体育馆工程智能化系统集成及深化设计项目场馆专用系统设计方案.docx
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1、体育馆工程智能化系统集成及深化设计项目场馆专用系统设计方案Ll屏幕显示及控制系统11.2扩声系统11.3场地照明及控制系统291.4计时记分及现场成绩处理系统361.5现场影像采集及回放系统401.6售验票系统461.7电视转播和现场评论系统541.8 标准时钟系统60升旗控制系统681.IO比赛中央监控系统831.1 屏幕显示及控制系统电子显示屏系统在观众区内设置两块公共记分牌、三块三角形记分牌和两个大型投影仪,控制室设置在最高层。控制主机至电子显示屏线路利用金属线槽明敷或钢管SC75沿楼面垫层、顶板、墙、柱暗敷设或沿屋架敷设,金属槽管应有良好的电气连接,并在设备间接地。传输电缆根据设备配置
2、,采用超五类线。与其它系统的联系利用综合布线系统,视频图像传输采用高质量75-9视频电缆。1.2 扩声系统概述滨州体育馆是一个新建的大型综合体育馆,体育馆总建筑面积23950平方米,设计座席8000个,其中固定座席6000个,临时座席2000个。在08年全运会期间将承办所有摔跤比赛的任务。滨州体育馆扩声系统采用了高科技技术和先进的设备,充分体现了“科技全运”的总目标。扩声系统满足摔跤、篮球、排球、乒乓球等运动项目对语言清晰度的要求,保证每一名观众任何时候都能听到清晰的解说声和音乐。体育馆配有专业扩声系统设备,具有优良的现场音响效果与良好的语言清晰度。同时具备现场录音条件和提供现场音频转播信号等
3、能力。滨州体育馆音响系统设计依据和质量标准JGJ31-2003体育建筑设计规范GBJ16-87建筑设计防火规范(2001年版)JGJ/T131-2000体育馆声学设计及测量规范GB4959-85厅堂扩声系统测量方法GB/T15381-94会议系统电视及音频的性能要求GBJ76-84厅堂混响时间测量规范GBJ232-90,92电器装置安装工程施工及验收规范GB50198-93民用闭监视电视系统工程技术规范JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范SJZl12-86电声系统设备互联的优选电气配接值GB3785-83声级计电、声性能及测量方法GB6278-86模拟节目信号GB14197-93声系统设备
4、互联的优选配接值GBJ232-82电气装置安装工程施工及验收标准规范GBJ300-8建筑安装工程质量检验评定统一标准GB50311-2000建筑与建筑群综合布线工程设计规范GB50168-92电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范BoseModeler音响电脑设计系统GB50303-2002建筑电气工程施工质量验收规范BoseAuditioner电脑模拟试听系统音响扩声系统质量标准一般评价声音音质优劣的参数为频响、响度、混响和回音以及语言清晰度;当我们在进行音响设计时,为了保证音响系统能够充分满足其所在场地的使用要求,我们务必全面考虑这几个直接影响和决定音响系统声音再现品质的要素:(a)音色-
5、频率响应(TonalBalance):要获得均匀而平衡的频率响应,首先当然设备本身要有足够的频率响应,这点是非常容易达到要求的,只要选用够标准的器材即可。而重要的是观众在座位上实际所听到声音的频率响应。在理想的情况下,不论观众是坐在哪个座位上,都应该听到相同的音响效果,这就要求在设计音响系统时必须要使每一频段的涵盖面都非常均匀。扬声器间的相互干扰对频率响应应该有相当大的影响,驻波决定低频的频率响应,空气的湿度对不同频率有不同的衰减度等等,设计时必须要将它们全部考虑进去。(b)响度(Loudness):每一个场所因其使用的功能不同,对声场强度也应有不相同的要求。设计时必须要符合使用单位的要求,设
