營造天籟之音——讓世界聽到“鳥巢”的聲音 ——營造天籟之音——讓世界聽到“鳥巢”的聲音

　　第29屆北京奧運會開、閉幕式都在鳥巢體育場舉行，鳥巢”以巨大的鋼網圍合，是一個大跨度的曲線結構，有大量的曲線箱形結構，建筑頂面呈鞍形，長軸為332.3米，短軸為296.4米，最高點高度為68.5米，最低點高度為42.8米，鳥巢建筑面積為25.8萬平方米，能容納9.1萬名觀眾，“鳥巢”內沒有立柱，而是一系列輻射式門式鋼桁架圍繞成的碗狀座席。這些座席環(huán)抱著賽場的收攏結構，坐席分兩層，每層都是前低后高，奧運場館要求鳥巢的音響及擴音系統(tǒng)必須保證每個位置的觀眾都能聽到同樣標準的聲音：“最大聲壓級要達到106dB，語言清晰度的STI值要達到0.6 ”。

　　“鳥巢”的下層膜采用的吸聲膜材料、鋼結構構件上設置的吸聲材料，以及場內使用的定制的電聲擴音系統(tǒng)，這三層“特殊裝置”使“巢”內的語音清晰度指標指數(shù)達到0.6——這個數(shù)字保證了坐在任何位置的觀眾都能清晰地收聽到廣播。

　　體育場頂棚由鋼結構覆蓋兩層不同功能間隔約為13m的膜組成，外層膜為單層ETFE膜，內層膜為單層PTFE吸聲膜，內膜覆蓋面積約42,000 m2，中央開口面積約18,000 m2。體育場東西看臺高，南北看臺低，分上、中、下三層看臺，其中上層看臺32,357座、中層看臺28,806座、下層看臺29,980座。

　　體育場四層西南角設1間擴聲機房，六層東北角、東南角、西南角、西北角各設1間功放機房。

　　固定安裝擴聲系統(tǒng)是體育場內設備系統(tǒng)的一個重要組成部分。賽時期間，主要功能為觀眾席和場地進行語言擴聲，為開、閉幕式時大型團體操進行伴奏，也可作為開、閉幕式時臨時性擴聲系統(tǒng)的補充。為適應賽后舉辦大型文藝活動，系統(tǒng)預留了次低頻使用條件，通過臨時安裝次低頻揚聲器來滿足音樂擴聲要求。

　　設計指標：最大聲壓級: ≥106dB;傳輸頻率特性: 125～6300Hz:±5dB;聲場不均勻度: 1000Hz、4000Hz ≤8dB;傳聲增益: 125～4000Hz≥-10dB;擴聲系統(tǒng)語言傳輸指數(shù)STI：滿場(80%觀眾)時觀眾席大部分區(qū)域平均值≥0.60;系統(tǒng)噪聲：系統(tǒng)無可覺察的噪聲;主觀聽音：語言清晰，音質良好。

　　系統(tǒng)要點：

　　1、 設1間擴聲機房(約60m2)和4間功放機房(每間約20m2);

　　2、 主擴聲采用垂直指向性易控制的線陣列揚聲器，明吊安裝;

　　3、觀眾席擴聲揚聲器系統(tǒng)采用分散式布置方案，共16組，場地擴聲揚聲器系統(tǒng)采用東、西兩面布置的方案，共8組。優(yōu)點為：聲場均勻、對周邊區(qū)域干擾小。

　　4、以擴聲機房為中心，搭建三個“子系統(tǒng)”——數(shù)字音頻系統(tǒng)、模擬音頻系統(tǒng)、監(jiān)測及控制系統(tǒng)。數(shù)字音頻系統(tǒng)為主體，模擬音頻系統(tǒng)為應急/備份，監(jiān)測及控制系統(tǒng)對主要設備的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控。

　　(1)數(shù)字音頻系統(tǒng)：采用網絡化數(shù)字調音臺作為主擴聲調音臺，并在各機房均設置信號基站，以調音臺中央處理器為中心，用光纖為媒介組成網絡化數(shù)字音頻系統(tǒng)。

