lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)在新加坡茨園民眾俱樂部多功能劇場(chǎng)的應(yīng)用

莫桂鋒+李志雄+嚴(yán)漢增

【摘 要】 介紹新加坡茨園民眾俱樂部多功能劇場(chǎng)采用lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)，為廳堂創(chuàng)造出滿足各種專業(yè)表演與之相 適應(yīng)的聲學(xué)環(huán)境，解決了廳堂建筑聲學(xué)環(huán)境與演出類型的匹配問題，實(shí)現(xiàn)一廳多用的效果。

【關(guān)鍵詞】 多功能劇場(chǎng)；lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)；聲學(xué)設(shè)計(jì)；電子可調(diào)混響

文章編號(hào)： 10.3969/j.issn.1674-8239.2016.11.004

【Abstract】This paper is conferred around the introduction of the digital acoustic versatility system that supplied in Singapore public multifunction theater. The system can create acoustic environment， which can satisfy all kinds of professional performance， so as to solve the matching problem between the hall architectural acoustics environment and performance type， achieving the effect of multifunction.

【Key Words】multifunctional theater；lemuse digital acoustic versatility system；acoustic design；electronic adjustable reverberation

多功能劇場(chǎng)是指能提供多種用途的劇場(chǎng)，以觀演為主要使用功能，集會(huì)議報(bào)告、音樂表演、學(xué)術(shù)討論、文藝展演、新聞發(fā)布等形式于一體的具有多種功能的廳堂。目前全國各地興起“劇場(chǎng)建設(shè)”風(fēng)潮，而如何在多功能劇場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)滿足不同表演藝術(shù)形式的同時(shí)又不降低表演效果，成為演藝行業(yè)新的課題。近年來，在一些劇院、會(huì)堂和旅游劇場(chǎng)等開始采用“電子可變混響系統(tǒng)”以達(dá)到更加仿真的聽覺享受，從而滿足人們對(duì)聽感的需求。

筆者以新加坡茨園民眾俱樂部（以下簡(jiǎn)稱“茨園俱樂部”）多功能劇場(chǎng)為案例，介紹“l(fā)emuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)”技術(shù)在多功能劇場(chǎng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)一廳多用的功能，滿足不同藝術(shù)表演的高保真效果，同時(shí)能減少能耗，降低運(yùn)營成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，符合綠色節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展需求。

1 項(xiàng)目背景

茨園俱樂部于2015年8月建成投入使用，是當(dāng)?shù)厥准以O(shè)有小販中心的民眾聯(lián)匯中心，內(nèi)設(shè)500座多功能劇場(chǎng)（如圖1所示），除了滿足民眾聯(lián)絡(luò)需求，還可以提供電影放映、戲劇表演、歌劇演出、音樂會(huì)演出的使用需求。

為了提高多功能劇場(chǎng)運(yùn)營效率，給聽眾帶來更優(yōu)質(zhì)、更專業(yè)的音質(zhì)享受，茨園俱樂部多功能劇場(chǎng)進(jìn)行專業(yè)的聲學(xué)設(shè)計(jì)，設(shè)有全數(shù)字化的擴(kuò)聲系統(tǒng)，同時(shí)也采用了lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)——電子可調(diào)混響系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)一鍵或自動(dòng)切換劇場(chǎng)聲學(xué)環(huán)境的功能，以滿足不同演出類型的專業(yè)化要求。

茨園俱樂部多功能劇場(chǎng)是一個(gè)社區(qū)劇場(chǎng)，對(duì)其國內(nèi)劇場(chǎng)建設(shè)和發(fā)展具有比較好的參考意義。怎樣使一個(gè)多功能劇場(chǎng)實(shí)現(xiàn)真正意義的多功能——效果專業(yè)化，是目前業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的問題。筆者就該項(xiàng)目闡述如何應(yīng)用lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)做到劇場(chǎng)的專業(yè)化效果的多功能。

2 lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)

2.1 電聲控制系統(tǒng)應(yīng)用的興起

一個(gè)演出廳堂，對(duì)于不同的節(jié)目類型，為獲得良好的音質(zhì)效果，需要一個(gè)“合適”的混響時(shí)間與節(jié)目類型相適應(yīng)。這個(gè)“合適”的混響時(shí)間就稱作最佳混響時(shí)間。不同節(jié)目類型所要求的最佳混響時(shí)間的典型值如表1所示。

