，以后上的公司相繼開發(fā)出能適應(yīng)不同品牌揚(yáng)聲器數(shù)據(jù)庫(kù)的CAD軟件，并不斷完善計(jì)算方法和結(jié)果展示。

德國(guó)ADA聲學(xué)設(shè)計(jì)公司從20世紀(jì)90年代初開發(fā)了EASE2.0軟件，到90年代末升并開發(fā)出EASE3.0模擬軟件，這是在許多注冊(cè)的商品化軟件。它與以前的軟件相比，在計(jì)算內(nèi)容上更加豐富、更加完善，該軟件的揚(yáng)聲器數(shù)據(jù)庫(kù)是開放的，并涵蓋了上幾十家品牌揚(yáng)聲器的數(shù)據(jù)庫(kù)，90年代以來(lái)該軟件在、外得到了廣泛的使用。

2002年8月ADA公司又推出了EASE4.0版本，EASE4.0延續(xù)了EASE3.0版本的所有功能并做了很多改進(jìn)，主要有：人性化的用戶界面、更為方便的模型導(dǎo)入和導(dǎo)出、更加豐富的音箱數(shù)據(jù)庫(kù)，特別是增加了線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。換句話說(shuō)，EASE4.0可以計(jì)算線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)的擴(kuò)聲數(shù)據(jù)，這是EASE3.0版本所不能完成的。目前外廣泛使用EASE軟件進(jìn)行擴(kuò)聲聲場(chǎng)模擬。

(2)擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性CAD計(jì)算系統(tǒng)的精度

借助計(jì)算機(jī)對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)，不僅可將建聲的有關(guān)特性與電聲作為一體進(jìn)行，還能給出觀眾席聲學(xué)特性的具體數(shù)據(jù)，完成了定量的設(shè)計(jì)計(jì)算，也節(jié)省了大量的工作時(shí)間。通過(guò)CAD可以直觀地看到擬設(shè)計(jì)的擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性的預(yù)期結(jié)果，對(duì)實(shí)際工程具有良好的指導(dǎo)性。但是，我們應(yīng)該清醒地看到，EASE軟件無(wú)論是計(jì)算精度，還是準(zhǔn)確性都有一定的局限性，其計(jì)算結(jié)果只能供參考。

(3)EASE計(jì)算軟件是一個(gè)很好的工具

EASE計(jì)算軟件主要是幫助聲學(xué)工作者研究聲場(chǎng)，在同一聲學(xué)環(huán)境下對(duì)音箱的選型與布局進(jìn)行反復(fù)比較，展示不同方案擴(kuò)聲聲場(chǎng)的“走向”。計(jì)算系統(tǒng)只能“遵循”指令來(lái)運(yùn)行，它不能取代設(shè)計(jì)者對(duì)建筑和藝術(shù)的深刻理解;不能取代設(shè)計(jì)者所具有的聲學(xué)的、系統(tǒng)的知識(shí)和豐富經(jīng)驗(yàn)?？傊?，聲學(xué)模擬軟件和計(jì)算系統(tǒng)不能取代聲學(xué)工作者的設(shè)計(jì)工作，它僅僅是一個(gè)很好的工具而已。

四、體育場(chǎng)館揚(yáng)聲器系統(tǒng)的選擇與布局

揚(yáng)聲器系統(tǒng)的選型與布局是體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要一環(huán)，因?yàn)榻K的幾項(xiàng)重要的擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特性指標(biāo)及音質(zhì)效果都與此有直接關(guān)系。

揚(yáng)聲器系統(tǒng)的選型：由于現(xiàn)代體育場(chǎng)館的容積一般都較大，擴(kuò)聲系統(tǒng)中的揚(yáng)聲器系統(tǒng)應(yīng)選用具有指向性特性好、特性靈敏度高和能給出大聲壓的產(chǎn)品。此外，安裝上必須認(rèn)真考慮揚(yáng)聲器系統(tǒng)的重量。對(duì)于體育場(chǎng)使用的揚(yáng)聲器系統(tǒng)還必須考慮防潮或防雨的要求。

體育場(chǎng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)布局：現(xiàn)代體育場(chǎng)揚(yáng)聲器系統(tǒng)的布局也有集中式和分散式兩種，具體實(shí)施亦應(yīng)根據(jù)具體環(huán)境(或條件)而定。一般來(lái)說(shuō)，集中式較分散式聲音“外溢”較大，有資料表明大約高出15 dB左右。

