中小型體育場(chǎng)聲學(xué)設(shè)計(jì)方案的選擇

1、中小型體育場(chǎng)聲學(xué)設(shè)計(jì)方案的選擇（摘要）介紹了國(guó)內(nèi)中小體育場(chǎng)聲學(xué)設(shè)計(jì)的基本常識(shí)和設(shè)計(jì)方法，分析了不同擴(kuò)聲方式的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了解決方案。體育場(chǎng)和體育館的聲學(xué)設(shè)計(jì)方案，有共性也有個(gè)性。就比賽場(chǎng)地的聲學(xué)環(huán)境而言，體育館是一個(gè)封閉的聲學(xué)環(huán)境，屬于室內(nèi)聲場(chǎng)；體育場(chǎng)是一個(gè)開放式的聲學(xué)環(huán)境，屬于室外聲場(chǎng)。這是設(shè)計(jì)方案選擇的基點(diǎn)。隨著我國(guó)國(guó)力的日益增強(qiáng)與人們物質(zhì)文化生活水平的不斷提高，國(guó)內(nèi)很多城市都在建設(shè)或籌建體育場(chǎng)，其規(guī)?；旧鲜菍?shí)用型、多功能型乃至簡(jiǎn)易型的，均屬于中小型體育場(chǎng)之列。我們應(yīng)該對(duì)這此中小體育場(chǎng)的建設(shè)予以重視，并從技術(shù)上進(jìn)行正確的規(guī)范和引導(dǎo)。本文簡(jiǎn)單介紹體育場(chǎng)聲學(xué)設(shè)計(jì)的經(jīng)典方法和物理過程，不涉EA

2、SE軟件設(shè)計(jì)。1         聲學(xué)環(huán)境中小型體育場(chǎng)的基本結(jié)構(gòu)有開放式、并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(chǎng)。體育場(chǎng)又有多功能體育場(chǎng)和專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)體育場(chǎng)之分，我國(guó)現(xiàn)在有的體育場(chǎng)多數(shù)為多功能體育場(chǎng)，適用于各種體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的比賽和普通的文藝演出。專項(xiàng)動(dòng)動(dòng)體育場(chǎng)根據(jù)某一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)建造，只適應(yīng)于特定的體育運(yùn)動(dòng)比賽項(xiàng)目，例如，足球比賽專用體育場(chǎng)、自行車比賽場(chǎng)、網(wǎng)球比賽場(chǎng)等。在國(guó)內(nèi)，中小型體育場(chǎng)的朝向一般與火車站的朝向有些類似-坐北朝南，即主席臺(tái)位于體育場(chǎng)院的北側(cè)觀眾席的正位，符合全天候的采

3、光要求，太陽從主席臺(tái)的右方落下，缺點(diǎn)是對(duì)足球等運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的比賽會(huì)順光和逆光的差別，不利于公平比賽。由于場(chǎng)地的限制，也有坐西朝東，即主席臺(tái)位于體育場(chǎng)的西側(cè)觀眾席的正位，這種朝向不太符合全天候的采光要求，優(yōu)點(diǎn)是對(duì)于足球等運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的比賽沒有順光和逆光的差別，有利于公平比賽。通道，比賽場(chǎng)地寬度經(jīng)75M，長(zhǎng)度約110M，足球場(chǎng)東西走向紅90M，南北走向約65M。體育場(chǎng)的基本布局和開幕式運(yùn)動(dòng)員出入場(chǎng)行程圖。體育場(chǎng)四周的觀眾席為馬鞍形結(jié)構(gòu)。對(duì)于坐北朝南的體育場(chǎng)，主席臺(tái)位于北側(cè)看臺(tái)中間，北看臺(tái)約3235階坐席，南看臺(tái)也約有3235階坐席，東看臺(tái)約20階坐席，背景臺(tái)位于南看臺(tái)后側(cè)，火炬臺(tái)位于主席臺(tái)的東側(cè)，計(jì)時(shí)和計(jì)

