结业论文丨L-ISA沉浸声系统的应用——谈演艺声音设计与音频技术发展的关系

1. 扬声器布置的区别

1.1.在主扩声系统上增加了扬声器的数量，相比较传统左右声道扬声器扩声系统，正面由原来左右2组主扩扬声器，增加至5组相同数量的扬声器，用阵列形式等距排列在台口上方以匹配演出区域的整个宽度。这种正面布置方式依靠于重叠覆盖，让更多的观众听到正面扬声器阵列均匀覆盖的声音，需要说明的是5组线阵列扬声器并不是唯一标准，根据演出台口宽度可进行相应数量增加，但必须保证有5组扬声器才能实现“融合”的效果。比如两侧可增加2组扩展系统，扩大整个声音场景的宽度，从而延伸演出区的声音，提供更加均匀覆盖和包围感。

图1  L-ISA正面主扩系统示意图

1.2.低音配置的区别，增加了中央低音配置，除了传统扩声系统在台口两侧配置标准的超低音扬声器外，L-ISA沉浸声系统在中央位置布置了1组低音扬声器，用以最大限度地提高观众体验的低音和超低音的一致性。

图2  L-ISA正面中

1.3.L-ISA沉浸声系统必须配置的附加系统，包括补声、延迟、左右环绕和顶部环绕扬声器布置，可用来完成覆盖和增加包围感、沉浸感。

2. 扩声系统信号处理的区别

2.1.在传统扩声系统信号传输过程中调音台与功放系统之间，L-ISA沉浸声系统增加了1台处理器，这个L-SIA处理器需要配套的L-ISA CONTROLLER控制软件进行处理，当然也可以用集成于调音台独立的控制工具进行处理。

图3  L-ISA处理器及软件界面

2.2.传统的音频混合后将多个声音输入MASTER，发送到左右扬声器。现在除了传统基于对象的混音之外，L-ISA处理器接收每个通道的推子处理的输出，为每个扬声器或扬声器组创建信号馈送，提供64个扬声器发送。在信号处理上可以同时处理96个多维层的声源通道，并且可独立为每一个声源提供实时控制的五个参数处理。

2.2.1.控制声源在虚拟舞台空间中的水平位置。

2.2.2.控制声源宽度，从点源到全景的感知尺寸。

2.2.3.控制声源的纵深感和观众感知的接近度。

2.2.4.控制声源的重直位置。

2.2.5.提供经典的远距离辅助总线发送。[2]

图4   L-ISA处理器5个控制参数示意图

1.音频技术的发展之路

随着不断出现新的音频技术的发展，我们扩声技术经历了单声道、立体声、环绕声的发展道路。左右立体声扩声系统是大家最为熟知的扩声方式，正前方两组扬声器的宽度就是虚拟舞台的宽度。在我们从自然声不需要扩声到古希腊剧院通过建筑声学达到让更多人听见，再向电声扩声系统让更多人听清楚的需求过渡，大家选择了这种最优的性价比高的双声道立体声扩声方式。目前国内剧场的传统扩声主要以左中右主扩声系统为主，不管演出形式的变化，声音与观众的关系始终不会发生变化。这种方式一直存在弊端，就是左边的观众只能听到左边扬声器组的声音，右道的观众只能听到右扬声器组的声音，我们实际上只有中间少数位置的观众能感受到虚拟的完整的舞台场景声场的声音。如今我们在这方面有了新的突破，利用沉浸式声音设计，我们已经有能力让大部分的观众感受到完整的舞台场景声场的声音，提升人们对声音品质的追求，技术发展与市场对听音体验的需求结合将是下一个趋势。

2.沉浸声技术的应用

2.1.分析L-ISA沉浸声系统在主题剧院中的应用

首先简单介绍一下主题剧院的概念，一般在建设一座主题剧院时已经将项目定位为，专门为一部舞台剧或者秀量身定制的演出场地，通常在主题剧院建设之初必须先有舞台的提资要求，对于剧院的形状、长度、宽度、高度，下挖基坑的深度，建筑顶部的载荷等等，都对建筑设计院可以有明确的要求。在这些定制化的要求里还有一个重要的提资条件就是音响系统安装条件。音响设计者在音响系统设计方面有很大的自由发挥的空间，可以结合舞台空间和剧情发展的推进量身定制扬声器的布置方案，并且通过在音响设计软件的虚拟空间中模拟声场环境提前计算扬声器数量和安装位置，最终将音响安装条件提交给建筑设计院。这种方式可以让音响设计者尽可能的满足完整的舞台场景声场的听音体验。

