張寶杰

隨著社會(huì)的發(fā)展，群眾文化活動(dòng)越來(lái)越多樣化，群眾文化活動(dòng)的形式和場(chǎng)地也日趨多元。街道、社區(qū)廣場(chǎng)、公園、體育館、旅游景區(qū)等，都是開展群眾文化活動(dòng)的場(chǎng)地。國(guó)民文化素質(zhì)的提高對(duì)群眾文化活動(dòng)的擴(kuò)聲系統(tǒng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的模擬擴(kuò)聲設(shè)備已無(wú)法滿足民眾的需求，數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)作為一種先進(jìn)的擴(kuò)聲技術(shù)，正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)首先分析群眾文化活動(dòng)的特點(diǎn)，其次介紹數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，最后結(jié)合實(shí)際提出面向群眾文化活動(dòng)的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，以供參考。

群眾文化活動(dòng)聲學(xué)環(huán)境特點(diǎn)分析

開展群眾文化活動(dòng)的場(chǎng)地類型多樣，其聲學(xué)環(huán)境具有獨(dú)特的特點(diǎn)。室外活動(dòng)場(chǎng)地通常較為開闊，存在較大的環(huán)境噪聲，群眾文藝團(tuán)隊(duì)在開展廣場(chǎng)舞、合唱等文化活動(dòng)時(shí)對(duì)信噪比有較高的要求，而傳統(tǒng)的模擬擴(kuò)聲系統(tǒng)只能通過提高擴(kuò)聲功率滿足活動(dòng)需求。室內(nèi)活動(dòng)場(chǎng)地建聲條件通常較差，存在混響過重和駐波問題，給擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。具體來(lái)看，群眾文化活動(dòng)的聲學(xué)環(huán)境特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面。

環(huán)境噪聲

群眾文化活動(dòng)場(chǎng)所的環(huán)境噪聲具有強(qiáng)度大、頻帶寬等特點(diǎn)，街道上行駛的汽車、嘈雜的人群，加上不同群眾文藝團(tuán)隊(duì)之間聲音的相互影響，導(dǎo)致群眾文化活動(dòng)效果不佳。如何滿足不同群眾文藝團(tuán)隊(duì)開展群眾文化活動(dòng)的需求，確保既能夠聽清音樂或領(lǐng)隊(duì)的聲音，也不對(duì)周邊居民造成影響，成為亟待解決的重要問題，群眾文化活動(dòng)擴(kuò)聲系統(tǒng)的聲場(chǎng)控制和輸出功率也面臨巨大挑戰(zhàn)。一方面，系統(tǒng)應(yīng)提供更高的聲壓輸出，使擴(kuò)聲電平高出背景噪聲；另一方面，保證擴(kuò)聲范圍盡量不外溢，避免影響其他人。只有解決了這些難題，才能更好地滿足群眾文化活動(dòng)的擴(kuò)聲需求。

復(fù)雜環(huán)境下的擴(kuò)聲需求

在沉浸式演出、實(shí)景演出、大型互動(dòng)游戲等群眾文化活動(dòng)中，群眾演員的活動(dòng)范圍較大、肢體動(dòng)作夸張，甚至需要根據(jù)劇情在水中、高臺(tái)、假山、洞穴中進(jìn)行表演。這種特殊環(huán)境下的表演對(duì)音響技術(shù)提出了更高的要求，演員不僅要聽清特殊聲音，還要和煙火、燈光等特效精準(zhǔn)配合，從而為觀眾提供高質(zhì)量的視聽體驗(yàn)。這要求音響技術(shù)人員要合理選擇拾音設(shè)備和擴(kuò)音設(shè)備，并通過數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)聽音的臨場(chǎng)感。

