北京達尼利華科技發(fā)展有限公司，是國家聲學規(guī)范的參編單位，專業(yè)從事電子建筑聲學方面的研究，就是通過電聲、建聲等因素綜合起來的互補設計來實現(xiàn)STIPA指標為目的。公司二十多年來一直秉承以尖端科技為先導的科學發(fā)展觀，并擁有十多項國際專利。
公司以注重科學技術(shù)為核心，高度重視業(yè)主方、使用方的利益，一直把如何提高擴聲清晰度放在突出首要位置！基于這些，我們從上百個運用PROSO高清擴聲技術(shù)的場館案例中，選擇幾個具有代表意義的典型案例，與廣大業(yè)界同仁們一起分享。這些案例的最終結(jié)果，都有第三方權(quán)威檢測機構(gòu)實際的測量數(shù)據(jù)作為佐證，讓更多的人了解達尼利華公司及其設計理念，了解PROSO高清擴聲技術(shù)對社會的重要性，以及如何將它運用于工程中。
奧運會英東游泳館的高清擴聲設計
工程概述
PROSO高清擴聲技術(shù)是通過奧運會英東游泳館的使用才開始被外界關(guān)注的，也開始逐漸走向全國的。其實它的影響力遠不止這點，只因英東游泳館建聲環(huán)境一直是糾纏了20年的老大難問題，進口、國產(chǎn)擴聲設備都嘗試過，借用陳館長的話說：20年了沒有一天能聽清楚過的。奧運會的到來給了PROSO一次機會，他當時獨有的“對癥下藥”的理念，讓不差錢的“英東”眼前一亮，就自然的PK掉了幾個知名進口品牌。殊不知，業(yè)主頂著多大壓力選了PROSO高清擴聲技術(shù)，但當彭主任等到最終的結(jié)果時他笑了，發(fā)自內(nèi)心的，很燦爛。在英東創(chuàng)造的歷史不是達尼利華的，是整個中國擴聲行業(yè)的，因為用了國產(chǎn)擴聲揚聲器品牌的英東游泳館，在混響時間大幅超標的條件下，STIPA指標遠遠超過建聲比英東好很多的水立方。同時也超過了建聲好過英東的其它奧運場館，但那些場館用的都是進口知名品牌擴聲系統(tǒng)。這慢慢的改變了國人對國產(chǎn)擴聲技術(shù)的看法，影響更深遠。
設計思路
奧運會場館項目不同于常規(guī)項目，其政治意義更大不允許閃失。在擴聲設計開始前，筆者走訪相關(guān)設計院了解該館的建聲設計的情況。了解得知建聲設計的空間吸聲體最終只能吊掛三分之一數(shù)量，是因為鋼結(jié)構(gòu)的承重限制問題造成的。另外，吸聲用離心玻璃棉沒有隔潮措施，兩年后吸聲作用會逐漸失效。綜上所述，其聲場環(huán)境不容樂觀。因此就要考慮用什么樣的揚聲器和布局設計，會在較大聲壓級條件下又能最小化的激發(fā)聲場以提高早后期聲能比。因此決定在保證擴聲STIPA達標的基礎上，利用V.M.A.Peutz理論公式來計算推導出兩種方案并做EASE論證。初步論證的結(jié)果是：第一種是采用聲源布點位置最少數(shù)量的2組高清線源揚聲器作為主擴聲揚聲器，即分別布放在大屏兩側(cè)覆蓋全場，它可保證混響時間達7.8秒條件下STIPA達標0.50。第二種是采用多點聲源布置方式的8組高清線源揚聲器，即在泳池兩側(cè)看臺各均勻布放4組作為主擴聲揚聲器，它可滿足混響時間3秒條件下STIPA達標0.50，這個方案保險系數(shù)不高，因為混響時間很容易突破3秒。最后決定二次論證，即將EASE模型調(diào)整混響時間為4秒條件下，將上述兩方案用同一EASE模型的4秒混響時間條件下進行模擬分析，選STIPA最高的方案進行深化設計。后面會給讀者具體描述第二次EASE論證過程。
方案定稿深化設計前的二次論證
