漫谈天安门广场地区声频系统的改造

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  编者按:
  纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年的纪念大会、《胜利与和平》文艺晚会受到全国人民乃至世界范围的高度关注,影响深远。特别是习主席掷地有声的讲话、国旗护卫队铿锵有力的步伐、文艺晚会壮丽的画卷和怒吼的黄河无不摄人心魄,而其背后的舞美设计、灯光设计、舞台机械设计、音响设计、视频设计及其演艺设备和多媒体技术的应用也引发业内热议。就此特辟“抗战胜利70周年专题”解读相关内容,以供业内人士学习、借鉴、探讨。
  【摘 要】 回顾天安门广场地区声频系统的发展变迁,介绍声频系统为70周年纪念大会进行的改造方案,以及临时扩声系 统的设计方案。
  【关键词】 声频系统;天安门广场;拾音;扩声;传输;控制;制作
  文章编号: 10.3969/j.issn.1674-8239.2015.10.001
  Transformation of the Audio System in Tiananmen Square Area
  JIANG Xiao-hua, WANG Xin-ran, YAO Shi, MO Jiao-ping
  (CRFTG Radio, Film and Television Design and Research Institute, Beijing 100045, China)
  【Abstract】In this paper, the development of audio system in Tiananmen square area was reviewed. Meanwhile, the author introduced the audio system transformation scheme and design of temporary amplification system to commemorate the 70th anniversary conference.
  【Key Words】audio systems; Tiananmen square; pickup; sound amplification; transmission; control; production
  9月3日,中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年纪念大会(以下简称“70周年纪念大会”)在天安门广场隆重举行。在70周年纪念大会上,国家主席习近平发表了重要讲话,并举行了盛大的阅兵仪式。清晰的讲话、整齐的脚步、嘹亮的口号、磅礴的军乐……所有这些声音由天安门广场地区声频系统采集、处理后,传送至天安门城楼、观礼台、天安门广场和东西长安街,并通过广播电视等媒体传送到千家万户、世界各国。
  70周年纪念大会影响面广、关注度高,同样的,天安门广场地区声频系统的建设情况也备受业内关注。因此,下面就70周年纪念大会声频系统改造工程进行解读。
  1 广场声频系统的发展变迁
  天安门广场及周边地区的声频系统建国之初就已有设计。其主要服务区域包括:天安门城楼、金水桥旁观礼台、东西长安街及沿线、天安门广场等区域;系统主要承担国庆等大型政治活动的现场拾音、信号传输、现场扩声和公共音频信号制作等任务,在日常也可作为广场广播系统的一部分。
  随着技术的进步以及各类活动需要的增加,声频系统也经历了多次大面积改造。1949年的开国大典,毛泽东主席通过临时设置在城楼上的传声器和扬声器,庄严地向世界各国宣告,中国人民从此站起来了!由于年代久远,当年见证大典的电声设备已经无从寻找,据一些零星报道,当时是用临时收缴的各式传声器,如图1所示,搭配设置在天安门城楼两侧平台上的号筒阵列等设备组成了整个声频系统。
  在新中国成立初期的十多年中,每逢国庆都会举行大型庆典活动和阅兵仪式。1959年随着天安门广场的全面整修和建设,为了解决广场和长安街沿线等周边区域的扩声问题,开始设置固定安装的扩声系统。当时集合了中国科学院、广播事业局(现国家新闻出版广电总局)下属多家单位及国营第七九七厂(现北京第七九七音响股份有限公司,以下简称“七九七厂”)的技术力量特别定制了可以固定安装在华灯灯杆上的大型声柱式扬声器,据说还得到了周恩来总理的亲自关怀。
  有了相对固定的扩声系统,阅兵分列式行进时,官兵们就能够随着嘹亮的军乐,踏着整齐的步伐通过天安门广场(见图2)。当时的电声设备几乎全部由国内设计、制作和安装完成。
  到了1984年,停滞多年的国庆大会、阅兵仪式、群众游行和联欢活动再度恢复(见图3)。那时的天安门广场声频系统早已无法承担电视时代的转播需要,也就在那年,第一次在天安门广场和周边地区建立了一套包括对音频信号的拾取、传输、处理、放大以及对广播电视媒体的发布等全部功能的现代化声频系统。时至今日,天安门广场声频系统也是在当年的架构中不断更新、演化、发展而来的。