那么，如何營造最佳的混響時(shí)間呢？

（1）建設(shè)專業(yè)型劇場(chǎng)。比如專業(yè)的戲劇場(chǎng)、音樂廳和歌劇院等。但其建設(shè)成本高，且運(yùn)營效率低。因此，現(xiàn)今世界劇場(chǎng)發(fā)展的主流仍是以能適應(yīng)音樂、歌舞、戲劇演出乃至?xí)h使用的多功能劇場(chǎng)為主。

（2）建設(shè)“機(jī)械方式”可調(diào)混響時(shí)間的多功能劇場(chǎng)。這種方式是通過改變廳堂吸聲量或改變廳堂容積來改變混響時(shí)間。但是采用這種方式不僅費(fèi)用大，混響時(shí)間可調(diào)的范圍小，且存在使用中安全可靠性和方便性的問題。

（3）建設(shè)電聲控制系統(tǒng)（一般稱電子可調(diào)混響系統(tǒng)的）多功能劇場(chǎng)。伴隨數(shù)字電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，采用該方式改善房間音質(zhì)具有越來越廣闊的應(yīng)用前景。目前，在發(fā)達(dá)國家的劇院尤其是多功能劇場(chǎng)中有越來越多的應(yīng)用；在國內(nèi)的劇場(chǎng)劇院也得到了一定的應(yīng)用，比如：貴州省人民會(huì)堂大劇場(chǎng)、北京天橋劇院、深圳觀瀾文化藝術(shù)中心劇場(chǎng)等。采用電聲控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了混響時(shí)間可變，而且還可以對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行“修正”，如近次反射聲、聲擴(kuò)散以及混響時(shí)間頻率特性的調(diào)整等，而這些對(duì)“機(jī)械方式”來講是困難的。

2.2 lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的開發(fā)

伴隨電聲控制系統(tǒng)應(yīng)用的興起，筆者所在企業(yè)將該類國外產(chǎn)品引入國內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目中，實(shí)施的項(xiàng)目包括有貴州省人民大會(huì)堂、泰州大劇院、北京舞蹈學(xué)院大劇場(chǎng)，北京天橋劇院。在此基礎(chǔ)上，2008年自主研發(fā)了具有后發(fā)優(yōu)勢(shì)的電子可調(diào)混響系統(tǒng)——lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)（REAS），針對(duì)建聲領(lǐng)域難以解決的聲學(xué)環(huán)境可變問題，提出改善音質(zhì)的方法。通過控制早期反射聲能量及混響聲能量的比例，利用合理的傳聲器及揚(yáng)聲器布置，采用電子反射面和電子耦合空間方式，實(shí)現(xiàn)建筑聲學(xué)參數(shù)的調(diào)整，為多功能劇場(chǎng)建設(shè)節(jié)省建筑、空調(diào)、供暖和照明等各方面投資。lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的效果示意如圖2所示。

2.3 lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的功能

2.3.1 延長全頻帶的混響時(shí)間

lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的核心處理矩陣，采用非直聯(lián)式的信號(hào)處理方式，通過前級(jí)高品質(zhì)的無指向傳聲器拾取混響聲，模擬耦合空間，增加混響時(shí)間，以達(dá)到廳堂最佳混響時(shí)間特性曲線（見圖3）的目的，以滿足各種類型演出的專業(yè)要求。這里所述的非直聯(lián)式，是指將傳聲器放在遠(yuǎn)離演員的位置拾取原始混響聲，通過可再生的過程加入擴(kuò)聲設(shè)備，然后再通過揚(yáng)聲器把聲音傳送到觀眾席。

2.3.2 增強(qiáng)房間的早期反射聲

lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的核心處理矩陣，采用直聯(lián)式的信號(hào)處理方式，通過前級(jí)高品質(zhì)的強(qiáng)指向傳聲器拾取舞臺(tái)直達(dá)聲，模擬聲反射面，增加早期反射聲，如圖4所示，提高語言清晰度和音樂明晰度，可以滿足自然聲演出的需求，同時(shí)，側(cè)向早期反射聲也能增強(qiáng)觀眾的視在聲源寬度感覺。這里所述的直聯(lián)式，是指將傳聲器放在靠近演員的位置拾取原始的直達(dá)聲，然后通過揚(yáng)聲器提升音量，把聲音傳送到觀眾席。