這次論證是個漫長的過程，但利用了聲學EASE模型的論證手段，再加上解決過北京溫都水城“水空間”語言清晰度的自信，以下是計算機仿真模型論證內(nèi)容：
建立客觀混響條件下的EASE聲學模型，將兩種布局方式的8組線源揚聲器布局方式與2組線聲源布局方式放入相同聲學條件的EASE模型中進行STIPA論證對比。預測英東游泳館吸聲材料受潮后，中頻空場T60 = 4.0秒。看哪個指標更高。雖然可能與實際比會有一點誤差，但它對選擇聲場設計的正確方向起到了很重要的指導意義。
上圖：英東游泳館EASE聲學模型四視圖
上圖：英東游泳館EASE模型T60曲線按4秒設定
上圖：采用8組PROSO高清線源揚聲器，在EASE模型中的位置
上圖：采用8組PROSO高清線源揚聲器RT60為4秒的STIPA模擬計算出圖
計算機EASE仿真模型設計結(jié)論
空場混響時間4.0秒，使用8組PROSO高清線源揚聲器，STIPA計算為0.40，此第一種擴聲設計方案不能達標。
下圖：采用2組PROSO高清線源揚聲器，RT60為4.0秒條件下EASE模擬：
上圖：采用2組PROSO高清線源揚聲器，在EASE模型中的位置
上圖：采用2組PROSO高清線源揚聲器RT60為4秒的STIPA模擬計算出圖
計算機EASE仿真模型設計結(jié)論：
混響時間4.0秒，使用2組PROSO高清線源揚聲器， STIPA計算為0.69.，第二種擴聲設計方案遠遠超過北京奧運會技術(shù)要求STIPA ＞0.5 指標要求。這種情況說明最少聲源布局方式，能在4.0秒混響時間條件下，能保證英東游泳館達到高清擴聲效果。即使吸聲材料受潮后的混響時間再長一些，奧運STIPA目標也沒問題。
論證結(jié)果是明確的，使用PROSO高Q值的高清線源揚聲器系統(tǒng)，采用“最少聲源布置方式”應用PROSO高清擴聲技術(shù)在英東游泳館，即使混響時間在4.0秒的惡劣條件下，也能保證英東游泳館高清擴聲效果。另外，按以往的PROSO類似案例（北京溫都水城RT60為7.8秒環(huán)境下的擴聲工程）和經(jīng)驗來看，根本沒問題。
上圖：英東游泳館EASE模型四視圖
最大聲壓級 表2
英東游泳館STIPA設計論證小結(jié)：
使用EASE 4.0聲學軟件仿真模型設計，在英東游泳館彩色顯示屏兩側(cè)垂直懸掛2只，每只18個FL-2模塊組成的PROSO高清線源音箱，在混響時間T60=4.0秒（500HZ—1000HZ）條件下，其語言清晰度 STIPA=0.69及最大聲壓級都達到了奧組委要求提出的技術(shù)指標，而且有一定的設計余量。與荷蘭聲學家V.M.A.Peutz理論公式計算的結(jié)論是相同的，最后確定了“最少聲源方式”布放高清線源音箱系統(tǒng)擴聲方案，是在長混響時間T60=4.0秒（500HZ—1000HZ 滿場）條件下，保證游泳館觀眾席的語言清晰度是其關(guān)鍵，充分證明選用這種擴聲方式是可以信賴的、穩(wěn)妥的。
第三方國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測中心檢測結(jié)果：
* 最大聲壓級：107db
* 傳輸頻率特性：以125HZ—4000HZ的平均聲壓級為0db，在此頻帶內(nèi)觀眾席平均聲壓級不超過+2db,-1db
* 傳輸增益：125HZ—4000HZ的平均值為-5db
* 語言傳輸指數(shù)：STIPA（即語言清晰度） 空場平均值為0.69
* 系統(tǒng)噪聲：38db（A）,≤NR-32
檢測結(jié)論