混響過重與駐波問題

在體育館、簡(jiǎn)易篷房、山洞、山谷等未經(jīng)聲學(xué)設(shè)計(jì)的室內(nèi)外活動(dòng)空間中開展群眾文化活動(dòng)時(shí)，由于多壁面效應(yīng)，聲音傳輸會(huì)產(chǎn)生反射聲和駐波效應(yīng)，使聲音混響時(shí)間過長(zhǎng)且嚴(yán)重影響頻率均衡，同時(shí)還會(huì)存在顯著的混響染色效應(yīng)，甚至大幅度增強(qiáng)揚(yáng)聲器與麥克風(fēng)之間的反饋。在這些環(huán)境中開展群眾文化活動(dòng)雖然可以在一定程度上避免對(duì)外界造成噪聲污染，但會(huì)對(duì)群眾文化活動(dòng)效果造成不利影響。例如，在聲場(chǎng)有缺陷的空曠體育館里播放音樂或進(jìn)行歌曲演唱、戲劇表演時(shí)，觀眾會(huì)感到聲音清晰度較差、節(jié)奏混亂，嚴(yán)重影響活動(dòng)效果。傳統(tǒng)的模擬音響設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)代下群眾文化活動(dòng)的需求，而高科技擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)具備聲場(chǎng)智能監(jiān)測(cè)功能，能夠判斷拾音器的位置、揚(yáng)聲器的分布、反射聲的強(qiáng)度以及混響時(shí)間的變化。同時(shí)，通過調(diào)整擴(kuò)聲系統(tǒng)的波束指向和覆蓋范圍，可以實(shí)時(shí)優(yōu)化聲學(xué)傳播效果，保證重點(diǎn)區(qū)域能夠被清晰、充分的聲音覆蓋。這就要求數(shù)字化擴(kuò)聲系統(tǒng)具備強(qiáng)大的智能監(jiān)控與聲場(chǎng)控制能力，能夠準(zhǔn)確掌握演員的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分布和觀眾人流量變化情況，從而合理規(guī)劃聲學(xué)覆蓋范圍，并采用數(shù)字化移頻等技術(shù)，在不影響表演效果的同時(shí)進(jìn)行回音消除處理，降低房間混響對(duì)聲音清晰度的影響。

聲壓需求較大

在開闊的大型廣場(chǎng)舉辦大規(guī)模的群眾文化活動(dòng)時(shí)，由于表演場(chǎng)地較大，參演人數(shù)眾多，觀眾分布復(fù)雜，需要足夠高的聲壓級(jí)以覆蓋全場(chǎng)。這對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的平均聲壓級(jí)、輸出功率以及抗反饋能力都提出了較高的要求。擴(kuò)聲系統(tǒng)應(yīng)采用大功率放大器以及方向可控、聲場(chǎng)可控的專業(yè)線陣揚(yáng)聲器，以滿足群眾文化活動(dòng)的需求。

數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)是音頻處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和揚(yáng)聲器陣列技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，具有方向控制精確、聲場(chǎng)控制自由等優(yōu)點(diǎn)。

波束成形技術(shù)日趨成熟

數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)主要通過DSP算法實(shí)現(xiàn)對(duì)揚(yáng)聲器陣列的波束控制。目前，自適應(yīng)濾波器的波束成形技術(shù)日趨成熟，通過運(yùn)用波束成形技術(shù)，可以實(shí)時(shí)分析場(chǎng)景參數(shù)，自動(dòng)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)過設(shè)計(jì)優(yōu)化，可以實(shí)現(xiàn)波束的方向預(yù)定。隨著模擬技術(shù)的不斷發(fā)展，各種濾波器可以實(shí)現(xiàn)精確設(shè)計(jì)，波束成形效果不斷提升。這為數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的應(yīng)用提供了技術(shù)保障。

智能控制技術(shù)不斷進(jìn)步

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，智能控制成為可能。針對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景，可以設(shè)置多組傳感器，智能識(shí)別場(chǎng)景聲學(xué)特性；結(jié)合人群分布和活動(dòng)需要，系統(tǒng)可以自動(dòng)規(guī)劃聲學(xué)覆蓋方案。在活動(dòng)過程中，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和反饋，并對(duì)聲學(xué)設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜聲場(chǎng)的智能化控制。通過智能控制，可以大幅提升數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的易用性和效果。

網(wǎng)絡(luò)化集成方案日趨完善

數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(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)，可以將揚(yáng)聲器連接至中心控制器，進(jìn)行統(tǒng)一配置和監(jiān)控。相比傳統(tǒng)的復(fù)雜線纜連接，網(wǎng)絡(luò)化集成有效簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)。同時(shí)，數(shù)字網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾能力，可以保證信號(hào)的實(shí)時(shí)穩(wěn)定傳輸。

模塊化設(shè)計(jì)逐步普及

模塊化設(shè)計(jì)是數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)的重要設(shè)計(jì)方法。將功能單元設(shè)計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)模塊，并定義統(tǒng)一接口，根據(jù)不同需求組合模塊，可以靈活實(shí)現(xiàn)多種系統(tǒng)配置。同時(shí)，模塊化設(shè)計(jì)也便于進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)與更新。目前，數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)各關(guān)鍵部件的模塊化設(shè)計(jì)尚處于起步階段，隨著模塊化設(shè)計(jì)的深入應(yīng)用，該系統(tǒng)的可配置性將顯著增強(qiáng)。

