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如何設計中小型體育場的聲學方案?


  體育是社會、經濟發展到一定程度的產物,是人們生活日益提高的需求。隨著我國國力的日益增強與人們物質文化生活水平的不斷提高,國內很多城市都在建設或籌建體育場,其規?;旧鲜菍嵱眯?、多功能型乃至簡易型的,均屬于中小型體育場之列。

中小型體育場音響系統
中小型體育場音響系統

  我們應該對這此中小體育場的建設予以重視,并從技術上進行正確的規范和引導。本文著重介紹了國內中小體育場聲學設計的基本常識和設計方法,分析了不同擴聲方式的優缺點,提出了解決方案。

小型體育場音響系統
小型體育場音響系統

聲學環境

  中小型體育場的基本結構有開放式、半開方式和封閉式三種。通常,坐席下沒有功能用房的稱為開放式體育場。體育場又有多功能體育場和專項運動體育場之分,我國現在有的體育場多數為多功能體育場,適用于各種體育運動項目的比賽和普通的文藝演出。

  專項動動體育場根據某一項體育運動的特點設計建造,只適應于特定的體育運動比賽項目,例如,足球比賽專用體育場、網球比賽場等。

體育場關于聲學的環境要求

  (1)體育場應進行專項建筑聲學設計、設計和噪聲控制設計。

  (2)在觀眾席有足夠的聲級,滿足體育場所必需的功能和要求。

  (3)體育場擴聲應考慮減少對場外的聲干擾。

  (4)擴聲設備應結構安全、操作方便、維修容易、抗風防雨、性能可靠。

  (5)擴聲控制室應設觀察窗,并保證調音員工作時對主席臺、裁判席、比賽場地和觀眾席有良好的視野。

基本朝向和結構

  在國內,中小型體育場的朝向一般與火車站的朝向有些類似----坐北朝南,即主席臺位于體育場院的北側觀眾席的正位,符合全天候的采光要求,太陽從主席臺的右方落下,缺點是對足球等運動項目的比賽會順光和逆光的差別,不利于公平比賽。

小型體育館

  由于場地的限制,也有坐西朝東,即主席臺位于體育場的西側觀眾席的正位,這種朝向不太符合全天候的采光要求,優點是對于足球等運動項目的比賽沒有順光和逆光的差別,有利于公平比賽。

小型體育館
小型體育館

  體育場四周的觀眾席為馬鞍形結構。對于坐北朝南的體育場,主席臺位于北側看臺中間,北看臺約32~35階坐席,南看臺也約有32~35階坐席,東看臺約20階坐席,觀眾席位于南看臺后側,火炬臺位于主席臺的東側,計時和計分牌位于主席臺的西側,西看臺也約有20階坐席。對于坐西朝東的體育場,只要將坐北朝南的體育場的基本方向,逆時針旋轉90°,即可得到體育場的基本布局和開閉幕式運動員出入場行程圖。

  存在的問題和解決方法

  中小型體育場聲學設計中普遍存在在主要問題有:嚴重的多重回聲,嚴重的聲音外溢(擾民)、較多的局部寂靜區(聲音死區)等,需要協調建聲和電聲設計共同解決。

  多重回聲問題,解決辦法可從兩個方面著手 :

  1 . 在建聲設計方面,要增加一些聲間的吸收和反射面,盡可能地縮短聲音在空間的傳播行程,提高吸聲效率,降低反射聲音能量,避免高能量聲音聲波的多次反射,加長混響半徑。

  2 . 從電聲設計著手,選擇指向性因數(Q值)大,指向性窄的音箱,例如Q﹥15,水平指向性大小60°~90°,甚至選用40°~20°的,40°~20°的比60°~90°的通帶外衰減斜率大,通帶外聲能相對低得多。