五、功率放大器與擴(kuò)聲音箱饋接的解決方案

由于體育場(chǎng)館的空間都較大(特別是體育場(chǎng))，現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲音箱與機(jī)房功放柜的距離較遠(yuǎn)，為防止音箱饋線上的功率損失“過(guò)大”或帶來(lái)擴(kuò)聲音質(zhì)“變壞”。因而功率放大器與現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲音箱的饋接是體育場(chǎng)館擴(kuò)聲中，需要予以認(rèn)真對(duì)待的一個(gè)重要問(wèn)題。

功率放大器與擴(kuò)聲音箱饋接基本上有三種方式：定壓傳輸方式、定阻傳輸方式和采用有源音箱方式。

(1)定壓傳輸方式

所謂定壓傳輸是指在功率放大器的輸出端加一個(gè)高質(zhì)量的輸出變壓器(或功放自帶)，將信號(hào)電平升至70 V～240 V(常用有70 V、100 V、120 V和240 V)，而在終端音箱處配接一個(gè)高質(zhì)量的“降壓”變壓器與音箱阻抗相匹配。由于在傳輸線上的電壓較高，相對(duì)傳送電流較小，故可以使用較細(xì)線徑的饋線。相對(duì)而言，定壓傳輸方式傳送的距離較遠(yuǎn)，但它是以“犧牲”音質(zhì)為代價(jià)的。而且，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性也不利。以往在一些對(duì)重放音質(zhì)要求不是很高體育場(chǎng)館常常采用該種方式。

(2)定阻傳輸方式

對(duì)于重放音質(zhì)要求較高的現(xiàn)代體育場(chǎng)館大多采用定阻傳輸方式，該種方式需要使用較大線徑的饋線，傳送的距離也較近。為有效地解決這一問(wèn)題，擴(kuò)聲功放柜不放在音響控制室而采用“分組”的辦法置于現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)聲音箱附近。場(chǎng)地大、擴(kuò)聲音箱多，功放機(jī)柜分組多，相反亦然。功放機(jī)柜與控制室設(shè)備的連接采用數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)。

例如，法國(guó)圣但尼斯運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的擴(kuò)聲設(shè)備機(jī)柜(功放等)共九組，均勻分布在挑蓬空間內(nèi)。德國(guó)沃爾福斯堡體育場(chǎng)(德甲足球比賽場(chǎng)地之一)可容納4萬(wàn)多名觀眾，場(chǎng)地采用了德國(guó)K&F擴(kuò)聲音箱36組，擴(kuò)聲設(shè)備機(jī)柜(功放等)共四組分布在觀眾席四個(gè)角上部的后方。

(3)采用有源音箱方式

另一種完好的解決辦法是采用一體式有源音箱，有源音箱內(nèi)自帶DSP處理器和功放等電子部件，它完全不“存在”音箱饋線的問(wèn)題。近代體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)中，采用一體式有源音箱的工程案例越來(lái)越多，從擴(kuò)聲重放的音質(zhì)效果到工程施工的方便性等方面充分顯示出采用有源音箱的優(yōu)越性。

六、網(wǎng)絡(luò)遙控功率放大器系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)遙控功率放大器系統(tǒng)是指，帶有DSP板的功率放大器與相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件相配接，由一臺(tái)電腦進(jìn)行控制。在控制室的電腦上可以實(shí)時(shí)地反映出各地址功放和音箱的所有重要工作參量，從而很方便地解決數(shù)量龐大而地址分散的功放和音箱在工作運(yùn)行狀態(tài)管理中的難點(diǎn)。近代體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)中，廣泛使用著網(wǎng)絡(luò)遙控功率放大器系統(tǒng)。

七、線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)在體育場(chǎng)館擴(kuò)聲中的應(yīng)用

