技術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的要求就會更復雜，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，這就要求音響技術人員合理選擇拾音設備、擴音設備并通過數(shù)字技術實現(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、山谷等未經聲學設計的室內外活動空間，由于多硬壁反射效應，聲音傳輸會產生大量反射聲和駐波效應，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，甚至大幅度增加揚聲器與麥克風間的反饋。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，嚴重影響藝術效果。鑒于這種情況，傳統(tǒng)的模擬音響設備在聲音調整方面僅憑人工經驗難以應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。在此基礎上，擴聲系統(tǒng)能夠通過調整波束指向和覆蓋范圍，實時優(yōu)化聲學傳播效果，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)劃聲學覆蓋范圍，并采用數(shù)字化移頻等技術在不影響參與者藝術發(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)字化陣列擴聲技術發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字化陣列擴聲技術是音頻處理技術、計算機控制技術和揚聲器陣列技術的有機結合，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的成熟。目前，基于自適應濾波器的波束成形技術已經較為成熟，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，預設濾波器技術經過長期優(yōu)化，可以實現(xiàn)預定波束方向和形狀，滿足一般需求。隨著模擬技術和運算能力的進步，各類濾波器可以進行精確設計，波束成形效果不斷提升。這為數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)的應用提供了技術保障。

（二）智能控制技術不斷進步

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

（三）網絡化集成方案日趨完善

數(shù)字網絡技術的應用使得分布式系統(tǒng)集成成為可能。通過數(shù)字網絡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)的復雜線纜連接，網絡化集成大幅簡化了系統(tǒng)架構。同時，數(shù)字網絡具有抗干擾素力，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)向網絡化集成發(fā)展。

（四）模塊化設計逐步普及

模塊化設計是數(shù)字化陣列擴聲系統(tǒng)的重要設計理念。將功能單元設計為標準模塊，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，各關鍵部件的模塊化設計處于初步階段，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）沉浸聲設備的廣泛應用

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)，它通過特定的技術和設計，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進行準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，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)設計

（一）聲學系統(tǒng)設計

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)場地劃分設計擴聲范圍、揚聲器安裝位置，優(yōu)化揚聲器覆蓋范圍，調整揚聲器指向特性，避免聲音干擾和聲場外溢?？煽紤]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，聲場設計還需要靈活應對，進行實時調整和優(yōu)化。

為了確保聲場設計的有效性和準確性，我們需要借助專業(yè)的聲學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，并及時進行調整和改進。

此外，聲場設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，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，聲場設計是一項非常重要的工作。通過合理的聲場設計，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，我們也需要不斷學習和探索新的聲學技術和方法，為聲場設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特性，將采取現(xiàn)場測試與理論計算相結合的方法。現(xiàn)場測試將覆蓋典型的人群分布情況，在相應位置布設聲級計，測量各點的混響時間、清晰度等參數(shù)。同時，對場地材質進行聲學參數(shù)測試，提供理論計算的基礎數(shù)據(jù)。在此基礎上，建立場地的三維聲學模型，利用聲學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量。線陣列通過調整方向性，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。室外場地拾音應布設防風屏障，減少風噪聲干擾，保證傳聲質量。

在方案優(yōu)化中，將建立精確的三維聲學模型，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，評估聲學指標，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，并配以相應的無線發(fā)射機等設備。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量。同時，配備有線話筒并進行科學布置用于樂器、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。配套使用高速模數(shù)轉換器和數(shù)模轉換器，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等技術實現(xiàn)多通道低延遲傳輸，同時設置網絡分配器實現(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，通過波束控制技術實現(xiàn)聲音的定向，實時調整覆蓋范圍。室外場地將使用防水防塵型材。揚聲器鋪設合理，保證關鍵區(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)設計

根據(jù)場地結構和觀眾分布情況，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。

線陣揚聲器將設計模塊化機械結構，采用標準化的模塊組裝方式，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設計。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)調試中，將精確控制揚聲器的俯仰角和方位角，調整聲波傳輸方向，保證覆蓋要求。在線陣內部，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)的設計需要進行聲學系統(tǒng)設計、電子系統(tǒng)設計和機械系統(tǒng)設計。通過科學合理地設計和優(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)的技術要求也越來越高。傳統(tǒng)模擬擴聲設備已難以滿足需求。數(shù)字化陣列擴聲技術以其先進的波束控制、回音消除、智能控制等技術，可以針對群眾活動的復雜聲學環(huán)境提供出色的擴聲效果。本文在分析群眾文化活動聲學特點的基礎上，重點介紹了數(shù)字化陣列擴聲技術的發(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)設計方案。該設計從聲學系統(tǒng)、電子系統(tǒng)、機械系統(tǒng)等各個方面進行了細致設計，以期為群眾文化活動領域的擴聲技術進一步發(fā)展提供借鑒。隨著數(shù)字化陣列擴聲技術的不斷成熟，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：  《文化產業(yè)》   http://m.00559.cn/w/wy/32640.html