　　(2) 模擬音頻系統(tǒng)：采用小型模擬調音臺作為數(shù)字調音臺的備份，并在擴聲機房與各功放機房之間留有模擬信號線纜，以實現(xiàn)在數(shù)字系統(tǒng)不能正常工作時，模擬音頻系統(tǒng)仍可以滿足基本要求，起到應急/備份的功能。

　　(3) 監(jiān)測及控制系統(tǒng)：數(shù)字調音臺中央處理器、信號基站、功率放大器等設備的工作狀態(tài)均可在擴聲機房通過計算機進行實時監(jiān)測和控制。

　　5、功率放大器內置信號處理模塊，可數(shù)字和2路模擬信號輸入，并可實現(xiàn)以下功能：數(shù)字信號作為擴聲系統(tǒng)正常工作信號接入;數(shù)字信號因故缺失時，模擬應急/備份信號自動接入;緊急廣播信號接入時啞掉其他信號，進行緊急廣播。

　　6 、整個擴聲系統(tǒng)為雙路供電，在擴聲機房和功放機房內互投后進行供電;每個機房設穩(wěn)壓凈化電源;重要數(shù)字設備雙路供電，其中1路為UPS供電;擴聲系統(tǒng)用電與燈光、動力系統(tǒng)分開。

　　系統(tǒng)說明

　　1、揚聲器系統(tǒng)：主擴聲采用線陣列揚聲器。線陣列具有垂直指向性易于控制的優(yōu)點，可提高直達聲與混響聲的聲能比，進而提高語言清晰度。適用于對語言清晰度指標要求很高的國家體育場。

　　觀眾席揚聲器系統(tǒng)采用分散式布置方案，明吊安裝于下層膜下方，共16組，180只，均勻覆蓋整個觀眾席。每組線陣列根據(jù)下方觀眾席情況由數(shù)量不等的揚聲器組成。其中東看臺5組線陣列(編號為：E1、E2、E3、E4、E5，分別為12只、12只、14只、12只、12只);南看臺3組線陣列(編號為：S1、S2、S3，分別為10只、8只、10只);西看臺5組線陣列(編號為：W1、W2、W3、W4、W5，分別為12只、12只、14只、12只、12只);北看臺3組線陣列(編號為：N1、N2、N3，分別為10只、8只、10只)。

　　場地揚聲器系統(tǒng)采用東、西兩面布置的方案，明吊安裝于下層膜下方，共8組，56只。其中西面4組(編號為：CW1、CW2、CW3、CW4，每組10只)，覆蓋大部分場地。東面4組(編號為：CE1、CE2、CE3、CE4，每組4只)，覆蓋場地東部(約占場地面積1/3)。東面場地揚聲器系統(tǒng)，主要為團體操伴奏時用。

　　下層看臺后部設補充揚聲器，共224只，眺臺下方明吊安裝。補充揚聲器是為主擴聲揚聲器不能覆蓋的區(qū)域提供直達聲，以改善該區(qū)域的清晰度和聽感。

　　此外，還在每組觀眾席線陣列附近預留次低頻揚聲器安裝條件，共16組，每組2只。(系統(tǒng)預留次低頻揚聲器安裝條件、功率線和信號接口，通過在各功放機房接駁流動功率放大器和在頂棚臨時安裝次低頻揚聲器箱來滿足音樂擴聲要求。)

　　配置了返送揚聲器，通過流動的方式接入綜合插座箱內的揚聲器插座，服務于主席臺VIP區(qū)域和場內其他需要流動返送的區(qū)域。

　　線陣列揚聲器箱為內置中高音分頻的三分頻揚聲器，采用三功率驅動(中高頻+低頻×2)。補充揚聲器采用內置分頻的兩分頻定壓揚聲器。返送揚聲器箱采用內置分頻的兩分頻揚聲器。

　　2、網絡化數(shù)字音頻系統(tǒng)：采用網絡化數(shù)字調音臺(StageTec Aurus)。擴聲機房與各功放機房均設置信號基站(Nexus Base Device)，以擴聲機房調音臺中央處理器(Nexus Star)為中心，通過各機房內的光纖跳線架以光纖為媒介組成網絡化數(shù)字音頻系統(tǒng)。