4、分牌位于主席臺(tái)的西側(cè)，西看臺(tái)也約有20階坐席。對(duì)于坐西朝東的體育場(chǎng)，只要將坐北朝南的體育場(chǎng)的基本方向，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°，即可得到體育場(chǎng)的基本豐局和開閉幕式運(yùn)動(dòng)員出入場(chǎng)行程圖。體育場(chǎng)挑棚的設(shè)置和形式不一而足。有的體育場(chǎng)，僅在主席臺(tái)上方設(shè)置挑棚；有的體育場(chǎng)，僅在南北看臺(tái)上方都設(shè)置有挑棚；也有的體育場(chǎng)，除四周看臺(tái)上方設(shè)置挑棚外，比賽場(chǎng)地上方也設(shè)置頂棚（或活動(dòng)式頂棚）。看臺(tái)下方?jīng)]有交通道或風(fēng)雨道的，挑棚的形式用網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。中小型體育場(chǎng)聲學(xué)設(shè)計(jì)中普遍存在在主要問題有：嚴(yán)重的多重回聲，嚴(yán)重的聲音外溢（擾民）、較多的局部寂靜區(qū)（聲音死區(qū)）等，需要協(xié)調(diào)建聲和電聲設(shè)計(jì)共同解決。多重回聲問題，解決辦法可從

5、兩個(gè)方面著手。一是在建聲設(shè)計(jì)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(zhǎng)混響半徑。二是從電聲設(shè)計(jì)著手，選擇指向性因數(shù)（Q值）大，指向性窄的音箱，例如Q15，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(duì)低得多。還要正確設(shè)計(jì)和調(diào)整音箱的覆蓋區(qū)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(yán)重（擾民）問題

6、，除增加隔聲設(shè)置外，還要正確設(shè)計(jì)和調(diào)整音箱的指向和覆蓋區(qū)域，以減少聲音的外溢擾民。同樣要選擇指向性因數(shù)（Q值）大的、覆蓋角窄的音箱。局部寂靜區(qū)（聲音死區(qū)）的問題可以采用小功率的分散音箱，用補(bǔ)聲的辦法解決。中小型體育場(chǎng)在聲學(xué)設(shè)計(jì)中值得注意的問題還有：如果長(zhǎng)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(jié)構(gòu)體和墻面較多，容易帶來聲音的聚焦、爬行等后果，造成嚴(yán)重的聲音缺陷，破壞音質(zhì)，降低語言清晰度。某種程度上這是造型設(shè)計(jì)和美觀設(shè)計(jì)之間的矛盾，在設(shè)計(jì)過程中必須密切注意，合理協(xié)調(diào)兩者關(guān)系。解決辦法有三種：可以由建聲設(shè)計(jì)著手，盡量避免或減少上述結(jié)構(gòu)體和墻面的出現(xiàn)；或加大上述結(jié)構(gòu)體和墻面的吸聲

7、力度，采用強(qiáng)吸聲措施，這個(gè)辦法將大幅度增加投入，不可??；或以上兩者結(jié)合。采用哪種設(shè)計(jì)方案，可根據(jù)資金投入大小而定。2擴(kuò)聲系統(tǒng)21擴(kuò)聲系統(tǒng)的使用場(chǎng)所和擴(kuò)聲方式擴(kuò)聲系統(tǒng)的使用場(chǎng)所所括揚(yáng)內(nèi)、場(chǎng)外及室內(nèi)。場(chǎng)內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)涵蓋比賽場(chǎng)地、觀眾看臺(tái)、風(fēng)雨交通道、檢錄處等處；場(chǎng)外擴(kuò)聲系統(tǒng)涵蓋體育場(chǎng)外的功能場(chǎng)地，如練習(xí)場(chǎng)、預(yù)備場(chǎng)等處；室內(nèi)擴(kuò)聲系統(tǒng)涵蓋各種功能房、貴賓室、休息廳、會(huì)議室、運(yùn)動(dòng)員集散處、走廊等處。擴(kuò)聲系統(tǒng)的音響布陣方式有分散式、集中式、混合式三種，其各自的優(yōu)缺點(diǎn)參見表1。擴(kuò)聲程式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)集中式1、  音箱的布陣近似于點(diǎn)聲源位置較準(zhǔn)確2、  相位差??；3、  管線短，施工較容