笔者将以在法国狂人国观看的演出《最后的荣耀》-LeDernierPanache实例介绍L-ISA沉浸声技术的系统应用创造出新的听音体验和观演关系。

图5 《最后的荣耀》现场照片

《最后的荣耀》是在狂人国主题公园中创作的设计风格最大胆的一场表演，是一个观众面积直径40米，场地高度15米的360°圆形定制剧院，利用观众席的转台移动技术打造出了一个旋转剧院，2400名观众在多感官层面完全沉浸于故事当中，慢慢旋转观看七场不同舞台上的演出[2]。

在这个演出中需要解决的问题是七场不同舞台上的演出，如果按照传统音响设计方案，我们首先需要7套主扩声扬声器系统，当观众旋转到每一个舞台的正前方，到位后才能开始演出，而且不能保持舞台之间通道上的声音延续性。

在这种观演形式下，L-ISA系统得到了最大的发挥，24组包含两个 ARCS Focus和一个ARCS Wide线声源阵列的音箱以15°的角度排列成一个圆圈。并配合低单扩展和前方补声实现了超现实声音解决方案[2]。

前面提到，L-ISA处理器接收每个通道的推子处理的输出，为每个扬声器或扬声器组创建信号馈送，提供64个扬声器发送。在信号处理上可以同时处理96个多维层的声源通道。通过L-ISA系统的多通道信号处理功能，它的技术解决方案将随着舞台与观众席旋转变化的同时实时的跟踪声像平移，从24组线声源阵列音箱中淡入淡出的平滑过渡，让观众不管面对的是哪一组音箱，始终正对着声源方向，从而获得身临其境于声音变化并全然不知声音过渡的体验。

这不仅仅只局限于改变了传统的观演关系，让每幕舞台结束后，不用等待旋转切换到下一个舞台再起音乐，而是声之间的无缝衔接。这将给演出形式提供更加自由的发挥，让舞美设计师不再因为声音设计而局限于镜框式舞台的观演关系，用技术的发展丰富未来艺术表现的新形式。

图6 《最后的荣耀》模拟分析图

2.2.分析L-ISA沉浸声系统在现场演出中的应用

新一季的浙江卫视音乐栏目《中国好声音》的录制在嘉善演播厅中，著名的音响设计师金少刚老师将《中国好声音》的音响设计带到了全新的水平，融合了L-ISA超现实音效技术带来了现场令人惊叹的沉浸式声音场景。笔者有幸参观录制现场并得到现场音响系统工程师周凤钦老师的全程指导，下面将以《中国好声音》实例介绍沉浸式音响设计在现场演出中的应用。

图7 《中国好声音》现场照片

《中国好声音》的录制现场是在一个大型的室内空间搭建的，环境是非常封闭的，每个出入口都设有声闸，与外界的声音是完全隔离的。为了保证最顶级的音响效果，金少刚老师的设计团队最终选择L-ISA沉浸声系统，这是国内首次使用沉浸式L-ISA系统，音响系统工程师周凤钦老师在SOUNDVISION中对场地精确建模，帮助金少刚老师构建最佳的解决方案。最终设置包括正面5套K2线阵列扬声器组，每组9只KARA扬声器用舞台上方的主要L-ISA场景系统，两侧额外布置了2组8只KARA线阵列扬声器组用于扩展覆盖主要L-ISA场景区域外的观众看台区域，对于低音的配置，吊挂了6只KS28排列在一起的超低频扬声器配置，位于中间场景线阵列扬声器组的正后方。周凤钦老师介绍，通过对两个阵列进行仔细的时间校准，他们在整个观众区域实现了出色的一致性，并且对舞台区域具有良好的反抑制性。这种扬声器的设置不仅实现了金少刚老师设计团队对声音场景完整覆盖的追求，而且还为场地提供了三维空间的基准系统，周凤钦解释对于传统的左右声道扩声系统，从前到后很观实现线性声压线和频率响应。然而，L-ISA技术解决了这个问题。

