熊堅

[摘要]以揚州少兒圖書館“少兒影院”為例，闡述針對影視廳觀看3D電影和報告式會議的多功能需求，進行視頻系統(tǒng)、聲頻系統(tǒng)的設(shè)計方案及系統(tǒng)的調(diào)試過程。

[關(guān)鍵詞]影視廳；多功能；視聽系統(tǒng)；投影方式；視線設(shè)計；環(huán)繞聲；語言擴聲

文章編號：10.3969/j.issn.1674—8239.2016.04.011

揚州少兒圖書館二期工程項目中的3D影視廳“少兒影院”，屬于免費觀看的公益性設(shè)施，而且經(jīng)費投入有限，因此與商業(yè)性影院有一定區(qū)別，實際上在建筑設(shè)計和視聽系統(tǒng)設(shè)計都要滿足多功能要求，以放映影片為主，同時兼作報告式會議廳，也許稱多功能影視廳更為確切。筆者介紹該少兒影院的多功能3D影視廳視聽系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)試。

1.建聲環(huán)境及影視系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)

該廳寬度約15m，包括主席臺進深約21m，吊頂以后最大高度約6.4m，容積約2000m³。主席臺為伸出式，深5m，沒有臺框。觀眾廳地面有5級臺階，每級高度差150mm，每層設(shè)兩排座位。

根據(jù)G/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設(shè)計規(guī)范》對混響時間的要求，對于立體聲電影院，中頻500Hz～1000Hz混響時間應為0.48s～0.6s，而低頻125Hz混響時間相對于中頻段的比值為1.2倍，因此該廳以吸聲為主。四周墻面大部分采用架空敷設(shè)兩種吸聲特性不同的木質(zhì)穿孔吸聲板，內(nèi)有吸聲棉，而在側(cè)墻和后墻中段敷設(shè)聚酯纖維吸聲板，后墻并有棉質(zhì)厚窗簾；地面滿鋪厚地毯；頂部則采用鋸齒形反射結(jié)構(gòu)的石膏板。實測125Hz、1000Hz和4000Hz混響時間分別為0.78s、0.56s和0.52s，可見除低頻段混響時間略高，還是符合標準要求的。

由于該廳建筑凈高近8m，從專業(yè)設(shè)計方面考慮，可以按劇場方式設(shè)置面光橋、揚聲器橋和馬道，并在主席臺兩側(cè)設(shè)八字墻，以利提高擴聲效果和配置主席臺燈光，同時可在后墻增設(shè)一個鋼結(jié)構(gòu)的放映間。但裝潢設(shè)計方堅持原設(shè)計方案，業(yè)主也不希望再增加投資，因此，只得在現(xiàn)有的建聲環(huán)境下進行視聽系統(tǒng)的設(shè)計?？梢?，由于一般裝潢設(shè)計公司并不十分了解演藝場所使用特性對裝潢設(shè)計的要求，視聽工程公司在前期的裝潢設(shè)計階段就參與設(shè)計是很有必要的。

影視廳系統(tǒng)的設(shè)計參照中國廣播電影電視行業(yè)標準GY/T183-2002《數(shù)字立體聲電影院的技術(shù)標準》，會議系統(tǒng)按GB/T 28049-2011《廳堂、體育場館擴聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中會議類一級標準設(shè)計。

2.系統(tǒng)設(shè)計方案的確定

2.1 3D投影方式的確定

目前影院3D投影方式主要有分光式、分色式和分時式等3種方式。

分光式是利用偏振原理把光圖像信息分成相互垂直的兩部分并分別傳遞左眼和右眼圖像信息的被動式3D投影技術(shù)。觀眾通過偏振眼鏡濾出相對應的圖像信息，從而形成3D感官。它的優(yōu)點是眼鏡價格低，適合觀眾很多的電影院等公共場合。但這種方式必須要用兩臺投影機通過相互垂直的偏振片分別投影左眼和右眼圖像信息，而兩臺投影機圖像要完全重合，因此初始調(diào)試比較復雜；此外，還必須用金屬屏幕，因為普通屏幕會改變偏振光，使得立體效果變差。商業(yè)影院的IMAX、Read等都屬于這種方式，IMAX用線偏振，Read用圓偏振。