沉浸式音響系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用

沉浸式音響系統(tǒng)是一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)的數(shù)字音頻系統(tǒng)，它通過特定的技術(shù)和設(shè)計(jì)，可以為聽眾創(chuàng)造身臨其境的聽覺體驗(yàn)。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(yàn)的場(chǎng)所。將沉浸式音響系統(tǒng)應(yīng)用于群眾文化活動(dòng)中，可以有效增強(qiáng)群眾的體驗(yàn)感。

一些高端的沉浸式音響系統(tǒng)，如雅馬哈YSP-5600，其通過44個(gè)陣列單元，以聲音反射的方式營(yíng)造三維聲場(chǎng)。該系統(tǒng)利用陣列喇叭單元組成聲束，并利用強(qiáng)大的數(shù)字音頻信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的時(shí)間延遲與方向控制，從而營(yíng)造出環(huán)繞立體聲的效果。

總的來(lái)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(lái)了更加真實(shí)、生動(dòng)的聽覺體驗(yàn)。

面向群眾文化活動(dòng)的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在室外場(chǎng)地開展群眾文化活動(dòng)時(shí)，如社區(qū)、廣場(chǎng)、公園等，聲場(chǎng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)參與活動(dòng)人數(shù)、活動(dòng)面積進(jìn)行合理規(guī)劃，同時(shí)還應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地劃分設(shè)計(jì)擴(kuò)聲范圍和揚(yáng)聲器安裝位置，優(yōu)化揚(yáng)聲器覆蓋范圍，調(diào)整揚(yáng)聲器指向特性，避免聲音干擾和聲場(chǎng)外溢?？梢赃x用角度較窄、靈敏度合適的線陣系統(tǒng)，在保證有效區(qū)域內(nèi)有合適的升壓的同時(shí)避免對(duì)周邊居民造成影響。此外，考慮到天氣條件、環(huán)境噪聲和人群分布等因素，聲場(chǎng)設(shè)計(jì)還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整和優(yōu)化。

為了確保聲場(chǎng)設(shè)計(jì)的有效性和準(zhǔn)確性，應(yīng)借助專業(yè)的聲學(xué)測(cè)量?jī)x器和軟件工具對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)進(jìn)行精確的測(cè)量和分析。通過測(cè)量不同位置的聲壓級(jí)、頻響和指向性等參數(shù)，可以評(píng)估擴(kuò)聲系統(tǒng)的性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)潛在的問題，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)。

此外，聲場(chǎng)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮參與者的聽覺舒適度和健康問題。過大的音量和較差的音質(zhì)可能會(huì)對(duì)參與者的聽力造成損害，甚至引發(fā)其他健康問題。因此，群眾文化活動(dòng)的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)需要根據(jù)參與者的需求和實(shí)際情況，合理控制音量和保證音質(zhì)，提高參與者的聽覺舒適度。

總之，在室外場(chǎng)地開展群眾文化活動(dòng)的過程中，聲場(chǎng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的工作。通過合理的聲場(chǎng)設(shè)計(jì)，可以為參與者提供更加舒適、清晰的聲音效果，提升活動(dòng)的吸引力，提高群眾滿意度。

在體育館、臨時(shí)篷房、旅游景區(qū)等地開展群眾文化活動(dòng)時(shí)，可以使用數(shù)字控制多點(diǎn)擴(kuò)聲的音響系統(tǒng)滿足活動(dòng)需求。為了精確評(píng)估場(chǎng)地聲學(xué)特性，可以采取現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與理論計(jì)算相結(jié)合的方法?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試應(yīng)覆蓋人群分布情況，在相應(yīng)的位置布設(shè)聲級(jí)計(jì)，測(cè)量各個(gè)位置的混響時(shí)間、清晰度等，并對(duì)場(chǎng)地材質(zhì)進(jìn)行聲學(xué)參數(shù)測(cè)試，為理論計(jì)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，建立場(chǎng)地的三維聲學(xué)模型，利用聲學(xué)仿真軟件進(jìn)行計(jì)算和分析，評(píng)估場(chǎng)地的混響分布、聚焦點(diǎn)和衰減規(guī)律，為后續(xù)方案設(shè)計(jì)提供參考。

考慮到群眾文化活動(dòng)的特點(diǎn)，聲源布置應(yīng)遵循覆蓋均衡、局部增強(qiáng)的原則。全場(chǎng)覆蓋采用線陣列集群布局，覆蓋死角采用補(bǔ)充聲源，重要區(qū)域采用近場(chǎng)聲源提高局部聲音質(zhì)量。線陣列通過調(diào)整方向性，可以實(shí)現(xiàn)聲音定向控制，避免聲音過度衰減或反射造成影響。室外場(chǎng)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。