现场PA调音师徐振老师给我们讲解L-ISA基于对象的定位来强调乐团中乐器的位置，这对增强乐团与观众之间的联系起了很大作用。当徐振老师给我们演示L-ISA系统现场处理人声音轨的时候，许多学员都惊叹道，他们都感受到了不同，L-ISA让我们听到了每一个细节，虽然只是播放彩排录音多轨文件，在没有演员和乐队的舞台上，我们清晰地感觉到一个虚拟舞台的现场，感受到演员在舞台上走动。徐振老师一边讲解一边演示，我们听到演员的演唱声音在正面5组场景扬声器中从左至右走动的平滑过渡和精确定位，然后由后往前，演员的声音在整个空间发生了明显的变化。它超出了我们所有人的期望，一切都按照金少刚老师团队预期的方式发挥作用，他们是一群伟大的人，利用这个极好的机会，突破界限，呈现出这些令人印象深刻的沉浸式音景，这是沉浸式音响设计在中国的里程碑，希望将来能把沉浸式音响设计应用到更多的地方，让更多人感受到技术发展带给人们听觉的享受。

图8 L-ISA软件基于对象定位的控制界面

1.新建剧场待解决的问题

从商业运营方面分析，近年来，随着经济实力的增长，全国各地纷纷兴建了一大批功能完善、设备完备的演出剧场。而与此同时，全国剧场发展也存在着一些问题，缺少专业的音乐剧剧场。为了满足商业多功能运营需求，大部分建造的都是综合性剧场。从不用扩声的自然声歌剧到需要扩声的戏剧、舞蹈、音乐剧使用的是同一个场地，甚至加了反声罩可以演交响音乐会，取下反声罩可以开会。剧场是演出的载体，是实现演出的必要条件，不同的演出形式对剧场有不同的技术要求，而传统的技术并不能改变整体建筑声学去满足不同的演出形式，这对演出的艺术效果和观众的观演体验有着巨大的影响。

图9 L-ISA软件混响计算的控制界面

从技术方面分析，在国内传统的剧场中，音响工程师都只能通过远离舞台表演区域的音响系统来对舞台上的表演进行混音操作，并默默地忍受着。随着演出制作中视觉元素的日益扩张，音箱反而离舞台更远了——隔离了艺术和艺术家。将线阵列吊挂于舞台的两侧，这种当前的系统配置方式导致了音箱和实际声源的分离。由于每组阵列只能覆盖有限的观众，因此必须将大多数声源发送到所有阵列才能弥补这种缺陷。即使音色没有问题，但这种近乎单声道的声音再现缺乏宽度和深度，并会导致混音中乐器之间的频率干扰和观众席中扬声器之间的干涉。任何立体声的音乐内容只有在中间极为狭窄区域的观众才能感知到，而声音则定位到舞台两侧的线阵列——而不是舞台上的表演。

2.L-ISA系统在音乐剧剧场应用的设想

音乐剧是一种多维艺术形式其核心在于音乐，一个音乐剧主要以扬声器扩声为主，需要通过真实地捕捉和还原现场表演者和乐队所有微妙和动态的声音。让观众在一个充满细节的音乐剧场中感受声音场景，用音乐感动所有听众，所以音乐剧是一个对剧场扩声要求非常高的一种演出表现形式，对剧场建筑条件也有着严苛的要求。

2.1.音乐剧剧场建筑条件

对于剧场音响设计首先需要考虑满足多少数量的观众，剧场建筑设计规范中对剧场建筑规模划分为小型（800座席以下），中型（801~1200座席），大型（1201~1500座席），特大型（1500座席以上）[3]。在观众座席的选择上，从运营角度考虑座席越多数量能更多售票，但是太多座席又将影响观众体验，还要考虑当地市场需求，为了达到平衡，一般在剧场建设之初需要进行可行性分析，在这里我们不做具体分析。北京天桥艺术中心作为国内成功的音乐剧专业剧场案例，下面仅以北京天桥艺术中心1600座席作为参考，计算L-ISA扬声器系统覆盖和数量依据。