8、易4、  安裝、檢驗(yàn)、維護(hù)方便5、  功放用定阻傳輸，頻帶寬，音質(zhì)好1 需要的聲功率大，聲功率損失率大，聲音容易外溢。2 挑棚網(wǎng)架要具有足夠的負(fù)荷能力，音箱吊掛和俯仰角的調(diào)整較困難。3 音箱的檢驗(yàn)和維修麻煩4 觀眾席內(nèi)聲音死區(qū)較多5 回聲控制困難6 投資大，成本高，性能價(jià)格比低7 全場(chǎng)有一個(gè)來自主席臺(tái)方向大致的聲像位置。分散式1  需要的聲功率小，聲音不易外溢，對(duì)外界干擾?。?  挑棚網(wǎng)架負(fù)荷小3  音箱的吊掛和調(diào)試、維修方便4  觀眾席內(nèi)沒有聲音死區(qū)5  回聲容易控制1  音箱系統(tǒng)的布陣為分散聲源，全聲沒有一個(gè)大

9、致的聲像位置。2  時(shí)差大，有臨區(qū)聲音干擾；3  功放用定壓傳輸，頻帶窄，音質(zhì)差；4  線路變壓器的制作工藝要求高，性能要求失真小，頻帶寬。5  管線長(zhǎng)，施工量大6  成本低，性能價(jià)格比較高混合式如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，混合式能夠充分發(fā)揮集中式和分散式的優(yōu)點(diǎn)，避開他們的缺點(diǎn)，這是一種非常靈活的擴(kuò)聲方式。表1中，來自主席臺(tái)方向大致的聲像位置的要求，對(duì)于體育場(chǎng)而言，投入很大的資金保證準(zhǔn)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(kuò)聲方式，聲音來自兩個(gè)方向或多個(gè)方向，時(shí)差大，必須控制臨近區(qū)域的聲音干擾，使音箱系統(tǒng)的

10、覆蓋區(qū)域合理，以免影響聲音的清晰度。音箱不能相向而放，以免產(chǎn)生梳狀效應(yīng)。音箱的指向性要求；Q值高，靈敏度高，聲音的傳輸能力強(qiáng)。國(guó)產(chǎn)的聲系統(tǒng)和設(shè)備，不管是性能、可靠性、音質(zhì)、音色等，都能充分滿足中小型體育場(chǎng)的系統(tǒng)配套、使用要求和功能要求，性能價(jià)格比高，而且維護(hù)維修方便快捷。筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)，使用者在選型配套時(shí)，應(yīng)該大量使用國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，積極支持我國(guó)專業(yè)音響產(chǎn)品工業(yè)的發(fā)展。下面談一談關(guān)于在中小型體育場(chǎng)中進(jìn)行流動(dòng)文藝演出時(shí)擴(kuò)聲系統(tǒng)的選擇原則。流動(dòng)文藝演出的擴(kuò)聲系統(tǒng)可部分選用進(jìn)口產(chǎn)品，固定安裝設(shè)備則應(yīng)選用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。如音質(zhì)優(yōu)良的音箱和專用演唱傳聲器等可以有針對(duì)性地選用進(jìn)口產(chǎn)品，調(diào)音臺(tái)及其周邊設(shè)備等均可選國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品，功放沒有必要選用進(jìn)口產(chǎn)品。22擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例體育場(chǎng)擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括音箱的布陣與系統(tǒng)設(shè)備的配置兩大部分。音箱采用混合式布陣方式為佳，通過計(jì)算機(jī)EASE軟件作出聲場(chǎng)圖。音箱的布陣位置需要設(shè)計(jì)者初選出一個(gè)大概的位置，再由計(jì)算機(jī)軟件最后精確敲定。這里以東西走向的體育場(chǎng)為例，以比賽場(chǎng)中央作一個(gè)送聲區(qū)，南北看臺(tái)各一個(gè)區(qū)，外加補(bǔ)聲區(qū)，分別設(shè)計(jì)音箱覆蓋和控制系統(tǒng)。比賽場(chǎng)中央供聲區(qū)和南北看臺(tái)供聲區(qū)為音質(zhì)、聲級(jí)和聲場(chǎng)不均勻度等的重點(diǎn)保證區(qū)。主席臺(tái)屬于貴賓區(qū)范疇，是否單獨(dú)設(shè)計(jì)，視設(shè)計(jì)思路和資金投入而定。場(chǎng)中央做一個(gè)供聲區(qū)，用3組音