  還要正確設計和調整音箱的覆蓋區域,控制低頻聲音頻帶寬度,這也能收到一些效果。注意,音箱的指向性越窄,成本越高,要綜合取舍。

  解決聲音外溢嚴重(擾民)問題,除增加隔聲設置外,還要正確設計和調整音箱的指向和覆蓋區域,以減少聲音的外溢擾民。同樣要選擇指向性因數(Q值)大的、覆蓋角窄的音箱。

  局部寂靜區(聲音死區)的問題可以采用小功率的分散音箱,用補聲的辦法解決。中小型體育場在聲學設計中值得注意的問題還有:如果長短軸大的橢圓形或弧段、直徑大的圓形或圓弧、大柱形、回音壁形等結構體和墻面較多,容易帶來聲音的聚焦、爬行等后果,造成嚴重的聲音缺陷,破壞音質,降低語言清晰度。某種程度上這是造型設計和美觀設計之間的矛盾,在設計過程中必須密切注意,合理協調兩者關系。

  解決辦法有三種:

  1. 可以由建聲設計著手,盡量避免或減少上述結構體和墻面的出現;

  2. 或加大上述結構體和墻面的吸聲力度,采用強吸聲措施,這個辦法將大幅度增加投入,不可取;

  3. 或以上兩者結合。

  采用哪種設計方案,可根據資金投入大小而定。

擴聲系統的使用場所和擴聲方式

  擴聲系統的使用場所所括場內、場外及室內。場內擴聲系統涵蓋比賽場地、觀眾看臺、風雨交通道、檢錄處等處;場外擴聲系統涵蓋體育場外的功能場地,如練習場、預備場等處;室內擴聲系統涵蓋各種功能房、貴賓室、休息廳、會議室、運動員集散處、走廊等處。

  擴聲系統的音響布陣方式有分散式、集中式、混合式三種,其優缺點可參見表1。

擴聲系統的音響布陣方式
擴聲系統的音響布陣方式

  表1中,來自主席臺方向大致的聲像位置的要求,對于體育場而言,投入很大的資金保證準確的聲像位置沒有必要,只要能做到聲音基本上要求的保證良好的語言清晰度和聲音覆蓋均勻。分散式擴聲方式,聲音來自兩個方向或多個方向,時差大,必須控制臨近區域的聲音干擾,使音箱系統的覆蓋區域合理,以免影響聲音的清晰度。音箱不能相向而放,以免產生梳狀效應。音箱的指向性要求;Q值高,靈敏度高,聲音的傳輸能力強。
PROBASSCO線陣音箱
PROBASSCO線陣音箱

  下面談一談關于在中小型體育場中進行流動文藝演出時擴聲系統的選擇原則。流動文藝演出的擴聲系統可部分選用進口產品,固定安裝設備則應選用國產設備。如音質優良的音箱和專用演唱傳聲器等可以有針對性地選用進口產品,調音臺及其周邊設備等均可選國產產品,功放沒有必要選用進口產品。 擴聲系統設計實例

  體育場擴聲系統設計主要包括音箱的布陣與系統設備的配置兩大部分。

  音箱采用混合式布陣方式為佳,通過計算機EASE軟件作出聲場圖。音箱的布陣位置需要設計者初選出一個大概的位置,再由計算機軟件**敲定。這里以東西走向的體育場為例,以比賽場中央作一個送聲區,南北看臺各一個區,外加補聲區,分別設計音箱覆蓋和控制系統。比賽場中央供聲區和南北看臺供聲區為音質、聲級和聲場不均勻度等的重點保證區。主席臺屬于貴賓區范疇,是否單獨設計,視設計思路和資金投入而定。

  場中央做一個供聲區,用3組音箱覆蓋,吊掛在北看臺挑棚網架上,有聲像控制的作用。對南北看臺觀眾區,各用5組音箱,吊掛在南北看臺挑棚網架上,分別覆蓋南北看臺觀眾區。對東西看臺觀眾區,各用2組音箱,一組吊掛在北看臺挑棚網架邊沿上。各觀眾區半墻、柱面墻、障礙物等背面聲音覆蓋不到的地方,均可用分散的,較小的音箱獨立覆蓋,進行補聲。

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