許 勇，門 齊

（北京天音彩韻國際文化傳媒有限公司，北京 100000）

1 前言

繼2008年北京奧運會成功舉辦之后，2010年中國上海又迎來了世界經(jīng)濟、科技、文化的“奧林匹克”盛會——世界博覽會（以下簡稱世博會）。這無疑又是一個向世界展示現(xiàn)代中國，宣傳中國文化的大好契機。相信經(jīng)過全國各界的共同努力，中國會給全世界人民留下一個美好的世博回憶。

2010年4月30日晚，第41屆世博會的開幕式慶典在上海市中心黃浦江兩岸盛大上演。伴隨著悠揚的歌聲，整個黃浦江起起伏伏，仿佛舞者手中飄揚的綢緞，兩岸的燈光、激光隨著音樂的節(jié)奏搖擺、閃爍，整個場面隆重而壯觀，浦江兩岸共有10萬人現(xiàn)場觀看了慶典演出。

世博會開幕式室外音響系統(tǒng)設(shè)計，由外方悉尼奧運會開閉幕式、多哈亞運會開閉幕式、溫哥華冬奧會開閉幕式的音響設(shè)計布魯斯，與中方北京奧運開閉幕式音響設(shè)計、音響工程總指揮，國慶60周年閱兵及群眾游行音響總設(shè)計、現(xiàn)場調(diào)音師馬昕共同擔任。此次中外兩位頂級音響師首度合作，強強聯(lián)手；根據(jù)以往大型活動音響設(shè)計的經(jīng)驗，針對這次表演形式的特殊性，以及場地、環(huán)境等條件的限制，大膽創(chuàng)新，打破常規(guī)，應(yīng)用最新技術(shù)與先進的數(shù)字音頻設(shè)備，打造了一個龐大的數(shù)字音頻光纖網(wǎng)絡(luò)信號傳輸系統(tǒng)，使得此次音響系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)達到了一個新的高度。

這次的音響設(shè)計大膽而不失穩(wěn)重，首次以大規(guī)模的光纖傳輸信號，并搭配以兩套先進的音頻處理及傳輸系統(tǒng)，處理器通過內(nèi)部邏輯運算觸發(fā)預(yù)設(shè)程序（Preset），以達到主備系統(tǒng)自動切換，自動選取可用信號的目的，構(gòu)建了可靠的多備份傳輸系統(tǒng)。而且，實現(xiàn)了遠程在線實時監(jiān)控所有處理器，音頻工程師可在第一時間了解到各處理器的工作狀態(tài)及信號通路狀態(tài)，并針對出現(xiàn)的問題及時做出應(yīng)對措施。音響系統(tǒng)的規(guī)模和技術(shù)性均已達到世界領(lǐng)先水平，尤其是在大型重要活動中，這樣的系統(tǒng)足以肩負重任，不辱使命。本文以這次世博會開幕式音響系統(tǒng)設(shè)計為例，論述在大型重要活動中的數(shù)字音頻光纖網(wǎng)絡(luò)信號傳輸與控制的應(yīng)用。

2 音響系統(tǒng)總體布局

開幕式以黃浦江為背景，覆蓋面廣，區(qū)域劃分較多，設(shè)計師經(jīng)過實地考察測量后，依據(jù)各個地區(qū)的不同條件及要求分別設(shè)計，如圖1所示。

2.1 浦東、浦西黃浦江沿岸

江邊沿岸地區(qū)空曠，預(yù)計將容納大量觀眾，為了滿足所有觀眾的聽音需求，決定將音箱固定在沿岸的燈架上，燈架高度平均為5.5 m，燈架間距平均為12.5 m，如圖2所示。音箱選用JBL control29av，它具有防潮濕、防鹽霧等特性，單只阻抗為8 Ω，最大聲壓SPL可達到短期120 dB/m3，長期114 dB/ m3，覆蓋角度為110°× 85°并可旋轉(zhuǎn)。與其配套的功放是Crown的XTi2000，匹配的阻抗和功率輸出，使兩者在一起相得益彰。