分色式是把光圖像信息按不同的光譜區(qū)分開分別傳遞左眼和右眼圖像信息的被動式3D投影技術(shù)。方法是用位于投影機光源和成像器件之間的特殊色輪把投影光轉(zhuǎn)換成對應于左、右眼的兩部分，觀眾通過特殊的眼鏡使左眼、右眼分別看到對應的圖像，從而形成3D感官。該方式優(yōu)點也是眼鏡價格較低，適合觀眾很多的公共場合；而且它使用單臺數(shù)字放映機，不需要調(diào)試兩臺投影機圖像的重合，也不需要金屬屏幕。但由于色輪和眼鏡亮度損失比較大，需要很高亮度的放映機，而且并不是所有的放映機都能安裝色輪系統(tǒng)。這種方式典型代表就是Dolby 3D（杜比3D）。至于早期的紅藍分色方式由于偏色比較明顯，現(xiàn)在已經(jīng)極少使用。

分時式是利用液晶片的通光和阻光功能，使左右眼鏡的液晶片和投影機同步開關(guān)，從而將左右眼圖像分別傳送到觀眾左右眼的主動式3D投影技術(shù)，所以俗稱快門式3D。其優(yōu)點是只要一臺3D投影機，也不需要金屬屏幕，但快門式眼鏡要由電子線路同步控制，價格高而且故障率相對較高，同時體積和重量也較大，影響配戴舒適性，還要經(jīng)常充電或更換電池。因此一般適合家庭影院等觀眾很少的場合。

該廳屬于觀眾較多公共場合，分時式顯然不合適；分色式通常是由專門院線施工和供片；而本廳屬于非商業(yè)性，片源為藍光光盤和硬盤，因此適合采用分光式。

2.2屏幕尺寸的確定

屏幕的大小和投影的清晰度、觀看距離等有關(guān)，但總的說來，影院屏幕越大臨場感越強，不過一般認為當視角達到36。時就已有不錯的臨場感。

該廳最小視距和最大視距分別約為9m和20m，要使最大視距時視角達到36°，屏幕寬度要達到13m，按照16：9屏幕比例，屏幕高度要達到7 m多，而本廳吊頂高度只有6m，這顯然是不現(xiàn)實的。鑒于各種因素的限制，最終確定屏幕對角線尺寸為300in，這樣最小視距時視角約為41°，而最大視距時的視角只有19°，可見后場不能很好地滿足臨場感的要求。目前，商業(yè)影院觀眾廳絕大多數(shù)是寬度大于進深，這樣觀眾觀看時能有較大的視角，有利于取得良好的臨場感。

2.3視線設(shè)計

按照國家標準GB/T 3 557-94《電影院視聽環(huán)境技術(shù)要求》，寬銀幕影院的最小視距X_o和銀幕寬度w_s之比≥0.5、最大仰視角≤40°、最大斜視角≤45°、視線超高值《0.12m。

可見該廳的視線設(shè)計滿足國家標準GBT3557-94，并有較大裕量，實際觀看時應該很舒適，參見圖1。

3.系統(tǒng)組成

3.1播放系統(tǒng)

前面已說明，該廳采用的是分光式投影技術(shù)。

分光式偏振系統(tǒng)要將左、右眼圖像信息分別送到兩臺投影機，因此必須要用解碼器把3D視頻解碼出左、右眼兩個圖像信號。而3D解碼通常有軟件解碼和硬件解碼兩種方法。

