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东莞市体育馆扩声系统解决方案

2012-12-2

 



      已经被定为2010年广州亚运会的举重比赛场地的东莞市体育馆坐落于东莞市莞城市体育路畔,紧邻东莞市行政中心。建成于1994年10月,内设固定坐席4000个,自1995年起就是广东宏远男篮征战CBA的主场,2009年曾经承办过第九届全国运动会篮球比赛。
      为了更好地服务于广州亚运,东莞市体育局耗资巨款对东莞体育馆进行彻底改造。目前场馆内外改造均已竣工,改造后的场馆设有比赛区、热身区、功能房、药检区,还配有桑拿房。其中位于体育馆北区的热身区靠近比赛场地,面积达400平方米。此次改造中,灯光、音响、木地板墙面装饰面等用了10多年的设备和装修被更换掉和翻新,仅灯就增加了100多盏。务求让到访的外国朋友得到最舒适的比赛、观战体验。



比赛场地



场地中心扩声

      2009年10月,由三基承建的东莞体育馆扩声工程全部竣工。在该场馆改建扩声方案中。为了保证体育馆的语言清晰度,必须从建声和电声两个专业进行设计:尽量降低体育馆的混响时间,防止和消除回声声聚焦,颤动回声等声学缺陷。按照行业标准,根据体育场体积,容纳人数,混响时间应为2.1±0.1s(满场500HZ~1000HZ),这样就要重新更换原有的部分装饰材料。在新的装饰改建中重新将原使用了近10年的四周墙面已吸音效果不佳穿孔吸音板更换为防火阻燃的新型结构的穿孔吸音板。观众席侧墙安装成品木质吸音板,吸音板穿孔率大于10%,木质吸音板后放置32kg/m3×50mm吸音棉板,留50mm空腔。在屋顶的网架上重新增加了质量轻的中空三棱柱的空间吸声体。通过这样大范围的建声改进。体育馆的内有满意的清晰度,全场有比较均匀的声学效果及无声聚焦、颤动回声等声缺陷,使直达声、早期反射声声场分布均匀、混响声场扩散。混响时间明显比未改造前好许多。
      在音响系统的改造中作为音响系统:最关键的地方是其电声换能部位话筒、扬声器系统和功放和调音台。电扩声系统对声场的控制主要在于选择扬声器的所有技术指标(如:频率响应、灵敏度、指向性、失真和功率等)和重放声的主观评价。我们经过用EASE软件对现场的声学分析及模拟电脑设计和精确计算以最科学合理设计方案,在保证系统指标和使用功能要求的前提下和提高系统的传播效率降低扩声系统造价的指导思想下,决定主要的扩声音箱选用三基企业的自行设计生产的选用好性能(宽频带、高灵敏度、大功率)高Q值的扬声器系统。主音箱采用TLA121全频线性阵列音箱16只,TLB101低频线性阵列音箱 8只,MU15/64多功能全频音箱8只。推动所有音箱的功放采用稳定耐用的TA系列功率放大器18台,这些产品性能稳定,档次匹配性较好,在系统应用中将获得了令人满意的使用效果。

场馆特征
      
      东莞市体育馆是一个可容纳4000多人中型体育馆。 体育馆南北两面为观众和主席、嘉宾主看台此观众区可容纳近3000人,从距比赛场地最近第一排到观看距离最远最后一排的高低垂直差距较大,东西二侧看台为普通观众看台区,加上比赛球场区域,整体育馆固定扩声系统的声音涵盖区域较大。声音传播的距离也远近相差较多。按照相关国家体育设施场馆功能要求的规定。体育馆扩声系统必须保证全部看台区域、比赛球场区域具有足够的声压级声场分布均匀以及较高的语言清晰度。因此,要达到足够的声压级声场分布均匀以及较高的语言清晰度指标。除了常规的设计考虑外,还要因地制宜、合理规划。



观众席的ESAS声场分析



比赛场地ESAS声场分析

      在本次体育馆的扩声系统改造设计中,主要包括观众席扩声服务区和赛场中心扩声服务两大项目。所有覆盖观众席和比赛场地音响全部吊挂在顶棚网架主支撑拉力的节点上。为了保证网架的安全承重通过查看体育馆的原始资料和征求建设单位的主要设计师的意见,我们设计的音响扩声系统中采用分散式扬声器群和集中式扬声器组在空间上交错涵盖的布置方法,设计采用音箱安装在顶棚外沿马道上的群组来满足整个观众看台区域声音的均匀涵盖。