2.2 6.5 m2觀景平臺

6.5 m2觀景平臺地處演藝中心的二層平臺，是專門為各國政要準備的觀禮平臺。此處聲場環(huán)境相當復(fù)雜，地面為木地板上鋪地毯，前區(qū)設(shè)有防風透明玻璃，上方為演藝中心穹頂。為了構(gòu)造一個理想的聲場，又要兼顧視線通暢，設(shè)計師采用了以下方案：平臺兩側(cè)分別安裝2只JBL 932音箱與2只JBL 918SUB音箱，搭配構(gòu)成左右立體聲，如圖3所示；平臺前區(qū)江邊燈架上安裝6只JBL 932音箱指向演藝中心穹頂，而在一側(cè)VIP區(qū)的音箱架上吊裝4只JBL VT4889音箱，指向平臺上的VVIP區(qū)，將VVIP區(qū)的音箱延時到VT4889音箱后，借由VT4889音箱和前區(qū)的6只JBL 932音箱在VVIP區(qū)形成的反射等，成功地構(gòu)造了一個空間感理想的立體聲聲場。

另外，在此處選用了SoundCraft的Si3及GB4兩個調(diào)音臺作為主備控臺，使用在北京奧運會上曾應(yīng)用過的A/B切換器作為主備控臺之間的切換。在音響師精細、耐心地調(diào)試下，本區(qū)域內(nèi)聲場均勻，聲壓級適中，立體聲空間感強，頻率響應(yīng)良好，不僅克服了此區(qū)域的不良建聲條件，還有效地利用了這里的建筑，成功地打造了一個理想的聽音環(huán)境。圖4為音響師調(diào)試觀景平臺音響。

2.3 慶典廣場

在慶典廣場安裝了20只JBL VT4889高效陣列音箱及8只VT4880大功率超低音音箱，功放全部使用配套的Crown IT HD系列，其聲音足以覆蓋整個慶典廣場。只是由于要照顧浦西大屏幕畫面的觀看，音響吊掛位置偏在一邊，聲像不是很理想。如圖5所示。

2.4 6/F INDOOR

6/F INDOOR位于演藝中心六樓，為DAE公司內(nèi)通監(jiān)控機房，此處無特別要求，只需將信號送到，以便監(jiān)聽使用。

2.5 6/F OUTDOOR

6/F OUTDOOR位于演藝中心六樓室外，為導(dǎo)演、燈光及各協(xié)調(diào)部門的控制室，均選用JBL Control-2P音箱桌面放置，除此之外，還要為燈光、激光、煙火分別傳送時間碼（Timecode）。

3 數(shù)字音頻光纖網(wǎng)絡(luò)信號傳輸與控制的設(shè)計

3.1 音頻信號傳輸中的技術(shù)難題

面對如此大范圍、長距離，音頻信號的傳輸必定是一個關(guān)鍵問題。要保證有效地使信號在長距離的情況下無干擾、無中斷安全地傳輸至音響系統(tǒng)的末級，傳統(tǒng)的信號線傳輸已經(jīng)無法滿足需要，網(wǎng)線傳輸雖無干擾問題卻受距離制約——超過100 m即開始衰減。而光纖傳輸亦沒有如此大規(guī)模應(yīng)用的先例，但中方設(shè)計團隊曾在2008年北京奧運會開閉幕式及國慶60周年閱兵式上應(yīng)用過小型光纖信號傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，雖然規(guī)模沒有這次大，但設(shè)計師已經(jīng)掌握了光纖網(wǎng)絡(luò)信號傳輸?shù)膽?yīng)用要點，于是大膽地設(shè)計了一個數(shù)字音頻光纖信號傳輸控制網(wǎng)絡(luò)。

3.2 開幕式室外音響系統(tǒng)設(shè)計

世博會開幕式室外音響系統(tǒng)主要以STUDER ROUTE 6000系統(tǒng)作信號路由，由BSS公司自主研發(fā)的BLULINK網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)以手拉手的形式作環(huán)形連接。