軟件解碼是采用帶有3D解碼功能的視頻播放軟件安裝在計算機上，再通過雙HDMI（或DVI等）輸出的顯卡分別接到兩臺投影機。為了能夠流暢地播放1080P的高清視頻，對計算機的配置和顯卡的性能要求都比較高。初期設(shè)計準備采用這種方案，后發(fā)現(xiàn)這些播放軟件雖然都支持3D，但只能播放藍光鏡像文件而不能直接播放藍光光盤，因此改用硬件解碼的方法。

硬件解碼的方法是采用專門的3D解碼器接藍光播放機輸出，解碼出左、右兩路3D信號分別接到兩臺投影機。采用硬件解碼器方式的好處是藍光/硬盤播放機（或普通的藍光播放機外接移動硬盤）的播放操作比用計算機簡便得多。

多聲道聲頻信號是從藍光/硬盤播放機光纖數(shù)字輸出的用7.1聲道解碼器解碼而得，采用獨立解碼器時各聲道聲頻分離度和音質(zhì)更有保證。由于多數(shù)藍光/硬盤播放機都內(nèi)設(shè)有多聲道解碼模擬輸出，因此可省去獨立的多聲道解碼器。

施工中出現(xiàn)了一個問題。原來藍光/硬盤播放機輸出是先接到HDMI矩陣的，這樣一方面便于接監(jiān)視器用于播放操作，另一方面也可以在播放影片前先把投影機切到矩陣空檔輸入，以免播放前的操作界面放到大屏幕上。但實踐后發(fā)現(xiàn)，雖然使用了兼容3D的HDMI矩陣，但3D信號經(jīng)過矩陣以后就顯得不大穩(wěn)定，有時3D的左、右兩路信號會丟失一路，于是只好把藍光/硬盤播放機直接連接3D解碼器。但這樣又存在控制室播放影片時不易看到大屏幕上的播放情況。為解決這一問題，本來設(shè)想安裝一臺攝像機對大屏幕攝像再送到控制室監(jiān)視，然而裝潢已全部完工不便再布線和安裝攝像機。最后，采用了操作人員在控制室門外觀看大屏幕，再通過紅外轉(zhuǎn)發(fā)器把藍光/硬盤播放機遙控器的紅外控制信號轉(zhuǎn)發(fā)到控制室內(nèi)，控制藍光/硬盤播放機進行播放操作。

3.2投影系統(tǒng)

采用2臺6000lm的愛普生CB-G6900WU高清工程投影機，上、下安裝在專門的雙投影固定吊架上。由于投影距離近，投影機鏡頭改換為ELPLU01近程變焦鏡頭（廣角鏡頭）。

投影機鏡頭前安裝了遙控偏振片翻轉(zhuǎn)器，投影2D視頻時可把偏振片翻開不用，以減少偏振片的光損失。由于看2D觀眾也無須戴眼鏡，使用1臺投影機即可滿足亮度要求。

屏幕采用300 in、16：9的畫框式金屬幕。

3.3揚聲器系統(tǒng)

通常影院和會議擴聲應該分別采用兩套擴聲系統(tǒng)，影院揚聲器系統(tǒng)放在透聲屏幕后面，并滿足聲像的一致性。但由于主席臺深度小，加上經(jīng)費限制，最終的方案是采用一套擴聲系統(tǒng)兼容影院和會議的擴聲。

根據(jù)《數(shù)字立體聲電影院的技術(shù)標準》，主聲道峰值聲壓級為103dB，環(huán)繞聲道峰值聲壓級為100dB，次低音聲道峰值聲壓級為113dB。該廳主聲道最大供聲距離約為20m，聲壓級衰減約26dB，可知主聲道揚聲器最大聲壓級應不小于129dB；左、右環(huán)繞聲道最大供聲距離約為13m，聲壓級衰減約22dB，可知主聲道揚聲器最大聲壓級應不小于122dB；后環(huán)繞聲道最大供聲距離約為14m，聲壓級衰減約23dB，可知主聲道揚聲器最大聲壓級應不小于123dB。次低音聲道最大供聲距離約為20m，聲壓級衰減約26dB，可知主聲道揚聲器最大聲壓級應不小于139dB。