  随着改革开放的不断深入发展,音频行业也有了翻天覆地的变化,国际上各种新技术和新设备不断涌入中国。如果说1984年广场庆典使用的声频系统是以现代扩声的理念建立起来的话,1999年国庆大典(见图4)时的声频系统才真正是以现代化、国际化的设备和技术建设而成。
  1999年改造完成的声频系统配置了大型模拟扩声调音台、数字声频处理器、广播级无线传声器和有线传声器、专业级功率放大器等一系列的专业电声设备,系统稳定性及各项技术指标等均有了大幅度的提升。而且,得益于专业电声和广电设备的使用,大幅度提升广场音质效果成为了可能。扩声系统改造时对广场原有的声柱进行了全面改造,外观基本不变而扬声器系统全部进行了重新的设计和调校,对所有的拾音点位进行了重新定义和规划,使脚步声、口令声、群众游行的欢呼声等音效更加有感染力和震撼力。   天安门广场声频系统正式进入全数字时代源于为2009年的阅兵(见图5),当时对已工作十年的声频系统进行了全面的翻新,重新设计了一套数字音频网络负责所有音频信号的传输和处理,并且为庞大的军乐队、群众联欢活动设置了独立的、大型数字化扩声系统。在主用扩声系统中,所有音频信号从进入传声器后,只经过一次A/D转换和一次D/A转换,即可传入广场观礼嘉宾的耳边。
  从2009年起,广大人民群众对广场声频系统的要求,已经从“有声音”、“不要断”升级到“听到媲美演唱会般音响效果”的需要上了。
  2 70周年纪念大会对广场声频系统需要的变化
  70周年纪念大会的范围、内容和形式与以往各类活动相比均有较大变化。
  (1)和国庆大典不同, 70周年纪念大会的时间相对较短,各项流程都很紧凑,以阅兵和分列式的行进为主,受阅部队的数量和受阅形式也有很大变化;并且取消了以往的群众花车游行以及后续的群众联欢活动。
  这样一来,系统中取消了若干专为群众游行和联欢活动配置的传声器系统、流动扩声系统以及群众集结和疏散用的临时广播系统。但是,为了凸显阅兵仪式和分列式的庄重、震撼效果,与阅兵指挥部共同研讨,不断调整,重新设计和配置了各类效果声拾取传声器,并且首次在前方拾音位设置了无源分配设备,使现场采集到的各种效果声在预处理前有可能直接送入系统,从理论上使直接录制所有原始素材成为可能。
  在分列式行进经过天安门前时,每个方队的领队都会发出清晰嘹亮的“向右看”口令。在以往,战车中的指挥员只能通过临时安装在车辆上的小号筒发出指令;这次,为所有指挥员均配置了无线传声器,使每个人的口令都能够更加清晰地回响在祖国大地。
  (2)有大量外国元首、政要和外军参与纪念活动
  本次改造,有关方面特意为前来观礼的外国元首、政要和嘉宾们配置了大量的同声传译设备,声频系统也相应配置了信号接口。
  同时,为参加分列式的外军方队提供了集结和指挥用的电声设备。
  (3)增加了军乐队、合唱团的拾音以及扩声需求
  2009年时,军乐队的现场拾音和调音工作均由专业团队独立负责,同时承担大量的群众联欢活动的现场调音工作,广场系统只要接收来自现场的音频信号即可。由于70周年纪念大会工作任务的变化,为庞大的军乐队、合唱团配置了一套大型数字现场调音系统,承担了所有音乐的现场调音以及返送扩声工作,为了这一任务还临时在广场上搭建了专用的技术机房。
  (4)广场群众数量变化并增加临时观礼台
  70周年纪念大会取消了广场中承担翻花组字任务的大量学生方阵,转而为国旗护卫队预留了严肃的行进空间。
  为了更好地表现国旗护卫队行进时的庄严画面,这次特意和中央电视台的转播团队协调,将原先分散在广场内的若干拾音点和工作人员进行整合,重新调整了护卫队脚步声拾取流程和信号路由,确保工作人员不进入电视画面。
  这次纪念大会在国旗杆两侧、人民大会堂北侧、国家博物馆北侧均设置了供各界群众观礼的临时观礼台。为了保证观礼群众的听闻需要,调整了广场区域部分灯杆扬声器的覆盖范围,并且为临时观礼台设置了一部分流动扬声器系统。
  3 广场声频系统特点及本次改造重点
  3.1 天安门广场声频系统的主要特点
  (1)规模大。整个系统覆盖范围超过了100 m×104 m,广场及东、西长安街固定安装的大型户外声柱151套,其位置如图6~图8所示,临时架设各类流动扬声器近200只,传声器通道超过300路,铺设扬声器电缆约250 km。
  (2)系统工作必须非常可靠。由于广场政治活动的重要性,决定本系统的安全稳定性是首要的,从设备选型、系统组成、安装施工一直到运行调试等各阶段,都要充分考虑系统的可靠性问题。
  (3)对音质要求较高。广场采集的声音信号必须同时满足广播电视节目制作的要求和现场扩声要求,在现场必须保证大多数群众能够清晰地听到讲话内容,并且能满足音乐节目的扩声效果。
  3.2 本次改造方案的重点内容
