《中国出了个毛泽东》的声场设计及音频系统

金少刚　秦毅

【摘 要】 介绍大型实景演出《中国出了个毛泽东》的声场设计及音频系统。

【关键词】 实景演出；声场设计；音频系统；信号传输；现场调试

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.05.008

【Abstract】The acoustic field design， audio system， signal transmission and control of large-scale live performance China Has Brought Forth a Mao Zedong were introduced in this paper.

【Key Words】live performance； acoustic field design； audio system； signal transmission； scene debugging

大型实景演出《中国出了个毛泽东》是湖南省为纪念毛泽东同志诞辰120周年开展的重点项目。该实景演出由著名导演李捍忠担纲总导演，以3D全息投影、多声道现场还音、移动式舞台、移动式观众席等技术为支撑，完成创意设计。整台演出分为7个部分，将高科技立体舞台装置以及歌、舞、戏剧、杂技、水火特效等多种元素融入表演中。全剧将毛泽东走出韶山救亡启蒙、领导秋收起义、长征、抗日战争、渡江战役、建立新中国等众多事件有机整合串联，从不同方面展现伟人风采。

1 演出场地介绍

《中国出了个毛泽东》实景演出场地位于湖南省韶山市润泽东方产业基地，北临韶山城区的韶山大道，南临景区的南环线，在韶山市行政中心通往景区的南环线之间的狭长山谷地带，总占地1 000 000 m2。演出场地包括一座3 000 m2的实景山体、5 000 m2的中国版图状舞台，见图1。舞台前低后高，呈30°斜面。舞台由各省份的版图块拼接而成，机械错综复杂，见图2；水中的舞台可根据演出情节分开、聚拢；观众座椅可以根据剧情需要变换成若干艘大船，开进表演场内，使观众亲身参与演出，见图3。观众席分布面积大，分为A、B、C三个区域，主观众区2 000座，两个副观众区共1 000座。主观众席可移动到表演区，这就要求扩声系统能够提供大动态的直达声，能为观众营造舒适的临场感。整个剧目既有大场面战争元素，也有细腻的爱情故事，为了能使观众体会到唯美、震撼的音效，对扩声系统的品质提出了极高要求。

2 设计理念及目标

该项目为户外大型实景演出，其设计理念和目标为：

（1）运用多声道现场扩声方式，为观众营造震撼的临场感；

（2）采用高端线性阵列扬声器系统保证扩声的投射方向精准和声场覆盖均匀；

（3）满足大型综艺演出等以电声为主的演出形式中对低失真、大动态的要求；

（4）严格遵循系统链路设计一致性的目标，保证系统中任一级设备不出现问题，维护整个系统的高品质特性；

（5）低频能量的高比例设计，充分满足各种场景对低频下限及动态的要求。

3 扩声系统设计

3.1 设备选用

前级音源部分采用AVID ProTools工作站系统及24轨硬盘播放器，用于多轨音乐的播放及音源系统的播出备份；传声器部分采用4套SHURE UHF-R无线系统；调音台使用AVID VENUE Profile系统，便于与Pro Tools系统配接，进行多轨播放及录音；扩声部分选用了德国KLING&FREITAG品牌的扬声器、音频处理器及功率放大器。

3.2 主扩声扬声器系统

由于表演场地比较特殊，舞台变化多样，故主扩声扬声器只能安装在舞台背后的假山后面。该安装位置到主观众席第一排的距离为115 m，而舞台后部台面离地高度约12 m，所以，扬声器必须吊挂在特定高度上，才能越过舞台台面将声音传送到观众区，现场主线阵列扬声器吊挂高度为20 m，见图4。如此的安装方式，同时也满足了演员对于舞台返听的需要，将PA（扩声）系统与Monitor（监听）系统合二为一。这样，一方面使舞台区与观众席由同一发声源覆盖，减少了多声源之间的相互干扰；另一方面还能使观众与演员听到的声音一致，相对降低了调试难度；此外，还可以优化系统和项目的整体预算。当然，这也要求主扩声系统必须有足够的声压级和相对较少的高频衰减。主扩声系统声场覆盖图见图5、图6。