此外，聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)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(diǎn)法和線插值法模擬聲壓分布，可以評(píng)估聲學(xué)指標(biāo)。系統(tǒng)搭建完成后，還應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，驗(yàn)證方案的實(shí)際效果。

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)不同的使用場(chǎng)景，可以選用不同類型的話筒，如手持話筒、頭戴式話筒、懸掛式話筒等，并配以相應(yīng)的無(wú)線發(fā)射機(jī)等設(shè)備。數(shù)量不多的人聲收音優(yōu)先采用手持無(wú)線話筒或頭戴式話筒，以兼顧靈活性和聲音采集質(zhì)量。將有線話筒應(yīng)用于群體性表演收音，可以實(shí)現(xiàn)全方位音頻采集。

在數(shù)字信號(hào)處理方面，采用高性能DSP處理芯片，可以實(shí)現(xiàn)多通道混音器、數(shù)碼延遲器、均衡器、信號(hào)壓限器等的功能，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，以保證音頻數(shù)字化處理的高保真度。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)方面，采用Dante等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多通道、低延遲傳輸，同時(shí)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分配器，實(shí)現(xiàn)資源分配與管理，確保信號(hào)穩(wěn)定、可靠。

功放選用高效數(shù)字放大器，實(shí)現(xiàn)輸出功率精確控制。同時(shí)配備線性放大器，保證高保真度。揚(yáng)聲器采用勵(lì)磁組合優(yōu)化的線陣列，通過波束控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)聲音定向，實(shí)時(shí)調(diào)整覆蓋范圍。合理鋪設(shè)揚(yáng)聲器，保證關(guān)鍵區(qū)域的聲壓和覆蓋滿足活動(dòng)需求。

此外，還應(yīng)建立集中式監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行全程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的集中控制，包括音量調(diào)節(jié)、聲音定向、故障報(bào)警等，從而保障活動(dòng)順利進(jìn)行。

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)場(chǎng)地結(jié)構(gòu)和觀眾分布情況，可以選用吊裝或地面安裝兩種方式。吊裝機(jī)械采用機(jī)械臂、吊架，可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整，同時(shí)方便維護(hù)。地面安裝采用移動(dòng)支架，可以實(shí)現(xiàn)快速布置，覆蓋死角。

線陣揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)模塊化機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)化的模塊組裝方式，可以快速拆裝組合，實(shí)現(xiàn)不同的陣列組態(tài)。模塊內(nèi)含控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)揚(yáng)聲器單元的精確控制，電子系統(tǒng)通過內(nèi)部接口實(shí)現(xiàn)對(duì)陣列波束的整形。模塊外殼采用防水、防塵且具有一定屏蔽性能的材料制成。

室外場(chǎng)地需考慮防風(fēng)設(shè)計(jì)。增強(qiáng)機(jī)械臂、吊架和移動(dòng)支架的穩(wěn)定性，防止傾倒。

在機(jī)械系統(tǒng)調(diào)試過程中，精確控制揚(yáng)聲器的俯仰角和方位角，調(diào)整聲波傳輸方向，保證達(dá)到覆蓋要求。在線陣內(nèi)部，校驗(yàn)各模塊之間的信號(hào)耦合和干涉。使用前進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)試，保證系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

在安裝過程中，嚴(yán)格遵循安裝規(guī)程，保證信號(hào)線材接口的可靠接續(xù)，確保電子系統(tǒng)正常工作。完成安裝后，進(jìn)一步完善維護(hù)預(yù)案，對(duì)重要部位制訂例行檢查方案，以保障活動(dòng)期間系統(tǒng)安全運(yùn)行。

綜上所述，面向群眾文化活動(dòng)的數(shù)字化線陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)需要進(jìn)行聲學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)清晰、均衡的聲音傳播和最佳聽覺效果，為群眾提供良好的聽音體驗(yàn)。

隨著群眾文化活動(dòng)形式日益豐富，對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)的技術(shù)要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的模擬擴(kuò)聲設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)代群眾文化活動(dòng)的需求。數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)借助先進(jìn)的波束控制、回音消除、智能控制等技術(shù)，可以針對(duì)群眾文化活動(dòng)的復(fù)雜聲學(xué)環(huán)境提供出色的擴(kuò)聲效果。本文在分析群眾文化活動(dòng)聲學(xué)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹了數(shù)字化陣列擴(kuò)聲技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并提出了面向群眾文化活動(dòng)的數(shù)字化陣列擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，包括聲學(xué)系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)三個(gè)方面，以期為群眾文化活動(dòng)領(lǐng)域擴(kuò)聲技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展提供參考。

（作者單位：銅川市群眾藝術(shù)館）