英東游泳館擴聲系統(tǒng)的最大聲壓級、聲場不均勻度、傳輸頻率特性、傳聲增益
達到《廳堂、體育場館擴聲系統(tǒng)設計規(guī)范》GB/T28049-2011中體育館一級指標
空場測量STIPA指標及分布圖
上圖：第三方權(quán)威機構(gòu)所選檢測位置及對應的STIPA指標
上圖1： 奧運會水球比賽中
上圖2：高清線源揚聲器在大屏兩側(cè)
上圖3：高清線源揚聲器定制的顏色與建筑背景渾然一體
工程小結(jié)：
北京奧運會之前，達尼利華只是個名不見經(jīng)傳的小型民營技術(shù)型企業(yè)。在此之前的那十多年，達尼利華公司做了大量的理論與基礎實踐工作，解決了以湖南省運會一場兩館、北京亦莊體育中心、福建仰恩大學體育館、北京溫都水城“水空間”為代表的長混響時間條件下的擴聲清晰度問題。為日后的PROSO高清擴聲技術(shù)積累了豐富經(jīng)驗。因此，在競爭奧運會英東游泳館擴聲系統(tǒng)工程中，PROSO高清擴聲技術(shù)從眾多世界知名進口品牌廠家中脫穎而出，并非偶然。因此，達尼利華公司非常感謝北京奧運會給了這次機會，同時他也回報了在家門口的這個奧運會一個高清擴聲的效果。
亞洲體量最大的室內(nèi)體育場的高清擴聲設計
工程概述：
鄂爾多斯東勝體育場總投資二十幾億元，是擁有5萬座位的160萬立方米巨大空間的，全亞洲體量最大的室內(nèi)體育場。用于給它做擴聲設計及論證的時間達數(shù)月，因為給如此規(guī)模室內(nèi)空間做聲學設計在國內(nèi)是空白，在世界也很罕見，沒有國外資料、沒有國內(nèi)參考、沒有案例借鑒、也沒有實施經(jīng)驗，可研性極強。由甲方指定讓清華大學與達尼利華聯(lián)合在一起，利用電聲、建聲綜合互補的設計理念，共同來完成業(yè)主提出的擴聲STIPA指標要達到較高水平的目標。這與英東游泳館不同的是難度更大、挑戰(zhàn)性更大、任務更艱巨。首先的問題是取多少混響時間合適，最終是清華大學的建聲設計做到所謂的極致后，再交給達尼利華利用高清擴聲技術(shù)來彌補建聲留下的不足部分，以到達到較高STIPA指標的目的。但建聲設計的局限性要比擴聲的局限性大得多，占頂棚四分之一的可開啟部分與占頂棚一半的采光部分的下方，是不能安裝吸聲材料的。這將出現(xiàn)吸聲量不足、吸聲的均勻度不夠，造成許多位置的混響時間差距較大，聲場缺陷較明顯，對提高語言清晰度STIPA指標極具困難。
設計思路
根據(jù)建聲設計提供的聲學模型中，觀眾席、場地具有代表的各個位置的RT60指標的具體數(shù)據(jù)，
觀察聲場的聲學規(guī)律特性，再結(jié)合V.M.A.Peutz理論公式聲學計算，推導出以STIPA達到相關(guān)目
標的揚聲器布局、聲源布點位置的數(shù)量與其指向性Q值等數(shù)據(jù)，最后得出結(jié)論：即得出符合RT60
在7秒條件下，能實現(xiàn)STIPA目標值0.52的線源陣列揚聲器組數(shù)及Q值，即500Hz 的指向性Q值
為72.53，線源揚聲器布置組數(shù)為10組。并將這10組PROSO高清線聲源揚聲器分配西看臺上方的
相關(guān)位置以及東看臺上方的相關(guān)位置，并利用計算機EASE聲學模擬進行論證。
2.3、3.3建立東勝室內(nèi)體育場三維模型圖進行方案論證
上圖：東勝室內(nèi)體育場EASE四視圖
上圖：東勝室內(nèi)體育場EASE模型RT60曲線圖
上圖：計算機EASE聲學模擬STIPA論證
上圖：計算機EASE聲學模擬STIPA、SPL論證