主扩声系统选用了德国KLING&FREITAG SEQUENZA 10户外版线阵列扬声器，该扬声器采用了FLC?（频率线性耦合）专利技术，为波导式2分频（2+1）全频线阵列扬声器，频响范围为49 Hz～23 kHz（±3dB），覆盖角度为7°×77°，单只最大声压级为137.5 dB，4只组合后声压级可达到149.5 dB。最终左右声道主扬声器采用了14只SEQUENZA 10，并通过KLING&FREITAG专用的CON：SEQUENZA+声学模拟软件分析计算，分析模拟结果见图7。

由于场地位置的限制，低频扬声器只能放置于假山后的全频线阵列扬声器下方的位置。一般低频扬声器的能量呈360°扩散，这样就有一部分能量损失在假山后。而该系统中选用了KLING&FREITAG的NOMOS XLC（3×18 in）心形指向性扬声器，单只扬声器即可满足心形或超心形指向，-3 dB频率下限可至33 Hz，最大声压级为140 dB。在此项目中，挡在扬声器前方假山的开孔尺寸有限，且主扩声系统距离观众席超过115 m，要将低频能量尽可能向前方集中，使其辐射至主观众区，那么指向性低频扬声器无疑是最好的选择。经过计算，每侧配置了8只NOMOS XLC指向性低频扬声器组成阵列，安装高度为15 m，如图8所示。这样的配置可以很好地将低频能量集中，使所有观众及演员感受到潮水般的低频震撼效果。endprint

3.3 补声扬声器系统

由于演出场地在山区户外，受自然气象条件影响，高频会有左右飘忽移动的现象，同时空气密度的变化也会导致音量忽大忽小。所以，在离观众席最近的两个灯光塔内侧，需要安装两组补声扬声器，以弥补主扩声扬声器系统的声音长距离传输后丢失的一些声音细节，同时也可以使整个声场更加宽阔立体。

补声扬声器选用了KLING&FREITAG SEQUENZA 5W紧凑型线阵列扬声器，该扬声器也应用了FLC?波导专利技术，覆盖角度为100°×15°，其扬声器单元为4×5 in/3×1 in钕磁驱动器，频率响应为70 Hz～22 kHz（±3 dB），单只扬声器声压级为130 dB，3只扬声器组合后声压级达137 dB。每侧使用6只扬声器，吊挂于灯光塔内，对主观众席进行近距离补声，使每位观众都能享受到细腻精准的声音，其声场覆盖图见图9。

3.4 副观众席扬声器系统

副观众席位于主观众席两侧，由于位置较偏，且被灯光塔遮挡，主扩声扬声器的声场很难覆盖全部的副观众区。为此，在副观众席的两侧塔内分别安装4组SEQUENZA 5W紧凑型线阵列进行声学覆盖，安装位置见图10，从而使副观众席覆盖更加均匀，其声场覆盖见图11。

3.5 VIP Room扬声器系统

VIP Room位于观众席背后建筑的最顶层，为半开放式设计。为保证嘉宾的听音质量，将VIP Room分为3个区域，在每个区域内单独制作3.1声道音源进行扩声，其扬声器现场安装见图12。扬声器选用了KLING&FREITAG 经典的CA系列10 in紧凑型全频扬声器作为左右声道及后环绕声道使用，其频响范围为82 Hz～19 kHz，声压级达124 dB。另外，每个区域内使用1只15 in低频扬声器作为低频的补充，频响范围为43 Hz～150 Hz、声压级达127 dB。多声道、全频、再加上低频的模式，使VIP观众区具有良好的听觉环境，也能与现场氛围融为一体，感受多声道效果声。

3.6 场地效果声系统

当演出进行到战争场面最为宏大的一幕“渡江战役”时，主观众席可变换成22艘独立移动的大船，开入场地中央近距离观看。此时，为进一步增加临场感，使观众也可以亲身参与到演出中，在中间两组灯塔中各分别配置4组SEQUENZA 5W线阵列扬声器，由它们配合主扩声线阵列扬声器，将重放的飞机、枪炮等战争效果声从四面八方呼啸而至观众席，使战争场面更加丰富、生动，并配合灯光、视频以及表演等形式，使观众身临其境，其效果声扬声器的声场覆盖见图13。