同时，还需要考虑剧场台口尺寸，镜框式舞台的台口宽度、高度和主舞台的宽度、进深、净高等均与演出剧种、观众厅容量、舞台设备、使用功能及建筑等相适应[3]。音乐剧适用于镜框式舞台，观众厅容量以北京天桥艺术中心1600座席作为参考，台口宽度标准适用于：16~18m，高度标准适用于：10~12m。实际北京天桥艺术中心台口尺寸为宽度16m，高度10m，完全符合剧场建筑设计规范。下面剧场建筑设想台口是一个类似于机械假台口的装置，可以垂直升降，以10m高度作为基准点参考的机械升降结构并且可以暗装音箱，我们可以简称它为“音桥台口”。

2.2.音响剧剧场应用L-ISA系统

正面系统是L-ISA沉浸声方式解决方案的首选配置，我们首先需要考虑布置正面5组场景扬声器系统在现有的建筑条件下能否得到满足。

按照1600座席均匀声压级覆盖，满足文艺演出类扩声系统声学特性一级声压级标准要求，请教华汇（L-ACOUSTICS）技术总监周凤钦老师，经过SOUNDVISION模拟计算5组场景扬声器每组需要9只KARA扬声器。单只扬声器宽度0.73m，高度0.25m，每组扬声器高度为2.25m。那我们只需要做一个宽16m，高3m的音桥台口，可以将5组场景扬声器在现有的建筑条件下均匀等分地完美融合进去，当然考虑中央低音配置和字幕屏的需要我们可以将音桥台口高度增加也没有问题。

暗装着5组场景扬声器的机械升降音桥台口，让我们获得均匀覆盖的同时还有一个优势，当我们很多音乐剧在台口高度上经常设计为8m，我们可以很轻松的调整扬声器整体高度，这对于声音来说将会更加有利，它能让扬声器更接近舞台和演员真实的音源。

图10  SOUNDVISION覆盖对比模拟图

正面场景扬声器系统提升了观众席中大部分人的体验，还可增加扩展系统安装在两侧八字墙，扩大声音场景，从而延伸演出区的声音，这个作为可选方案不作多的介绍。另外，附加的系统还有补声、延迟、环绕等用来完成覆盖和增加包围感和沉浸感的扬声器，这些和传统的扬声器布置方式一样， 也不作介绍了，它们主要的区别在于信号的处理。

2.3.总结

对于观众体验而言，在应用L-ISA沉浸声的音乐剧剧场与传统立体声的剧场在听觉体验上有巨大的差异。L-ISA系统使用分布在舞台整个宽度上的线性扬声器阵列拓扑结构，依靠于重叠覆盖，解决了传统扬声器相位声干涉问题，改善了整体听音区覆盖的宽度，让更多听众听到舞台上所有细节的声音。

对于调音技术而言，利用L-ISA技术改善乐队和人声的层次，让乐队和人声精确定位和分离，让人声变得更易理解，给乐队创建壮观的声音场景。还可以运用BlackTrax动态追踪系统，让调音师能够准确地定位声源和追踪舞台上的表演者，最大限度地减少调音师现场手动操作的工作。

对于艺术创作而言，每个声音目标的属性都是独立于扬声器布局而定义的，所有整个混音可以从场地到场地的是一致混音效果，所听即所得，给音乐创作提供了最自由的发挥。

对于商业运营而言，利用L-ISA和电子可变混响共用扬声器系统的方式，不仅能够满足大部分电声演出类型的需求，更增加了沉浸感和改善了声音品质，对观众的观演体验也产生了巨大改变，沉浸声技术会改变人们对声音品质的追求，这些将最终体现在影响经营的效果。

[参考文献]

[1]L-ACOUSTICS官网；

[2]L-ISA官网；

[3]JGJ57-2016剧场建筑设计规范；

[4]图5和图7为作者本人拍摄，其它图片均来自L-ISA官网。