設(shè)備選用BSS公司的BSS BLU-160處理器（以下簡稱BSS160）和與其配套的Soundweb London MC-1光電轉(zhuǎn)換器，兩者以超五類網(wǎng)線連接，經(jīng)MC-1轉(zhuǎn)換為光纖信號進行傳輸。如圖6所示。

以浦東沿岸為例，STUDER ROUTE 6000系統(tǒng)在浦東沿岸分設(shè)6個STUDER D21M基站，每個基站都通過MADI接收來自ROUTE 6000的相同數(shù)字信號，再將數(shù)字信號傳輸給BSS160，由它將信號通過BLULINK傳輸至各個功放點的BSS160，轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出至功放，浦東沿岸所有的BSS 160均通過BLULINK連接手拉手形成一個大環(huán)。如圖7、圖8所示。

這套系統(tǒng)中主心臟部分就是控制室中STUDER ROUTE6000系統(tǒng)，如果這臺主機死機，那么，整個系統(tǒng)將癱瘓。如果每個功放點的BSS160死機或出現(xiàn)意外情況，那么這組功放也將失去信號。為了彌補這個薄弱之處，設(shè)計中又增加了一組獨立的BSS BLULINK網(wǎng)絡(luò)信號系統(tǒng)備份（以下簡稱BSS系統(tǒng)）。

BSS 系統(tǒng)和STUDER系統(tǒng)一樣為獨立的環(huán)形連接系統(tǒng)。 每個環(huán)形系統(tǒng)中有一臺主機MAIN作為信號源。由控制室中BSS160MAIN發(fā)出信號，通過BLULINK傳輸?shù)江h(huán)形系統(tǒng)中每個功放點。由于此系統(tǒng)每組環(huán)中只有一個信號源，而STUDER系統(tǒng)每組環(huán)中有多個信號源可供切換，故把STUDER系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，把BSS系統(tǒng)作為備份系統(tǒng)。（在實際安裝過程中，距離在100 m以內(nèi)的BLU LINK信號傳輸均采用超五類網(wǎng)線傳輸。）

3.3 主備系統(tǒng)的監(jiān)控

在主備系統(tǒng)中都采用了較多BSS160和STUDER設(shè)備且較分散地擺放，各機器的狀態(tài)掌控也成為關(guān)鍵。因此，在系統(tǒng)中增加很重要的一部分——網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。此次系統(tǒng)將STUDER設(shè)備和BSS160處理器分別用兩臺電腦進行監(jiān)控，其中一臺和STUDER ROUTE6000直接連接，可以監(jiān)看STUDER所有設(shè)備的狀況。由于BSS160處理器的監(jiān)控都是通過其以太網(wǎng)口與電腦連接，所以，必須采用交換機來將多臺BSS160連接。因BSS160較分散，所以，采用多臺交換機連接。

由于在整個系統(tǒng)中主備BSS160的切換條件的觸發(fā)和聯(lián)系都要通過交換機的連接傳輸，這樣，大大地增加了交換機的數(shù)據(jù)量和負擔，交換機之間的連接也同樣存在網(wǎng)線100 m距離的限制。由于這些原因，對交換機的選用提出了高要求：首先，要求其穩(wěn)定性；其次，要求傳輸數(shù)據(jù)量大；最后，還要兼顧到網(wǎng)絡(luò)和光電信號的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過調(diào)研，最后選用了HP工業(yè)用千兆網(wǎng)口傳輸交換機，如圖9所示。

STUDER設(shè)備的監(jiān)控在其軟件上完成，BSS160的監(jiān)控是通過其軟件中的LOGIC各種模塊組合及自由搭配來完成。如圖10、圖11所示。