3.7 主观众区效果声系统

作为户外实景演出，效果声必不可少，例如：刮风、下雨、打雷、火车、飞机、枪炮等，尤其是战争场面，效果声往往能起到渲染气氛的作用。为此，在主观众席设置了相应数量的效果声扬声器，其设置位置见图14。由于主观众席比较宽，因此将主观众区分为3个区域，每个区域具有独立的环绕声功能，使主观众区能体验到标准的5.1声道环绕，环绕声使用的扬声器为KLING&FREITAG CA1515-9户外版15 in高性能扬声器，频率响应为75 Hz～19 kHz（±3 dB）、最大声压级为131 dB，其高精准度、极佳的低频表现很好地保证了效果声系统的需求，其声场覆盖见图15。

3.8 低频效果声系统

为增加整体的低频覆盖，对主观众席的低频效果声也进行了配置。每块可移动的观众席版块下方，各安装了一只双18 in超低频扬声器来增加低频的震撼，同时也是低频特效的主要承载。低频扬声器采用11只KLING&FREITAG ACCESS B5紧凑型双18 in高性能扬声器，频率响应为45 Hz～190 Hz（±3 dB）、最大声压级达136 dB。由于在“渡江战役”一幕演出开始，主观众席会分为11艘能开动的船开入场地中央，所以，该超低频效果声系统加装了自动收线器，跟随观众席同时移动，保证时刻的震撼。

4 系统的联动、信号传输及控制

4.1 系统的联动

作为固定式的实景演出，一年中有9个月的时间需要每天演出，所以，设备的操作便捷性和场景控制的准确性就成为了很大问题，还有多轨音乐的起伏、输出通道的延时变化等也都需要注意。对此，经过设计方充分的考虑，音源设备采用1套24轨硬盘播放器和1套Pro Tools 10系统，调音设备采用VENUE Profile系统。现场彩排时利用Pro Tools做分轨编辑，加入时间码。编辑完成后，导入多轨硬盘播放器，将多轨硬盘机MIDI（音乐数字化接口）与调音台MIDI、灯光控制台MIDI进行连接，同时调音台输出信号传送至视频服务器。

在演出开始时，只需要在多轨硬盘播放机上按下播放键即可使整套音响、灯光、视频系统同步开演，每个场景都会自动跟随，大大减轻了工作人员每天的工作压力，不用费劲心思记下每个场景的切换，也不会造成演出时的手忙脚乱。与此同时，硬盘播放器与Pro Tools的同步播放，也为音源系统提供了备份。

4.2 系统的信号传输

该项目场地非常开阔，扬声器的安装也较为分散，音控室与最远的假山扬声器布线距离超过400 m。如果将功率放大器及处理器系统全集中在一处，势必极大地增加信号线、扬声器连接线的线缆损耗，为此，设计方选择将扬声器处理器及功率放大器按照扬声器的分组安装在离扬声器最近的位置，音频信号采用4通道光纤收发器传输至各个功率放大器点位，使用的纯音频光端机可达到24 Bit/96 kHz采样，最大电平 +24 dBu，频率响应为20 Hz～20 kHz，延时为200 ?s，平衡式连接。利用光纤传输音频信号有效地降低了信号在传输过程中的损失，并提高了隔离噪声的能力，搭建了一套高效且优质的信号传输网络系统。

4.3 处理器远程控制系统endprint

系统所使用的控制器为KLING&FREITAG CD44，具备4入4出处理功能，并可通过闭环电路对功率放大器输出的RMS与Peak电压、信号进行监控并限制，从而保证扬声器始终工作在最佳的工作状态。由于监控功率电压的关系，所有的处理器均需与相应的功率放大器安装在一起，但处理器的监视及控制信号需要通过TCP/IP来传输，并要求可在控制室统一管理这些处理器。鉴于TCP/IP的通常传输距离在100 m左右，为了保证信号的稳定性，配置了相应的TCP/IP-光纤转换器，将网络信号转换为光纤进行传输，最终实现在音控室对十几台分散在各个点位的CD44进行集控。同时，调音师也可在软件界面上清晰地监控每台处理器以及每组扬声器的工作状态。