　　數(shù)字調音臺界面配置32個推子，耳機、監(jiān)聽、對講接口;中央處理器配置主控制卡RCPU、中央路由器卡RMX、4塊光纖連接卡RFOC-4(4×8端口)、DSP處理卡RMD、臺面接口卡RMC等，具有64路全處理通道，支持雙調音臺界面;

　　各信號基站根據(jù)需要配置數(shù)字和模擬信號接口卡及光纖接口卡，具體為：

　　擴聲機房內信號基站：冗余電源XPSU-R、主控制卡XCPU、2塊光纖接口卡XFOC(2×4端口)、4塊傳聲器輸入卡XMIC(4×8路)、3塊線路輸入卡XAD(3×8路)、2塊線路輸出卡XDA(2×8路)、AES3輸入卡XER-X(8路)、AES3輸出卡XET-X(8路);

　　功放機房A內信號基站：冗余電源XPSU-R、主控制卡XCPU、2塊光纖接口卡XFOC(2×4端口)、傳聲器輸入卡XMIC(8路)、線路輸出卡XDA(8路)、3塊AES3輸出卡XET-X(2×8路);

　　功放機房B內信號基站：冗余電源XPSU-R、主控制卡XCPU、2塊光纖接口卡XFOC(2×4端口)、傳聲器輸入卡XMIC(8路)、線路輸出卡XDA(8路)、3塊AES3輸出卡XET-X(3×8路);

　　功放機房C內信號基站：冗余電源XPSU-R、主控制卡XCPU、2塊光纖接口卡XFOC(2×4端口)、線路輸出卡XDA(8路)、4塊AES3輸出卡XET-X(4×8路);

　　功放機房D內信號基站：冗余電源XPSU-R、主控制卡XCPU、2塊光纖接口卡XFOC(2×4端口)、傳聲器輸入卡XMIC(8路)、線路輸出卡XDA(8路)、3塊AES3輸出卡XET-X(3×8路)。

　　典型的數(shù)字信號流程為：

　　? 傳聲器信號、音源模擬信號等接入擴聲機房內的信號基站，經模/數(shù)轉換后用光纖傳至數(shù)字調音臺中央處理器，經調音臺混合、調整、分配后再用光纖經光纖跳線架傳至各機房的信號基站，信號基站輸出AES3信號至功率放大器，饋送入附近的揚聲器系統(tǒng)。

　　? MD錄音機、硬盤刻錄機輸出AES3信號接入擴聲機房內的信號基站，用光纖傳至數(shù)字調音臺中央處理器，經調音臺混合、調整、分配后再用光纖經光纖跳線架傳至各機房的信號基站，信號基站輸出AES3信號至功率放大器，饋送入附近的揚聲器系統(tǒng)。

　　? 場內傳聲器信號就近接入功放機房的信號基站，經模/數(shù)轉換后用光纖經光纖跳線架傳至擴聲機房內的數(shù)字調音臺中央處理器，經調音臺混合、調整、分配后再用光纖經光纖跳線架傳至各功放機房的信號基站，信號基站輸出AES3信號至功率放大器，饋送入附近的揚聲器系統(tǒng)。

　　整個過程最大限度地減少模/數(shù)和數(shù)/模轉換次數(shù)，保證了信號的

　　對于數(shù)字音頻系統(tǒng)安全上的考慮，簡述如下：

　　中央路由器和各信號基站均配置雙電源;光纖均一正用一備用，正由光纖與備用光纖連接至不同的光纖連接卡，可實現(xiàn)自動冗余;各功放機房內信號基站的AES3信號卡配置3~4塊，由不同的信號輸出卡提供信號給各揚聲器組。

　　3、模擬應急/備份系統(tǒng)：采用一臺16路傳聲器/線路輸入、8路編組輸出的模擬調音臺(SoundCraft GB8)作為模擬應急/備份調音臺。

　　擴聲機房與各功放機房之間留有12路模擬信號線纜。

　　在數(shù)字系統(tǒng)不能正常工作時，可方便快速地啟動應急預案，來滿足基本擴聲功能。從使用上可大致分以下幾種情況：

　　? 第一種情況(綜合插座箱F~H和L~N來信號進入擴聲機房后用有源分線器將信號同時分配給數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng))：輸入信號通過有源分線器分配后接入模擬調音臺，模擬調音臺輸出通過模擬信號聯(lián)絡線傳至各功放機房，經音頻分配器分配接入功率放大器，饋送入附近的揚聲器系統(tǒng)。整個過程所有環(huán)節(jié)均可事先準備就緒。