2.3.3 增加房間的聲擴(kuò)散

lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的核心處理矩陣，采用綜合式的信號(hào)處理方式，可以改善廳堂聲音的擴(kuò)散效果（如圖5所示），避免有某些位置或者某個(gè)頻率的聲音特別強(qiáng)，觀眾可以感受到比較穩(wěn)定和均勻的擴(kuò)散聲場(chǎng)的音質(zhì)。這里所述的綜合式，是指采用了非直聯(lián)式和直聯(lián)式。

2.4 lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理中心

REAS的處理及傳輸采用全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的方式，主要包括處理核心core以及各I/O接口箱，如圖6所示。處理核心具備強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理能力，最多支持128×128，I/O最大擴(kuò)展至512路輸入、512路輸出；處理核心包含兩個(gè)后期混響聲能處理器及兩個(gè)早期反射聲能處理器。各I/O接口箱與處理核心之間通過網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)字音頻信號(hào)，可以組建起分布式的、集中式的音頻信號(hào)處理平臺(tái)，靈活滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

（2）優(yōu)化的聲學(xué)處理算法

采用電子耦合空間調(diào)節(jié)房間的混響時(shí)間，采用模擬反射面調(diào)節(jié)房間的早期反射聲能量，算法實(shí)現(xiàn)全頻帶歸一化處理（見圖7），帶來自然的音質(zhì)效果。經(jīng)過優(yōu)化的全頻帶歸一化處理，不僅可以減少傳聲器布置的數(shù)量，提高混響增益，而且解決混響模型中容易出現(xiàn)聲染色的問題，確保聲音細(xì)膩、干凈。

（3）采用多通道混響網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

REAS采用MCR混響網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，如圖8所示。通過在廳堂布置多支拾音傳聲器和擴(kuò)聲揚(yáng)聲器，以模擬空間反射耦合特性，實(shí)現(xiàn)電子耦合空間和實(shí)際物理空間的耦合。由于傳聲器避開了揚(yáng)聲器的混響半徑，采用混響網(wǎng)絡(luò)能減少輸入輸出信號(hào)之間的相關(guān)性，使混響增益得以提升。同時(shí)，混響器通過將輸入信號(hào)矩陣化處理，能夠減少混響器梳狀濾波效應(yīng)，同時(shí)可避免由聲染色引起的信號(hào)疊加，提高了混響增益輸出，為觀眾廳營造良好的混響感。

（4）全方位的互聞效果

演出過程中，演員是創(chuàng)作者，觀眾是欣賞者，演員需要在創(chuàng)作的過程中與觀眾進(jìn)行一系列的互聞通信，從而實(shí)現(xiàn)演出效果的完整性。此外，觀眾與觀眾之間的互聞效果（此效果為周圍氣氛），演員與演員之間互聞通信也是演出過程中的重要因素。lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)綜合考慮聲音在演出廳堂內(nèi)的通信過程，如圖9所示，同時(shí)對(duì)觀眾區(qū)和舞臺(tái)區(qū)，分別進(jìn)行混響聲和早期反射聲的綜合處理，可以更有效地實(shí)現(xiàn)演員、觀眾之間的互聞效果，提高表演感染力，達(dá)到沉浸在真實(shí)聲學(xué)環(huán)境的目的。

（5）一鍵及自動(dòng)切換

REAS不僅具備靈活的處理核心，其操作也方便快捷。用戶通過終端控制軟件，可以對(duì)聲學(xué)環(huán)境進(jìn)行“一鍵切換”，瞬間將空間轉(zhuǎn)換成預(yù)先存儲(chǔ)的模式。此外，也可以通過預(yù)編程，隨著樂曲（節(jié)目）的變化而自動(dòng)切換聲學(xué)環(huán)境，在悄無聲息的情況下，進(jìn)入最佳聲學(xué)環(huán)境匹配狀態(tài)。

lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系實(shí)現(xiàn)了美國著名聲學(xué)家白瑞納克在《音樂廳和歌劇院》一書中預(yù)言的“……總有一天，混響可由聽眾用電子的方法，從一段樂曲到另一段樂曲之間改變”。

3 茨園俱樂部多功能劇場(chǎng)音頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該多功能劇場(chǎng)的音頻系統(tǒng)的解決方案以全面提升廳堂音質(zhì)效果為目的，設(shè)計(jì)包括兩大部分，第一是傳統(tǒng)的擴(kuò)聲系統(tǒng)部分（電聲系統(tǒng)），第二是lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)部分（建聲系統(tǒng)）；兩大系統(tǒng)既獨(dú)立運(yùn)行又相輔相成，系統(tǒng)原理如圖10所示。