系统配置的功率放大器为KLING&FREITAG FP10K SE，拥有4×2 500 W的出色工作能力，并且具备远程监控功能。在该项目中同样做到了FP10K SE功率放大器的实时远程监控，可实时查看各台功率放大器的电平、温度、电压等数据。系统的音频及控制信号的传输见图16。

5 测试与调试

由于该演出场地巨大、信号传输距离遥远、扬声器数量点位众多、舞台及观众席变化多样等特点，使得声场调试的难度非常巨大，为此，KLING&FREITAG品牌代理商上海中美亚科技有限公司以及德国KLING&FREITAG工厂提供了大力支持，KLING&FREITAG工厂派来其具有奥地利布雷根茨水上舞台等大型现场调试经验的全球技术总监David.Ludz先生协同调试。由于工期紧，边安装边调试，调试周期近2周。调试基本分为以下几个方面：

（1）对所有处理器中对应的KLING&FREITAG扬声器通道进行工厂参数模块的调用，测试阶段针对所有主观众席及两侧不对称副观众席进行测试并抓取数据，测得第一组数据后仔细对比分析，并进行相应的角度调整；

（2）由于场地非常大、扬声器众多，很多组扬声器延时的处理非常困难，为了让所有观众听到的声音一致，针对每一组扬声器都进行了延时的抓取及调整，由于单台延时设备不能满足需求，延时的调试中使用了调音台加处理器叠加的方式进行处理；

（3）由于观众席及场地跟随演出发生变化，根据变化后的位置及模式进行了各个扬声器组电平比例关系及延时关系的重新调整，存储第二场景，并对各个补声、效果声道进行了单独调整；

（4）当所有扬声器组的角度、延时、覆盖范围调整完成之后，进行频率响应及声压级方面的调校，在主观众区对称的区域抓取一半的点位，进行反复分析、试听，达到理想效果后，最终再结合演出所使用的素材进行微调，将所有调音台及处理器数据全部录入excel文档，从而完成最终的系统调试工作。现场测试结果见图17、图18。

当扬声器远距离传输时，高频空气衰减、空气密度、湿度均会对声音的传输产生非常大的影响，这些因素在调试过程中也必须考虑。值得一提的是，KLING&FREITAG的扬声器在如此恶劣的山区环境中仍然表现出色，一致性良好、声音饱满、中高频还原表现力出色通透、低频丰满震撼。在KLING&FREITAG CD44处理器中可以根据当地气候条件进行温度、湿度、气压的设定，并且在扬声器的使用距离超过60 m后，亦可通过在中高频扬声器处理链路中添加HighBoost（高频空气补偿）模块来提升损失较严重的频带，效果明显。

6 结语

此项目中应用了众多先进科技手段，如音频网络信号远距离高品质传输，一键演出模式搭建，功率放大器、扬声器远距离实时监控，户外实景多声道扩声等。音频系统充分考虑了演出现场的户外山区环境，设计时结合剧情素材，从观众的听觉出发，最终声场覆盖均匀、声压强劲、还原清晰自然。

《中国出了个毛泽东》于2013年12月26日正式公演，演出场面宏大、视听效果震撼，极好地表现了中国历史上的一段悲壮史以及一代伟人在这一历史大环境中的伟绩，其演出效果（见图20）得到了导演组的一致肯定，同时也为来到韶山进行“红色之旅”的观众带来一场难以忘怀的视听盛宴。