揚聲器統(tǒng)一選用Beta Three產(chǎn)品。通過EASE聲場模擬確定各揚聲器位置和角度。

中間聲道揚聲器由兩部分組成。主席臺上方中部吊裝了2只成70°夾角的MUl0全頻揚聲器（圖2），下傾角30°，用以覆蓋全場；其最大聲壓級為129dB，滿足最大聲壓級要求。另使用了4只S400小型全頻揚聲器均布在臺唇（圖3），用來下拉聲像并給前排補聲，這樣使前排觀眾不會感覺聲像偏高。會議擴聲時，語言采用中間聲道揚聲器擴聲，從而保證了聲像集中到主席臺中部。

左、右聲道揚聲器采用MUl2全頻揚聲器安裝在主席臺左右側(cè)耳房墻內(nèi)（圖2），內(nèi)傾角30°；其最大聲壓級為133dB，滿足最大聲壓級要求。2只低音揚聲器為MUl8B，分別放置在左、右揚聲器下方；其最大聲壓級130dB，2只揚聲器總聲壓級為133dB，達不到最大聲壓級要求，但限于安裝條件限制，而且該廳畢竟不是商業(yè)影院，因此只能按此配置。會議擴聲時，媒體播放只由左、右聲道和低音揚聲器擴聲。

左、右環(huán)繞和后環(huán)繞揚聲器采用MU8全頻揚聲器，分別安裝在側(cè)墻和后墻（圖4），距其下方地面高度2.9m；左、右每邊3只，后環(huán)繞揚聲器每邊1只；其最大聲壓級122dB，滿足左、右環(huán)繞揚聲器最大聲壓級要求，但比后環(huán)繞揚聲器要求的最大聲壓級小了1dB。

揚聲器布局參見圖1。

3.4系統(tǒng)的連接

系統(tǒng)圖見圖5。

影院系統(tǒng)，節(jié)目源由藍光/硬盤播放機播放藍光光盤或硬盤提供，經(jīng)HDMI視頻接口送至3D解碼轉(zhuǎn)換器輸入1，解碼后分別送至2臺投影機顯示。多聲道數(shù)字聲頻通過光纖送至多聲道解碼器解碼出7.1聲道模擬聲頻信號，再送至數(shù)字聲頻處理器1～8輸入通道，處理后從各對應通道輸出，經(jīng)功率放大器推動各聲道揚聲器進行電影擴聲。各聲道的音量可以由多聲道解碼器上的音量旋鈕同步控制，也可以用藍光/硬盤播放機遙控器上的音量按鈕控制。

會議時，8支會議傳聲器經(jīng)8路智能混音器自動選擇1路放大后送至調(diào)音臺第1輸入通道，并從調(diào)音臺主輸出母線MIX輸出到數(shù)字聲頻處理器11/12輸入通道，經(jīng)處理后再從輸出通道3輸出至中間聲道功率放大器和揚聲器進行語言擴聲。而主席臺3路筆記本電腦和控制室電腦的HDMI信號經(jīng)矩陣切換，一路從矩陣輸出1輸出，經(jīng)聲頻分離器分離出聲頻送至調(diào)音臺9/10輸入通道，并從調(diào)音臺編組輸出母線GROUP輸出到數(shù)字聲頻處理器13/14輸入通道，處理后再從1/2輸出通道輸出至左、右聲道功率放大器和揚聲器進行擴聲播放。而視頻則送到3D解碼器輸入2供投影機顯示。矩陣輸出2接控制室顯示器作為控制室電腦顯示器和主席臺筆記本信號監(jiān)視。

需要說明的是，Xilica CMl608N數(shù)字聲頻處理器自帶幻象電源的傳聲器放大和自動混音功能，而且可以用平板電腦通過Wifi進行音量控制等，完全可以不配置調(diào)音臺。但遵從業(yè)主習慣使用調(diào)音臺及其更加直觀、方便的感覺，仍配置了調(diào)音臺。