擴(kuò)聲系統(tǒng)的主擴(kuò)聲采用左、中、右三聲道加左右超低聲道的方式，如圖11所示。觀眾廳的揚(yáng)聲器布置如圖12所示，效果聲道分左環(huán)繞聲道和右環(huán)繞聲道，左后環(huán)繞聲道和右后環(huán)繞聲道。舞臺(tái)返送采用流動(dòng)返送形式。與此同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的側(cè)墻揚(yáng)聲器可以同時(shí)作為電影環(huán)繞聲還音使用，通過數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)主機(jī)的混音功能，可以將傳統(tǒng)擴(kuò)聲系統(tǒng)的側(cè)墻效果聲信號(hào)（LS/RS/LBS/RBS）饋送到左環(huán)繞音箱組、右環(huán)繞音箱組、左后環(huán)繞音箱組和右后環(huán)繞音箱組，從而全面提升廳堂音質(zhì)效果。

所有揚(yáng)聲器均使用有源一體化揚(yáng)聲器，保證功率放大器與揚(yáng)聲器間的一致性。此外，利用遙控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可靈活地對(duì)揚(yáng)聲器進(jìn)行環(huán)境參數(shù)的讀取以及工作狀態(tài)的調(diào)整。同時(shí)，這一擴(kuò)聲系統(tǒng)可適應(yīng)多種演出形式，擴(kuò)大調(diào)音師的主創(chuàng)空間。

3.2 應(yīng)用及反饋

該系統(tǒng)投入運(yùn)營后，為了營造最佳的表演效果，設(shè)置了幾種常用的模式，包括：音樂廳模式、電影院模式、會(huì)議廳模式、戲劇場(chǎng)模式、歌劇院模式等，每一種表演模式都有與之匹配的聲學(xué)環(huán)境，最終呈現(xiàn)出理想的演出效果。

2015年8月2日，新加坡建國50周年大型演藝晚會(huì)在茨園俱樂部多功能劇場(chǎng)隆重舉行。演出結(jié)束后，從建筑聲學(xué)專家到演出相關(guān)人員，都對(duì)lemuse數(shù)字聲學(xué)環(huán)境系統(tǒng)的功能和品質(zhì)表示贊許。

開幕式后，該劇場(chǎng)進(jìn)入日常使用狀態(tài)，附近小區(qū)居民自行組織很多的活動(dòng)在此舉行，同時(shí)也以廉價(jià)的租賃費(fèi)供新加坡演出團(tuán)體使用，利用率很高，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的多功能劇場(chǎng)的專業(yè)效果。

4 結(jié)語

藝術(shù)是一種追求極致的過程。目前，發(fā)達(dá)國家的人們對(duì)藝術(shù)效果的要求比較高，對(duì)新技術(shù)應(yīng)用的抗拒心理也比較小，所以，新加坡的一個(gè)社區(qū)劇場(chǎng)很愿意接受使用電子可調(diào)混響系統(tǒng)解決一廳多用達(dá)到專業(yè)效果的問題。

中國正在全面建成小康社會(huì)的沖刺階段，地市級(jí)縣級(jí)的多功能劇場(chǎng)遍地開花，甚至街道或者社區(qū)劇場(chǎng)也會(huì)興起。隨著國民的藝術(shù)素養(yǎng)越來越高，國人能否接受這種“新”的解決方案，為觀眾營造一個(gè)合適的聲學(xué)環(huán)境，筆者持樂觀態(tài)度。

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作者簡(jiǎn)介：

嚴(yán)漢增，2008年畢業(yè)于廣東省汕頭大學(xué)應(yīng)用物理系，音響師，建造師。曾參與過多個(gè)省市級(jí)重點(diǎn)文化工程項(xiàng)目的音視頻工程建設(shè)，包括杭州宋城千古情劇院音響系統(tǒng)改造、寧波文化廣場(chǎng)大小劇院音響系統(tǒng)、九江文化藝術(shù)中心大小劇院音響系統(tǒng)》、三亞財(cái)經(jīng)論壇永久會(huì)址音視頻系統(tǒng)等。

（編輯 杜 青）