（编辑 薛云霞）endprint

系统所使用的控制器为KLING&FREITAG CD44，具备4入4出处理功能，并可通过闭环电路对功率放大器输出的RMS与Peak电压、信号进行监控并限制，从而保证扬声器始终工作在最佳的工作状态。由于监控功率电压的关系，所有的处理器均需与相应的功率放大器安装在一起，但处理器的监视及控制信号需要通过TCP/IP来传输，并要求可在控制室统一管理这些处理器。鉴于TCP/IP的通常传输距离在100 m左右，为了保证信号的稳定性，配置了相应的TCP/IP-光纤转换器，将网络信号转换为光纤进行传输，最终实现在音控室对十几台分散在各个点位的CD44进行集控。同时，调音师也可在软件界面上清晰地监控每台处理器以及每组扬声器的工作状态。

系统配置的功率放大器为KLING&FREITAG FP10K SE，拥有4×2 500 W的出色工作能力，并且具备远程监控功能。在该项目中同样做到了FP10K SE功率放大器的实时远程监控，可实时查看各台功率放大器的电平、温度、电压等数据。系统的音频及控制信号的传输见图16。

5 测试与调试

由于该演出场地巨大、信号传输距离遥远、扬声器数量点位众多、舞台及观众席变化多样等特点，使得声场调试的难度非常巨大，为此，KLING&FREITAG品牌代理商上海中美亚科技有限公司以及德国KLING&FREITAG工厂提供了大力支持，KLING&FREITAG工厂派来其具有奥地利布雷根茨水上舞台等大型现场调试经验的全球技术总监David.Ludz先生协同调试。由于工期紧，边安装边调试，调试周期近2周。调试基本分为以下几个方面：

（1）对所有处理器中对应的KLING&FREITAG扬声器通道进行工厂参数模块的调用，测试阶段针对所有主观众席及两侧不对称副观众席进行测试并抓取数据，测得第一组数据后仔细对比分析，并进行相应的角度调整；

（2）由于场地非常大、扬声器众多，很多组扬声器延时的处理非常困难，为了让所有观众听到的声音一致，针对每一组扬声器都进行了延时的抓取及调整，由于单台延时设备不能满足需求，延时的调试中使用了调音台加处理器叠加的方式进行处理；

（3）由于观众席及场地跟随演出发生变化，根据变化后的位置及模式进行了各个扬声器组电平比例关系及延时关系的重新调整，存储第二场景，并对各个补声、效果声道进行了单独调整；

（4）当所有扬声器组的角度、延时、覆盖范围调整完成之后，进行频率响应及声压级方面的调校，在主观众区对称的区域抓取一半的点位，进行反复分析、试听，达到理想效果后，最终再结合演出所使用的素材进行微调，将所有调音台及处理器数据全部录入excel文档，从而完成最终的系统调试工作。现场测试结果见图17、图18。

当扬声器远距离传输时，高频空气衰减、空气密度、湿度均会对声音的传输产生非常大的影响，这些因素在调试过程中也必须考虑。值得一提的是，KLING&FREITAG的扬声器在如此恶劣的山区环境中仍然表现出色，一致性良好、声音饱满、中高频还原表现力出色通透、低频丰满震撼。在KLING&FREITAG CD44处理器中可以根据当地气候条件进行温度、湿度、气压的设定，并且在扬声器的使用距离超过60 m后，亦可通过在中高频扬声器处理链路中添加HighBoost（高频空气补偿）模块来提升损失较严重的频带，效果明显。

6 结语

此项目中应用了众多先进科技手段，如音频网络信号远距离高品质传输，一键演出模式搭建，功率放大器、扬声器远距离实时监控，户外实景多声道扩声等。音频系统充分考虑了演出现场的户外山区环境，设计时结合剧情素材，从观众的听觉出发，最终声场覆盖均匀、声压强劲、还原清晰自然。

《中国出了个毛泽东》于2013年12月26日正式公演，演出场面宏大、视听效果震撼，极好地表现了中国历史上的一段悲壮史以及一代伟人在这一历史大环境中的伟绩，其演出效果（见图20）得到了导演组的一致肯定，同时也为来到韶山进行“红色之旅”的观众带来一场难以忘怀的视听盛宴。