6、计适当的声场强度。(c)混响/回音(ReverberantandEchoes):混响对声音品质的影响非常大,但是建筑物的混响时间在建筑师设计一个建筑物时几乎已完全决定了,绝大部分的情况下音响设计师对建筑物的混响时间没有左右的能力,只能在现有的条件下采取最佳的设计方案。(d)语言清晰度(SpeechIntelligibility):语言清晰度可以说是设计一个音响系统中最重要的一个因素,尤其是像体育馆等需要重要语言传输的场所,就算有很好的频率响应及适当的声场强度,如果听众听不清楚场馆内的声音,那么这个音响系统就不能满足其使用要求。滨州体育馆音响系统总体功能要求 扩声系统满足大型比赛、大型集会等多种
7、使用功能。 扩声系统声学技术指标达到国家体育馆声学设计及测量规范JGJ/T131-2000扩声系统一级标准。 扩声系统涵盖观众区域、比赛场地。 扩声系统设计采用观众区域扬声器分散布置方式,配合相应的系统设备,保证观众区域的声场均匀度、良好的声音频率相应和最佳的声像定位感。比赛场地采用集中布置,保证比赛场地有足够的声压。 采用主控调音台控制器的方式。 扩声系统设置多种音频接口,可以单独使用或与公共广播系统、广播电视转播和其他音频系统相互连接。 扩声系统设计多种保护措施。 扩声系统所有与其他系统的连接均配置专用的隔离装置,保证系统因为其他系统的原因而发生问题。滨州体育馆音响系统声学指标要求见附件。
8、滨州体育馆音响系统完全按照业主招标文件的要求进行系统设计和设备配置,同时我们参照了中华人民共和国行业标准JGJ/T131-2000,J42-2000体育馆声学设计及测量规范、中华人民共和国体育行业标准公共体育场建设等级标准、中华人民共和国行业标准体育馆声学设计及测量规程JGJ/T131-2000J42-2000扩声特性一级指标以及国际IEC通用标准中的有关指标,对滨州体育馆音响系统进行系统的调整和细化设计,保证滨州体育馆音响系统有最佳的声学指标,完全能够达到招标文件要求以及中华人民共和国行业标准体育馆声学设计及测量规程JGJ/T131-2000J42-2000扩声特性一级指标,并且留有足够的余
9、量。扩声系统组成作为扩声系统的设计来说,音响系统的设计主要包括前端拾音设备及信号源的设计、音频处理设备的设计、后级放大设备及扬声器的设计几个部分。在本方案中,核心控制设备我们选用国际知名厂家BoSE扩声产品。前端拾音设备包括激光唱机、有线话筒、无线话筒及其它弱电系统音源。音频处理设备使用了A&HGL2200-432调音台及数字音频矩阵BOSEESP-88,后级功放选用BOSE1800VI来推动后级BOSE扬声器。具体构成见见第九章图纸扩声系统原理图。系统设计技术特点: 高保真的音响系统:随着电子技术的发展,现代扩声系统的音质重放瓶颈集中在换能器上,扬声器的总谐波失真的大小成为制约扩声系统音质的
10、关键因素之一,本方案选用了BOSE扬声器系统,该扬声器采用多种专利技术,综合利用电子、电声材料及箱体设计等技术手段,用系统的观念控制最终音质重放水平,根据厂方发布的脉冲响应数据分析,全频段的失真均小于1%,低频及中频段介乎于0.4%到1%之间,高频段乎于0.4%到0.6%之间,该产品优良的声学特性使之成为世界上知名的艺术家以及音乐家指定的专用扬声器。扩声系统中其它产品(调音台、音频处理器,周边插入设备等)均选用专业高品质产品,总谐波失真都小于0.1%,可以预见,本方案设计的扩声系统将是一个高保真的扩声系统。 足够的声压级:随着现代录音技术的发展以及人们听觉鉴赏水平的提高,要求系统有足够动态余量
11、,以适应不失真还原大动态的节目信号。本方案选用的扬声器功率大,灵敏度高,与之匹配的功放具有足够的功率储备。经计算厅内声压级己全面优于国家现行标准,完全达到设计指标要求。良好的声场均匀度:本方案中的扬声器阵列,均根据听众区的具体位置和面积,组成“点”声源阵列,有效降低阵列的梳状滤波效应,所选用的扬声器都是强指向扬声器,有利于语言清晰度的提高,听众区都处于扬声器的覆盖范围内。 平滑的传输频率特性:系统中每路扬声器都有均衡器,而且指向性控制范围内各频率声束宽度变化很小,扬声器在出厂时己经在1/36倍频程OJdB精度下对频率响应校准至平滑状态,没有过激点和陷波点,而且在扩声系统中,每路扬声器都连接有一