扩声设计

      由于篮球比赛场地呈矩形,而体育馆南北两侧的观众席位又占绝大比例。因此,在此观众区的扩声服务中,考虑到整个南北看台的座位垂直差和横排宽度较宽,为保证观众席能够得到足够的声压和良好的语音清晰度清晰。因我们在设计方案以群组的方式分散布置在顶棚前沿的马道上,配备了4组由4只β3TLA121全频线性阵列音箱和2只β3TLB101 低频线性阵列音箱组合而成的主扩声线性阵列音箱。每侧各吊挂2组覆盖整个区域的观众席。连续吊挂的垂直“J”型线阵列的各单元模块与水平面的吊挂角度调节,使其具有向下投射的非对称指向性,从而精确控制远场和近场各种距离的覆盖,这样就保证了听音区的声场的语言清晰度和声场的均匀度,使现场声能最大限度的延展至长轴观众席位的每个角落。TLA121是一款中型线性阵列扬声器系统。利用专用吊装架,可沿垂直方向吊装多达12TLA121音箱。 TLA121为二分频音箱,内置2只12" 钕铁硼低音单元及2只3"钕铁硼 Kapton 压缩驱动器。TLA121线性阵列系统中各音箱发出的扇形柱面波可实现无缝耦合,因此能形成连贯的柱面波。两只音箱之间的张开角为0°~ 10°可调节。双12寸低频驱动器通过有限元分析优化磁路和短路环,在高声压下实现超低的失真和最大的清晰度。并具有驱动器温度过热保护功能,完善的保护电路安全可靠。
       TLA121采用多功能的结构设计,箱体选取15mm11层桦木层压板,表面采用聚亚胺酯喷涂处理提供超强的耐侯性。整个箱体配有专用的吊架,可适应不同的环境方便可靠的安装、吊挂,是流动演出和固定安装的首选。
      而TLB101则以其多功能低频扩声著称,与β3其他全频音箱组成线性阵列,同时可以独立组阵。TLB101的频响范围为50Hz-25Hz,灵敏度达到100dB,额定功率800W,谐波失真在5%以内。


      而东西观众席的扩声设计中,考虑到其观众席的覆盖范围相对较少的现状因素。我们在其两侧各挂2只∑S215Ⅳ 全频多功能音箱组合覆盖观众席,该系列音响是由一只15英寸的低频单元和一个3英寸的驱动器单元组合而成。低音单元选用的是75mm直径的大功率音圈,其特有的内外环绕方式有效的加强了音圈的强度和音圈功率的承受能力。∑S215Ⅳ多功能箱的额定功率为400W,短期最大功率达到1600W(GB/T93961996),指向性为60°×40°,使辐射范围纵深空间较长,有效的满足了短轴两侧观众席内陷问题的同时,避免了与长轴扩声产生冲突的可能性,保证了短轴两侧听音区扩声效果。
        
      同时,基于该馆内的中部垂直高度较大,所以,我们在比赛场地的上空扩声设计方案中,采用集中扩声方案,采用4只∑S215Ⅳ全频音箱集中吊挂于方式比赛场地的正中间上空的马道上,并通过调整辐射角度达到均匀覆盖比赛场地的目的。而∑S215Ⅳ音响60°×40°的指向性恰好满足该扩声辐射需求。
        
      在功率放大器和音箱的配置中,为使整个音响系统有足够的动态余量,我们完全采用音响和功放2:1的功率比来配置这样既能保证功放放在最佳状态下工作,又能保证音箱的安全。本系统中选用了β3系列的功率放大器,β3 贝塔斯瑞功放采用国际最先进的电路设计,所有器件包括接插件均选用进口名牌如东芝大功率管、瑞士Neutrik( 纽特里克)原厂的信号接插件,在保障了音质和音色的同时又具有卓越的工作性能, 高性价比。场馆南北的主扩声系统中拟用8台TA2.1600配接16只TLA121全频线性阵列音箱,和8只β3TLB101低频线性阵列音箱则选取了4台TA2.2400配接系统。而场馆东西两侧和比赛场地的扩声的∑S215Ⅳ音箱中,我们使用了β3TA2.1000功率放大器推动全部∑S215Ⅳ全频扬声器系统。



扩声系统图

      整个系统安装好后通过初步的设备通电调试和细致的系统联调使整个系统工作在最佳状态。经过一段时间的试运行并完全依照权威部门的和《体育场声学设计及测量规程》中的各项指标标准测量,测试结果达到了体育馆扩声要求的一级标准。 
      2009年12月23日,东莞体育馆迎来了广东宏远队09/10赛季主场揭幕战,这也是东莞体育馆扩声系统改造竣工后贝塔斯瑞首次承载国内高标准的体育赛事。整场比赛在球员近百回合的奋力拼争和观众的高涨喝彩中高潮不断,贝塔斯瑞的出色传声更是将赛势的每个精彩瞬间演绎得淋漓尽致。赛后,场馆相关负责人信心十足地表示“和以往承办CBA时的场馆条件相比,现在的体育馆的功能多了,现在的体育馆有举办任何大型赛事的条件。”
      成功完成CBA联赛首演,验证了改造后音响系统的场馆达到了承载高标准比赛的标准。届时,当2010年11月的亚运会举重项目开赛鸣锣的时刻,贝塔斯瑞将面对四方宾客奏响亚运,传承亚洲雄风。

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