4.系統(tǒng)調(diào)試

4.1聲頻系統(tǒng)

（1）信號路由設(shè)置

多聲道解碼器的前左、前右、中置、左環(huán)繞、右環(huán)繞、左后環(huán)繞、右后環(huán)繞和低音這8個聲道分別接至數(shù)字聲頻處理器輸入1～8，在處理器內(nèi)分別連接1～8，一一對應輸出至功率放大器驅(qū)動各聲道揚聲器擴聲。

調(diào)音臺兩個傳聲器輸入通道1和3編組在MIX輸出作為本地擴聲，接至數(shù)字聲頻處理器輸入11/12，在處理器內(nèi)連接輸出3，經(jīng)功率放大器驅(qū)動上、下中置聲道揚聲器擴聲；而從HDMI聲頻分離器輸出的電腦聲頻信號則送至調(diào)音臺9/10輸入通道，并編組在GROUP輸出至數(shù)字聲頻處理器輸入13/14，在處理器內(nèi)連接輸出1、2和8，經(jīng)功率放大器驅(qū)動左、右聲道揚聲器和低音揚聲器擴聲。

（2）揚聲器分頻設(shè)置

多聲道影院揚聲器的分頻點需要正確設(shè)置。DO1byAC-3和DTS系統(tǒng)的各聲道頻響指標如表1所示。

在多聲道解碼器揚聲器設(shè)置中，7個聲道揚聲器可以設(shè)置成“大”或“小”兩種狀態(tài)。

7個聲道揚聲器設(shè)置為“大”時，大多數(shù)解碼器不打開分頻功能，7個揚聲器的頻響都處于全頻。由于DolbyAC-3和DTS的各個聲道（超低頻聲道除外）頻響都是20 Hz～20 kHz，因此這7個聲道的聲頻響就由揚聲器本身的頻響而決定。由于這時7個聲道的低頻都由各個聲道揚聲器自己播放，就要求各聲道揚聲器的低頻截止頻率越低越好，按Dolby AC-3和DTS多聲道系統(tǒng)要求應該達到20 Hz，實際上這是不現(xiàn)實的，因此，這7個聲道在各揚聲器低頻截止頻率以下的低頻聲信號就會丟失。有少數(shù)多聲道解碼器可以在7個聲道揚聲器設(shè)置為“大”時仍有次低頻輸出，但次低音揚聲器高頻截止頻率的設(shè)置也比較麻煩，因為除非7個聲道揚聲器頻響完全相同，可以按照這7個聲道揚聲器一致的低頻截止頻率來設(shè)置次低音揚聲器本身的高頻截止頻率，否則就會出現(xiàn)有些聲道揚聲器播放的頻段和次低音揚聲器重復而疊加的問題。由此可見，除非不在乎犧牲一部分次低音，而且各聲道揚聲器的低頻截止頻率足夠低，因而不使用次低音揚聲器，否則7個聲道揚聲器設(shè)置不能設(shè)置為“大”。

7個聲道揚聲器設(shè)置為“小”時，多聲道解碼器的分頻功能起作用，7個聲道分頻點以下的低頻就交由次低音揚聲器播放，而這些揚聲器的低頻聲頻響就由分頻頻率決定了。那么這個分頻頻率應當怎樣選擇呢？顯然，分頻頻率應該高于7個聲道揚聲器中低頻截止頻率最高的那個揚聲器的低頻截止頻率，而低于次低音揚聲器的高頻截止頻率。