12、台房间均衡器(在DSP数字音频处理系统中),能提供足够的手段改善观众厅空间声场对传输频率特性的影响,确保系统的传输频率特性平滑。 良好的传声增益:系统中的扬声器布置合理,主要观众区均在主扩声扬声器的覆盖范围外,所选用的扬声器均采用恒定指向号角,一6dB角外的声能衰减迅速;另外,选用的传声器均为心型指向、超心型指向。因此,系统的传声增益要达到设计目标是有保障的。 低的系统噪声:系统噪声的产生及引入,主要跟设备的档次以及系统配接方法有关。在本设计中均采用本底噪声很低的高端产品,系统采用星型接地,每路扬声器系统都自带电源滤波电路,系统所有外部接口都采用变压器进行隔离,因此,本方案中我公司提出的本底噪
13、声指标是可实现的。比赛观众席和比赛场地的扩声系统设计在设计任何一个电声系统之前,首先当然应该了解、分析用户的需求,同样重要的是需要分析项目的建筑声学情况。建筑声学条件是电声设计的前提和基础,。因此,“声场设计需要电声与建声结合考虑”这一观念目前已被许多人认识和重视。体育馆特殊的建声环境有以下几个特点:投射距离远扬声器间的干涉需要控制低音方向针对滨州体育馆的一系列建声环境特点,我们采取了相应的设计手段来避免或是大大降低这些特点带来的不利影响。首先分析滨州体育馆的场地环境,由于要承担全运会摔跤比赛这样重要的任务,体育馆面积巨大,看台有8000座的容量,扬声器的布点离开观众席的距离较远,大约为30米
14、左右,对扩声系统的涵盖范围、声场均匀度和所能提供的最大声压级提出了很高的要求,因此我们会采用多组扬声器分区域均匀覆盖全场。但是大声压级扬声器组成群组又会造成另外一个问题,就是同群组扬声器之间会产生干涉,相邻的扬声器群组之间也会产生干涉。可见我们选用的扬声器必须指向性强,角度控制严密的扬声器,最大限度地减少扬声器之间、扬声器群组之间的干涉。BoseLT-III系列长冲程扬声器采用了独有的VEE2中音单元组合,可以提供充足的声压级,同时LT系列扬声器具有极好的涵盖面控制,在扬声器涵盖范围内声场分布均匀,一旦超过涵盖范围以外,会急速衰减,在精密的设计后,LT长冲程扬声器群组互相不会造成干涉。此外,悬
15、挂在顶棚下部马道上的扬声器群组,会发出强无指向性低频声能对顶棚形成持续冲击,可能会引起顶棚结构的松动甚至是破坏。对此我们采用了低音列阵技术,将控制改变低音的方向性,最大限度的减小低音对顶棚的共振,保证低音的纯净,提高语言清晰度。另外,低音列阵技术可以有效使本来没有方向的低音产生方向性,使低频能量可以更为均匀覆盖看台区域。衡量场地建筑声学一个重要的指标就是混响时间,混响时间T60与建筑结构、表面材料和装修等有很大关系,而混响时间的特性将直接影响扩声系统的声音质量。合适的混响时间对声音有帮助,而不合适的混响时间将对声音产生有害的影响,尤其会影响声音的语言清晰度。混响是声音经过房间表面的多次反射而聚
16、集的声音。尽管离声源有远有近,但反射声声场在房间内各处的密度却几乎相同。国家对体育馆的建筑声学设计和混响时间有着严格的规定,中华人民共和国行业标准JGJ/T131-2000,J42-2000体育馆声学设计及测量规范中关于混响时间有以下规定:容积大于80,000立方米的综合体育馆比赛厅满场500-1000Hz合适的混响时间T60值为:容积(立方米)80000混响时间(三)1.2-1.41.3-1.61.5-1.9容积大于80,000立方米的综合体育馆比赛厅满场500-1000Hz合适的混响时间与其他频段的T60比值为:频率(Hz)12525020004000比值1.0-1.31.0-1.150.