　　? 第二種情況(設雙路傳聲器，綜合插座箱F~H和L~N來信號進入擴聲機房后1路進數(shù)字系統(tǒng)，1路進模擬系統(tǒng))：模擬調音臺輸出通過模擬信號聯(lián)絡線傳至各功放機房，經音頻分配器分配接入功率放大器，饋送入附近的揚聲器系統(tǒng)。整個過程所有環(huán)節(jié)均可事先準備就緒。

　　? 第三種情況(綜合插座箱F~H和L~N來信號未采用有源分線器進行信號分配和設雙路傳聲器)：將輸入信號跳線接入模擬調音臺，模擬調音臺輸出通過模擬信號聯(lián)絡線傳至各功放機房，經音頻分配器分配后接入功率放大器，饋送入附近的揚聲器系統(tǒng)。整個過程需要1個跳接環(huán)節(jié)，其余所有環(huán)節(jié)均可事先準備就緒。

　　? 第四種情況(設雙路傳聲器，綜合插座箱A~B、C~E，J~K來信號分別進入功放機房A、B、D后，其中1路信號進數(shù)字系統(tǒng)，1路進模擬跳線盤)：進模擬跳線盤的信號通過模擬信號聯(lián)絡線傳至擴聲機房的模擬跳線盤，通過跳線接入模擬調音臺，模擬調音臺輸出通過模擬信號聯(lián)絡線傳至各功放機房，經音頻分配器分配后接入功率放大器，饋送入附近的揚聲器系統(tǒng)。整個過程需要1個跳接環(huán)節(jié)，其余所有環(huán)節(jié)均可事先準備就緒。

　　? 使用音源信號放音時，與第三種情況類似。

　　4、監(jiān)測及控制系統(tǒng)：在擴聲機房通過計算機可對擴聲機房內的數(shù)字調音臺中央處理器、信號基站、功率放大器以及各功放機房內的信號基站、功率放大器的工作狀態(tài)進行本地和遠程的實時監(jiān)測和控制。

　　系統(tǒng)中配置了2臺計算機，接入擴聲機房內的交換機，其中1臺控制數(shù)字調音臺中央處理器、信號基站，1臺控制功率放大器。

　　只需從中央處理器的主控制卡RCPU引1條網絡線接入擴聲機房內的交換機便可實現(xiàn)對數(shù)字調音臺中央處理器、信號基站的監(jiān)測及控制。遠程信號基站的監(jiān)測及控制信號與音頻信號共用光纖進行傳輸。

　　功率放大器的監(jiān)測及控制方式，簡述如下：

　　功放機房內功率放大器按其負載的揚聲器進行分組，分裝在各設備機柜。每臺功率放大器引1條網絡線接入機柜上方的交換機，每臺交換機引1條網絡線接入含光端口的交換機，轉換成光信號后用光纖經光纖跳線架傳至擴聲機房內的交換機。

　　擴聲機房內的每臺功率放大器引1條網絡線至交換機。

　　5 、光纖網絡：擴聲機房與各功放機房間留有12芯光纖，相鄰功放機房之間均留有4芯光纖，擴聲機房與各功放機房之間組成“星型及環(huán)型”網絡結構。

　　各綜合插座箱與附近機房間留有4芯光纖。擴聲機房與中央控制室及廣播機房間均留有8芯光纖。

　　光纖網絡安全可靠性的考慮，簡述如下：

　　? 所有光纖均一用一備，并雙倍預留。比如：擴聲機房與功放機房A間留有12芯光纖，其中4芯(2芯正用，2芯冗余)用于音頻信號和音頻控制信號的傳輸，2芯(1芯正用，1芯冗余)用于功率放大器的監(jiān)測控制信號的傳輸，剩下6芯則作為備用預留。

　　? 正用光纖與備用光纖連自不同的光纖接口卡。

　　? 相鄰功放機房間預留有4芯光纖，以備萬一擴聲機房與某功放機房間的光纖被斷，通過預留的光纖仍能保證信號的傳輸。即“星型網”被斷時，“環(huán)型網”可保證信號通暢。