3.4 主備系統(tǒng)切換原理

主備系統(tǒng)切換原理以浦東區(qū)域為例。由于在浦東沿岸共設(shè)6個擁有同一信號的D21M基站，因此，在浦東環(huán)形主系統(tǒng)BLULINK網(wǎng)絡(luò)信號中就有6組相同的信號源，也就是說，每個功放點中BSS160都會同時存在6組相同的信號，默認情況下BSS160會選擇自己最近的那臺D21M發(fā)出的信號。STUDER ROUTE6000發(fā)送6個不間斷的TONE信號分別給6個D21M基站，D21M基站把這個信號通過BSS160（每臺D21M都會配一臺BSS160做信號的轉(zhuǎn)換，如設(shè)定這臺BSS160編號為S1，S代表STUDER系統(tǒng)，數(shù)字代表在系統(tǒng)中的第幾個D21M的點）轉(zhuǎn)換為BLULINK信號存在于整個環(huán)形系統(tǒng)中。通過BSS160軟件中LOGIC的編輯，當S1的TONG信號消失（視其D21M故障），選擇S1點信號的所有主BSS160將自動切換選擇S2點的所有信號，這個信號再次選取的過程時間極短，完全不會影響聽感。其設(shè)置原理在BSS160軟件的LOGIC中以二進制真值表運算來實現(xiàn)。如圖12所示。

在整個系統(tǒng)中每個功放點上都裝有2臺BSS160處理器，1臺為主系統(tǒng)BSS160處理器（主BSS160），另外1臺為備份系統(tǒng)BSS160處理器（備BSS160）。主備BSS160的切換，主要有3個觸發(fā)條件。第1個條件，當所有的S點的TONG信號都消失（主系統(tǒng)中的信號全部中斷），將切換到備份系統(tǒng)；第2個條件，當主BSS160的BLULINK網(wǎng)口IN和OUT都中斷，將自動切換到備BSS160；第3個條件，每臺備份BSS160中都設(shè)置有監(jiān)控主BSS160的模塊，一旦備份BSS160發(fā)現(xiàn)主BSS160掉線，即會觸發(fā)備份BSS160 UNMUTE。這樣，無論主BSS160是否有信號，輸出備份BSS160都會輸出信號，以此保證在失去對主BSS160監(jiān)控的情況下，依然有信號輸出至功放。在強大的HP千兆網(wǎng)絡(luò)交換機的支持下，這樣復(fù)雜的信號切換延時問題得到了很好的解決，經(jīng)過實際測試，無論哪一種切換方式都不會在聽覺上造成嚴重影響。

信號輸入方面STUDER系統(tǒng)和BSS系統(tǒng)同時接收由調(diào)音臺送出的音頻信號，STUDER系統(tǒng)運行正常時，BSS系統(tǒng)的備BSS160處理器輸出處于MUTE狀態(tài)，功放只接收由主BSS160給出的音頻信號，當符合切換條件時，主BSS160將MUTE輸出，同時，UNMUTE備BSS160的輸出，功放將只接收由備BSS160給出的音頻信號。這就是主備系統(tǒng)的信號切換原理。這些自動切換的原理同樣是通過LOGIC設(shè)置來實現(xiàn)。如圖13、圖14所示。

這樣，在整個主備系統(tǒng)切換中實現(xiàn)了哪里有問題就自動切換哪里， 而不會因為主系統(tǒng)某個問題而直接做整體的系統(tǒng)切換。

因為系統(tǒng)連接采用了光電轉(zhuǎn)換的設(shè)計，在傳輸距離和傳輸速度上有了很大的提升。以控制室為中心，在黃浦江兩岸、VIP、VVIP等區(qū)域的信號連接點上都放置了很多的光纜，為整個系統(tǒng)進行信號數(shù)據(jù)傳輸。光纜以點對點多芯纜的形式鋪設(shè)，以滿足音頻信號和監(jiān)控連接的需求。如圖15所示。