17、9-1.00.8-1.0我们根据获得的滨州体育馆CAD图纸资料,以及滨州体育馆使用的特殊吸音材料,我们利用BoSe专业的声学设计软件Modeler在电脑中建立一个三维建筑声学模型,这个模型与实际建筑的形状、大小、建筑特征和表面材料一致,此模型可由多方向或立体的不同角度来观看,并在这个模型中按照观众区域相应的虚拟观众设置后进行计算。建筑物声学模型建立以后,我们可以利用它来模拟设计师给出的滨州体育馆的混响时间T60。混响时间对设计扩声系统来说是一个非常重要的数据,我们将依据场地的混响时间决定应该采用那一种设计方案或选用那一种类型的扬声器系统。根据滨州体育馆设计师最后确定的混响时间,我们依据其相应的
18、建筑声学条件和表面材料,转换成电脑参数输入模型中,进行计算,这样可以保证模型与现场的一致性,以及可以保证电脑计算的准确性。见附件。滨州体育馆音响系统设计简介及技术特点滨州体育馆音响扩声系统组成观众看台区域扩声系统比赛球场区域扩声系统低音列阵系统机房监听系统数字中央控制系统信号输入输出接口滨州体育馆音响系统的技术重点和解决措施扩声系统必须保证全部看台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,我们认为除了常规的设计考虑外,还有以下几个技术重点并加以解决:控制低音传播方向和效率对于建筑结构承重的考虑控制低音传播方向和效率传
19、统体育馆声场设计的缺陷一一由于体育馆场地建筑的特殊性,音箱不得不安装在体育馆顶棚网架或马道上,但由于音箱中的低音成分为球面波传播,没有方向性,这样就造成顶棚上面比下面看台和球场区域还要强大得多的低频能量,低频声场严重不均匀,颤动回声和严重的驻波将不可避免,严重影响了音响系统的清晰度。独特的低音列阵技术一一因此为保证低音传播的效率和均匀度,我们采用BoseBassArray叫氐音列阵技术,将球面波束传播的低音按照我们设计的方向进行控制,通过低音扬声器特殊的排列方式,再通过电脑设计系统的参数设置和精密计算,使低音改变原来的球面波束传播方向,而以我们需要的波形进行传播,将体育馆上空的低频能量减弱后叠
20、加在下方看台和球场区域,呈伞状的波形使看台观众区域和比赛球场区域的低频能量大为提高。这样可以有效减轻声染色现象,增加声音的清晰度。对于建筑结构承重的考虑传统应用于体育场馆的大功率扬声器体形庞大、结构笨重,吊装维护起来十分费力。并且大大增加了天花顶棚的负载,给建筑结构设计带来不便。我们在滨州体育馆音响扩声系统中采用BosePanarayLT-9402III长冲程扬声器、BosePanarayLT-9702III长冲程扬声器,以及BosePanarayLT-MB24III低音扬声器列阵。这些型号的专业扬声器采用了BOSe的专利技术材料,在保持了BOSe产品一贯的出色音质的基础上,结构同样坚固,重量
21、却大大减轻。每个BosePanarayLT_9402III扬声器仅有51.O公斤,每个BosePanarayLT_9702III扬声器仅有43.O公斤,每个BosePanarayLT-MB24III低音扬声器仅有59公斤,并且这些扬声器分组分散安装在顶棚前沿处,减少了各安装点的负荷。滨州体育馆音响系统设计构成音响系统设计构思 保证滨州体育馆音响扩声系统有较高的语言清晰度和长时间提供足够的声压。 场地各个位置无明显回声、颤动回声和声聚焦等音质缺陷。 系统没有明显的声反馈问题。 音响系统满足整个观众看台区域、比赛赛场区域以及其它区域的均匀扩声。 声音涵盖区域内声场分布均匀,频率响应特性一致。 音响
22、扩声系统扬声器为分散式群组布置的方式。 音响扩声系统采用数字控制方式,设备高度集成化。 用户采用简洁的电脑操作界面,可以全面控制系统操作以及监控。 音响系统配置多种保护措施和音频输出接口。 音响系统设备配置满足多功能要求,包括进行各种体育比赛语言扩声,各种文艺演出流动扩声的使用功能等。 音响系统的设备在正常使用中各种噪声指标小于规定限值。 扬声器群组的外形和安装位置不影响场地的整体风格和安全。电脑系统设计和计算分析过程采用BoseModeler软件进行系统设计的步骤如下:音响扩声系统设计的第一步是依据建筑蓝图在电脑上建造建筑物模型,再将所有表面建筑材料输入而完成三维建筑模型;此模型可由多方向或
23、立体的不同角度来观看。我们按照业主提供的场地资料,在电脑中建立了一个声学模型,这个模型与实际建筑的形状、大小、建筑特征和表面材料一致,并在这个模型中按照观众区域相应的虚拟观众设置后进行计算。我们依据其相应的建筑声学条件和表面材料,转换成电脑参数输入模型中,进行计算,这样可以保证模型与现场的一致性,以及可以保证电脑计算的准确性。建筑物声学模型建立以后,我们可以利用它来预估这建筑物的混响时间T60o混响是声音经过房间表面的多次反射而聚集的声音。尽管离声源有远有近,但反射声声场在房间内各处的密度却几乎相同。混响时间T60是指在音源停止后,音量下降60dB所耗的时间(以秒计时)。滨州体育馆建筑声学条件
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