該廳各揚聲器頻響如下：

左右揚聲器，MUl2，頻響55 Hz～17kHz±3dB

上中置主揚聲器，MUl0，頻響75Hz～20kHz±3dB

臺唇中置揚聲器，$400，頻響80Hz～20kHz±3dB

左、右環(huán)繞和后環(huán)繞揚聲器，Mu8，頻響80Hz～20kHz±3dB

次低音揚聲器，MUl8B，頻響40Hz～300Hz±3dB

由上可見，7個聲道的揚聲器低頻截止頻率最高的是臺唇中置揚聲器和環(huán)繞揚聲器，其低頻截止頻率為80Hz，而超低音揚聲器的高頻截止頻率為300Hz，因此分頻頻率應該設(shè)置在80Hz～300Hz之間，現(xiàn)設(shè)置在100Hz。

（3）按常規(guī)進行信號電平設(shè)置、壓縮限幅等設(shè)置和系統(tǒng)均衡、各聲道電平、延時等調(diào)整。

（4）聲像校正

用粉紅噪聲和語音節(jié)目源調(diào)整上中置揚聲器的下傾角和臺唇中置揚聲器的上仰角及其電平，使中置聲道能覆蓋全場，聲場不均勻度符合要求，并且聲像位于大約屏幕一半高度。

用粉紅噪聲和音樂節(jié)目源調(diào)整左、右揚聲器的內(nèi)傾角和下傾角，使聲音能覆蓋全場，聲場不均勻度符合要求。

（5）系統(tǒng)測試

會議擴聲根據(jù)《廳堂、體育場館擴聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中一級標準，按GB/T4959-1995《廳堂擴聲特性測量方法》進行測試，主要結(jié)果如下：

最大聲壓級：為105.84dB，滿足103dB的標準要求。

傳輸頻率特性：從100Hz～6300Hz不均勻度為+1.6dB、一2.3dB，滿足±4dB的標準要求；而從50Hz～12500Hz不均勻度為+2.8dB、-4.8dB，滿足標-準要求。

傳聲增益：為4.5dB，滿足≥-8dB的標準要求。

聲場不均勻度：最大為4.1dB，滿足<8dB的標準要求。

電影擴聲未測試，僅作實地視聽。

4.2視頻系統(tǒng)

首先按常規(guī)用BD AV Bible 3D Test Disc藍光測試片調(diào)試投影機亮度、對比度和色調(diào)等。

最關(guān)鍵也是最費時的是2臺投影機的圖像重合調(diào)整。利用愛普生CB-G6900WU投影機具有鏡頭水平、垂直方向移動和“點校正”功能，可以精確地調(diào)整2臺投影機的圖像重合。

雖然可以用遙控器調(diào)，但由于2臺投影機會同時接收遙控信號，無法單獨對其中一臺投影機調(diào)整以使圖像重合，因此只有搭建腳手架直接用投影機上按鈕調(diào)，或調(diào)其中一臺投影機時將另一臺投影機的遙控接收窗口擋住，不讓它接收紅外遙控信號。

調(diào)試中還發(fā)現(xiàn)，在3D解碼器置于2D的播放狀態(tài)下調(diào)整好圖像重合，再置于3D后圖像重合就有偏差，播放3D節(jié)目源時立體感也明顯變差；而如果在3D解碼器置于3D的情況下調(diào)整好圖像重合，3D效果很好，但放2D節(jié)目源時就出現(xiàn)重影。最后，在播放2D節(jié)目源時采取只用其中一臺投影機播放，因為觀看2D節(jié)目不需要帶3D眼鏡，必要時還可以用遙控器把偏振片翻轉(zhuǎn)，亮度可以滿足要求。

5.視聽效果

系統(tǒng)調(diào)試到位后進行了實地視聽。對于影院的視聽效果，首先播放了一些熟悉的電影片段的3D演示片，圖像清晰，3D效果明顯，聲音還原真實自然。

會議擴聲時，語音清晰并有足夠的傳聲增益，媒體播放時高、中、低各頻段聲音均衡，但在前排兩側(cè)座位聽音感覺聲像偏移，高頻也略有不足。

該工程總體上是成功的，業(yè)主也滿意?，F(xiàn)在已投入使用。