計算機輔助設計論證STIPA及五大指標的結(jié)論
1）空場125—2kHz的T60平均值≥7秒時，語言清晰度STIPA空場平均值≥0.568 很好
上表：為EASE計算機聲學論證STIPA結(jié)論
2）最大聲壓級250Hz-4000Hz范圍內(nèi)平均聲壓級為≥105dB,達到體育場一級指標。
上表：為EASE計算機聲學論證SPL結(jié)論
3）傳輸頻率特性：
選用的為頻率響應特性曲線平坦的PROSO品牌FL線源陣列揚聲器組及EV鵝頸傳聲器。
美國百威品牌數(shù)字音頻矩陣DSP具有音量、分頻、壓線、圖示均衡、參量均衡、相位等功能，與之揚聲器相對應，調(diào)整揚聲器覆蓋的觀眾席聲場，保證其頻率響應達到要求。
4）傳聲增益現(xiàn)場調(diào)試后測量
選配SHURE品牌 DFR22具有數(shù)量可選取的多點自動反饋抑制器AFS，選配EV品牌可變指向鵝頸傳聲器，可抑制任何惡劣建聲造成的反饋嘯叫，提高傳聲增益。
選取高指向性Q值的PROSO品牌FL線源陣列揚聲器組，避免直達聲大量進入傳聲器，避免聲反饋現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高傳聲增益。
5）聲場均勻度1KHz≤6.1dB，4000Hz≤6.99dB，達到一級標準。
注：中華人民共和國國家標準《廳堂、體育場館擴聲系統(tǒng)設計規(guī)范》GB28049-2011中規(guī)定的體育場擴聲系統(tǒng)一級指標：穩(wěn)態(tài)聲場不均勻度，1K、4K時小于或等于8 dB。
6）系統(tǒng)噪聲
設計中使用美國百威品牌數(shù)字音頻矩陣，其信噪比超過100 dB，擴聲系統(tǒng)不會出現(xiàn)噪聲。
如果地線連接正確，擴聲系統(tǒng)不會產(chǎn)生噪聲。
論證結(jié)論：通過對聲音系統(tǒng)的計算機輔助設計（EASE4.3仿真模型），可預測鄂爾多斯東勝區(qū)體育場在T60=7秒條件下，使用10組PROSO全天候線源陣列揚聲器，其聲學技術(shù)特性能夠達到中華人民共和國國家標準《廳堂、體育場館擴聲系統(tǒng)設計規(guī)范》GB28049-2011中規(guī)定的，體育場擴聲系統(tǒng)一級指標。其中的STIPA＞0.57。
設計指標與第三方檢測指標的對比
由業(yè)主方出面邀請第三方的國家工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心來為東勝室內(nèi)體育場做驗收檢測
屋頂密閉后的實測空場RT60指標
屋頂密閉后的實測空場RT60曲線：
上圖：第三方檢測機構(gòu)實測東勝室內(nèi)體育場密閉空間RT60曲線
工程小結(jié)：
東勝體育場創(chuàng)造了一個奇跡，160萬立方米室內(nèi)空間達6秒條件下，擴聲STIPA指標竟然達到空場平均值0.60的指標，這相當于幾百立方米空間的小型會議室擴聲的清晰度了。鄂爾多斯東勝室內(nèi)體育場的體量與美國達拉斯牛仔室內(nèi)體育場的體量相當、建聲條件基本接近，但前者比后者的擴聲STIPA指標要高出幾個量級，筆者將這個案例寫成論文在2014年世界AES大會上發(fā)表，并引起世界同行們的廣泛關(guān)注。因此可以說，這個成就是代表中國電聲行業(yè)的一個里程碑，值得自豪。
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