這里簡(jiǎn)要作些說(shuō)明。

以往為了解決大場(chǎng)地，如大型體育館、體育場(chǎng)和廣場(chǎng)擴(kuò)聲的需要，常采用幾十只或上百只音箱組成的大型“音箱陣”或“音墻”來(lái)滿足場(chǎng)地?cái)U(kuò)聲聲壓和聲場(chǎng)覆蓋的要求。這種方式延用了許多年，直至今天還在使用。后來(lái)人們逐漸發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的組陣方式雖然在總體上可以滿足大場(chǎng)地?cái)U(kuò)聲的需要，但是有兩個(gè)突出的問(wèn)題：一是大型組陣現(xiàn)場(chǎng)搭建繁雜;二是擴(kuò)聲聲場(chǎng)存在明顯的聲干涉。可以說(shuō)這是傳統(tǒng)組陣在擴(kuò)聲應(yīng)用中“致命”的缺陷。顯然問(wèn)題的存在對(duì)某些使用場(chǎng)合，特別是對(duì)重放音質(zhì)要求高的場(chǎng)所將不能滿足使用要求。為了解決這些問(wèn)題，近十年來(lái)聲學(xué)家和揚(yáng)聲器廠商又開始重溫“線性陣列系統(tǒng)具有良好的垂直指向性覆蓋和遠(yuǎn)距離聲輻射的特點(diǎn)”，但是如何能完成全音域的重放?只有伴隨揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)與加工工藝的進(jìn)步才能得以實(shí)現(xiàn)。上一些的揚(yáng)聲器生產(chǎn)廠商如意大利的蒙特寶和法國(guó)的NEXO等也陸續(xù)推出了各自品牌的線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)。

就擴(kuò)聲聲場(chǎng)而言，傳統(tǒng)組陣的聲輻射圖形(如指向性、頻率特性)很難控制，因而會(huì)造成觀眾區(qū)聲場(chǎng)不均勻，特別是擴(kuò)聲聲場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)明顯的聲干涉。

線陣列保持了傳統(tǒng)組陣可提供大聲壓和遠(yuǎn)距離供聲的特點(diǎn)，聲輻射圖形容易控制，具有良好的指向特性，觀眾區(qū)供聲聲場(chǎng)均勻。擴(kuò)聲聲場(chǎng)的聲干涉也小，因而有利于提高擴(kuò)聲質(zhì)量。

目前在體育場(chǎng)館的多種活動(dòng)中，如體育比賽的開幕式、閉幕式和大型文藝演出等，線陣列揚(yáng)聲器系統(tǒng)得到了廣泛的使用。

八、數(shù)字技術(shù)在體育場(chǎng)館電聲系統(tǒng)中的應(yīng)用

當(dāng)今，科技發(fā)展迅猛，電聲系統(tǒng)與設(shè)備更新?lián)Q代很快，新技術(shù)與新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。目前正處于模擬技術(shù)與數(shù)字技術(shù)交替發(fā)展的時(shí)期，傳統(tǒng)的模擬式廣播電聲系統(tǒng)正逐漸被數(shù)字式系統(tǒng)所代替，這一趨勢(shì)已成為科技發(fā)展的必然。

現(xiàn)代體育場(chǎng)館電聲系統(tǒng)亦應(yīng)廣泛使用數(shù)字技術(shù)，這里說(shuō)的數(shù)字技術(shù)主要包括兩個(gè)含義：一是系統(tǒng)中應(yīng)盡可能采用數(shù)字式產(chǎn)品;二是采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的操作運(yùn)行進(jìn)行控制。系統(tǒng)中采用數(shù)字式產(chǎn)品不僅能有效地提高系統(tǒng)的技術(shù)性能，同時(shí)也為數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)於ɑA(chǔ)。擴(kuò)聲系統(tǒng)中采用的數(shù)字式產(chǎn)品主要有：數(shù)字調(diào)音臺(tái)和各類音頻信號(hào)處理器、帶DSP插板的功率放大器、網(wǎng)絡(luò)控制器等。由于現(xiàn)代體育場(chǎng)館的空間一般都較大，擴(kuò)聲系統(tǒng)的傳輸管線多，布局也較復(fù)雜，這是經(jīng)常要遇到的問(wèn)題。擴(kuò)聲系統(tǒng)采用數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，不僅能有效地提高系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，也為簡(jiǎn)化傳輸管線和布局、系統(tǒng)操作與控制提供了很大方便?，F(xiàn)代的電聲系統(tǒng)是一個(gè)工程集成的概念，不能簡(jiǎn)單地把眾多的數(shù)字式產(chǎn)品等同于數(shù)字技術(shù)。

體育場(chǎng)館擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案要充分體現(xiàn)科技奧運(yùn)、綠色奧運(yùn)、人文奧運(yùn)和數(shù)字奧運(yùn)的理念。要具有遠(yuǎn)瞻性、性、可靠性和科學(xué)性。同時(shí)，要充分注意到與“接軌”的要求。因此，設(shè)計(jì)者必須了解科技發(fā)展動(dòng)態(tài)，掌握新技術(shù)與產(chǎn)品信息，并結(jié)合外近代一些大型體育場(chǎng)館建設(shè)與實(shí)際使用中的成敗經(jīng)驗(yàn)，給出一個(gè)完善的電聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。