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系统所使用的控制器为KLING&FREITAG CD44，具备4入4出处理功能，并可通过闭环电路对功率放大器输出的RMS与Peak电压、信号进行监控并限制，从而保证扬声器始终工作在最佳的工作状态。由于监控功率电压的关系，所有的处理器均需与相应的功率放大器安装在一起，但处理器的监视及控制信号需要通过TCP/IP来传输，并要求可在控制室统一管理这些处理器。鉴于TCP/IP的通常传输距离在100 m左右，为了保证信号的稳定性，配置了相应的TCP/IP-光纤转换器，将网络信号转换为光纤进行传输，最终实现在音控室对十几台分散在各个点位的CD44进行集控。同时，调音师也可在软件界面上清晰地监控每台处理器以及每组扬声器的工作状态。

系统配置的功率放大器为KLING&FREITAG FP10K SE，拥有4×2 500 W的出色工作能力，并且具备远程监控功能。在该项目中同样做到了FP10K SE功率放大器的实时远程监控，可实时查看各台功率放大器的电平、温度、电压等数据。系统的音频及控制信号的传输见图16。

5 测试与调试

由于该演出场地巨大、信号传输距离遥远、扬声器数量点位众多、舞台及观众席变化多样等特点，使得声场调试的难度非常巨大，为此，KLING&FREITAG品牌代理商上海中美亚科技有限公司以及德国KLING&FREITAG工厂提供了大力支持，KLING&FREITAG工厂派来其具有奥地利布雷根茨水上舞台等大型现场调试经验的全球技术总监David.Ludz先生协同调试。由于工期紧，边安装边调试，调试周期近2周。调试基本分为以下几个方面：

（1）对所有处理器中对应的KLING&FREITAG扬声器通道进行工厂参数模块的调用，测试阶段针对所有主观众席及两侧不对称副观众席进行测试并抓取数据，测得第一组数据后仔细对比分析，并进行相应的角度调整；

（2）由于场地非常大、扬声器众多，很多组扬声器延时的处理非常困难，为了让所有观众听到的声音一致，针对每一组扬声器都进行了延时的抓取及调整，由于单台延时设备不能满足需求，延时的调试中使用了调音台加处理器叠加的方式进行处理；

（3）由于观众席及场地跟随演出发生变化，根据变化后的位置及模式进行了各个扬声器组电平比例关系及延时关系的重新调整，存储第二场景，并对各个补声、效果声道进行了单独调整；

（4）当所有扬声器组的角度、延时、覆盖范围调整完成之后，进行频率响应及声压级方面的调校，在主观众区对称的区域抓取一半的点位，进行反复分析、试听，达到理想效果后，最终再结合演出所使用的素材进行微调，将所有调音台及处理器数据全部录入excel文档，从而完成最终的系统调试工作。现场测试结果见图17、图18。

当扬声器远距离传输时，高频空气衰减、空气密度、湿度均会对声音的传输产生非常大的影响，这些因素在调试过程中也必须考虑。值得一提的是，KLING&FREITAG的扬声器在如此恶劣的山区环境中仍然表现出色，一致性良好、声音饱满、中高频还原表现力出色通透、低频丰满震撼。在KLING&FREITAG CD44处理器中可以根据当地气候条件进行温度、湿度、气压的设定，并且在扬声器的使用距离超过60 m后，亦可通过在中高频扬声器处理链路中添加HighBoost（高频空气补偿）模块来提升损失较严重的频带，效果明显。

6 结语

此项目中应用了众多先进科技手段，如音频网络信号远距离高品质传输，一键演出模式搭建，功率放大器、扬声器远距离实时监控，户外实景多声道扩声等。音频系统充分考虑了演出现场的户外山区环境，设计时结合剧情素材，从观众的听觉出发，最终声场覆盖均匀、声压强劲、还原清晰自然。

《中国出了个毛泽东》于2013年12月26日正式公演，演出场面宏大、视听效果震撼，极好地表现了中国历史上的一段悲壮史以及一代伟人在这一历史大环境中的伟绩，其演出效果（见图20）得到了导演组的一致肯定，同时也为来到韶山进行“红色之旅”的观众带来一场难以忘怀的视听盛宴。

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