4 開幕式音響主控室

主控室是整個音響系統(tǒng)控制的核心，所有的前級設(shè)備都安裝于此。調(diào)音臺選用了在北京奧運會開閉幕式和國慶60周年慶典上有過突出表現(xiàn)的聲藝（Soundcraft）Vi系列全數(shù)字調(diào)音臺，兩臺64輸入通道的Vi6作為主備調(diào)音臺，室外音箱的音頻信號也由這2臺調(diào)音臺送出。主備調(diào)音臺與STUDER系統(tǒng)主機STUDER RT6000以MADI信號進行傳輸，與BSS系統(tǒng)的主機MAIN的連接以數(shù)字信號和模擬信號進行傳輸。通過調(diào)音師手動MUTE與UNMUTE主備調(diào)音臺輸出信號，達到切換目的。Vi6調(diào)音臺如圖16所示。

還音設(shè)備使用了FIRELIGHT播放系統(tǒng)，一主一備同時經(jīng)MADI送信號輸至調(diào)音臺，使用模擬信號做備份。FIRELIGHT播放系統(tǒng)如圖17所示。

為了使供電不出現(xiàn)問題，為所有數(shù)字音響設(shè)備和VVIP區(qū)的所有設(shè)備配備了UPS——不間斷電源，在滿功率的情況下，可保證20 min的供電。

5 結(jié)語

本音響系統(tǒng)設(shè)計完成后經(jīng)過了長期、苛刻的測試，幾經(jīng)修改完善，最終達到令人滿意的程度才交予施工。在測試階段，模擬實際情況，采用遠距離光纖連接整套系統(tǒng)，然后在STUDER和BSS處理器的軟件上分別編輯其中的信號路由和監(jiān)控部分，這是一項復(fù)雜、繁瑣的工作，制作如此龐大的監(jiān)控系統(tǒng)在兩大產(chǎn)品的使用歷史中尚屬首次。設(shè)計團隊主要面對的問題是系統(tǒng)的反應(yīng)速度，經(jīng)過不斷地測試、修改，將信號數(shù)據(jù)的處理平均分配到每臺設(shè)備，最終找到一個平衡點。這樣，降低了每臺設(shè)備的負擔，既減少了出現(xiàn)故障的幾率，又使整個系統(tǒng)的反應(yīng)速度大大提升，最關(guān)鍵的是各個切換模式對實際聽感的影響被降到了最小。設(shè)計團隊堅信認真對待每一件事就能換來好的結(jié)果，因此，對這套系統(tǒng)的要求很高，每一個環(huán)節(jié)都不會忽視，任何可以改善的地方都盡全力去做好。

上海世博會開幕式的音響系統(tǒng)，無論在規(guī)模還是技術(shù)上都有很大的突破。首次采用的大規(guī)模的光纖網(wǎng)絡(luò)信號傳輸控制系統(tǒng)取得了巨大的成功，得到了領(lǐng)導(dǎo)們的一致認可，也得到了廣大業(yè)內(nèi)人士的好評。這次中外雙方設(shè)計師的合作，加強了互相之間在音頻技術(shù)方面的認識，也將促進雙方在音頻領(lǐng)域的合作與進步。

附：

世博會開幕式室外音響器材及相關(guān)統(tǒng)計

各類音箱：500只

有效聲音覆蓋面積：40萬平方米

共用各型功放：260臺

總功率：35萬瓦

信號傳輸處理系統(tǒng)：

STUDER網(wǎng)絡(luò)中心處理器STUDER ROUTE 6000 1套

STUDER末端處理器：D21m 18臺

BSS環(huán)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)：BSS BLU160處理器165臺

網(wǎng)線—光纜轉(zhuǎn)換器：BSS MC-1 100臺

工業(yè)級網(wǎng)絡(luò)交換機：惠普各型號共67臺

各種型號調(diào)音臺：6臺（數(shù)字3臺，模擬3臺）

總供電需求量：40萬瓦

各種不間斷電源（UPS）：99臺

總鋪設(shè)光纜長度：70公里

工程參與人數(shù)：60人

安裝調(diào)試時間：60天