  针对现有系统存在的问题以及70周年纪念大会的需要变化提出了改造方案,主要包括以下三个方面。
  3.2.1 音频系统调整、加强
  在2009年设计的声频系统中,首次在天安门广场区域设置了一套全光纤传输的数字音频网络系统,实现了所有传声器信号和扬声器信号高质量的远距离传输。不过,限于当时工期、资金和技术等条件,仍然保留了一套完整的基于音频电缆传输和控制的模拟音频系统作为数字系统的备份。
  本次改造,在保证现有数字音频网络稳定可靠运行的前提下,新建设了一套可独立工作的数字音频传输网络,与现有系统互为备份,如图9所示。
  两套数字系统虽然建设时间不同、选用设备不同,但都具有完美独立支持系统运行的能力,无论哪套系统都能保证音频信号高质量的实时传输。此外,为了保证系统的安全稳定,仍然保留了一部分原有的模拟音频线缆引入了部分模拟音频信号作为应急使用。
  3.2.2 音响效果提升
  (1)在70周年纪念大会中,根据不同的信号源类型、位置和拾音要求,分别配置了不同的有线、无线传声器,具体应用及类型见表1。
  (2)对长安街核心区域、广场前部等区域的固定声柱进行了更换,改用七九七厂重新设计开发的扬声器,在保证外观不变的前提下,改善了扬声器的指向特性和音质。
  (3)为临时观礼台配置了大量的小型流动扬声器系统(见图10);在天安门城楼、西单受阅部队区域等处也配置了大量的临时流动扬声器系统。
  3.2.3 对现有设备进行了重新检修和补充
  2009年的声频系统圆满完成了60周年国庆大会和群众联欢晚会等大型活动的保障工作以后,作为天安门广场日常广播系统的一部分,已经稳定运行超过6年时间。在使用和维保单位的精心呵护下,系统运行稳定,设备状况保持良好。不过,6年中已经有一些设备逐渐被生产厂家淘汰、停产,很多电子设备也面临老化和故障频发的问题。   这次结合维护保养记录对所有设备的运行情况和技术指标进行了检测,对所有线缆进行了检测,维修并更换了故障设备。统一更换了所有户外的信号接口箱、流动线缆和UPS等老化设备。
  4 本次改造工作的难点
  4.1 时间短且需求持续变化
  为70周年纪念大会而做的声频系统改造工作,从下达任务到系统建设完成只有短短的4个月时间,其中留给前期勘测和方案设计的时间甚至不到20天,任务之紧、工作量之大也算历次改造工程之最了。
  由于工期紧张的特点,使设计工作也有很多“非常规”的地方:设计单位、运行单位和集成单位从项目之初便紧密配合,密切参与到方案研讨和论证工作中,实施阶段更是边施工、边调整、边测试,后期还要不断地根据各方新需求或结合演练、调试中发现的问题对系统进行完善和调整。随着演练不断调试,系统逐渐发展、完善。
  4.2 扩声区域多并相互影响
  70周年纪念大会是扩声范围分为多个区域(见图10),每个区域从服务对象、收听内容、音量需求、延时设置等各个方面都不尽相同。而且,由于空间位置的限制,很多区域之间相邻很近,在覆盖上有很大程度的重叠,很容易受到相邻区域的影响。
  比如,在阅兵分列式行进的过程中,受阅部队在长安街自东向西行进,需要清晰地听到军乐队演奏的音乐和领队口令,而且要在整个行进过程中无延时。因此,需要向长安街中心播放军乐队信号和领队口令。相邻的观礼台群众在同时收听到军乐队音乐、领队口令以外,还要能听到现场解说的声音、军队通过时脚步的声音等一系列音效。此时,对观礼台的扩声有可能对部队行进造成影响,甚至会使拾取脚步声的传声器产生啸叫……
  4.3 加强城楼上声像同步的控制
  在60周年国庆活动中发现,广场东西两侧设立的LED大屏本意是为了方便天安门城楼和观礼台的嘉宾观看现场画面,可由于视频信号传输和制作的特点,现场显示的画面与声音之间有较大延时。这样一来,当主席发表重要讲话或检阅部队时,持续的特写画面中的口型会与现场听到的声音对不上。当时这一问题并未得到很好的解决。
  为了保证声音和画面的一致,调音师们与电视台的技术人员进行了多次实验、磨合,通过对天安门城楼区域、长安街受阅部队区域、广场区域等地在不同场景下设置不同的延时,基本实现既能保证声像同步,又不会因长延时对发言人和听众们产生不良影响。
  不过,在70周年纪念大会中,由于现场各处区域对扩声的内容、音量、延时等的需要不同,而且还存在相互干扰的问题。在现场调试时,有意地降低了广场区域临时观礼台上观礼群众的扩声音量。天安门城楼的听闻以及广播电视节目中公共音频信号的质量得到了保证,但广场区域普遍反映听音效果相对较差。
  5 结语
  70周年纪念大会已经胜利完成,广场声频系统为各新闻媒体及国际声制作提供了优质的节目源,并以稳定可靠的工作状态以及优异的音质,受到了党和国家领导人的高度肯定和赞扬;在今后的日常使用中将继续发挥它的作用。
  (编辑 杜 青)
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