国庆70周年天安门广场地区音响系统的设计方案及实施
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作者:江小婳 姚石 莫皎平 吕兆明 张雪峰 张长征
编者按：
为庆祝中华人民共和国成立70周年，举行了庆祝大会、阅兵式、群众游行、群众联欢、文艺晚会等一系列的庆祝活动，展示新中国成立70年来取得的辉煌成就和时代风貌，从而激发全民的爱国热情，增强民族自豪感、自信心和凝聚力。在这些精彩瞬间呈现的背后，蕴含着科技对艺术的支撑。本期特辟“国庆70周年专题”，从现场制作到电视直播，全面解析灯光、装置、舞台空间等舞美艺术创意，音频系统、视频系统的设计、实施及技术保障，特别是新技术的应用，从中可以管窥中国演艺科技的创新成果和发展水平。
[摘要]阐述中华人民共和国成立70周年庆祝活动中天安门广场地区音响系统的设计理念、系统方案、建设规模、产品应用，并比较了与以往类似活动的差别。
[关键词]音响系统;天安门广场;拾音;扩声;传输;控制;制作
文章编号：10.3969/j.i.ssn.1674-8239.2019.11.001
10月1日上午，庆祝中华人民共和国成立70周年大会在北京天安门广场隆重举行，随后举行了20余万军民以盛大的阅兵仪式和群众游行（见图1）。当晚，举行了群众联欢活动。
为服务一系列的庆祝活动，相关单位在天安门广场和周边区域原有音响系统的基础上，根据活动需要，搭建了一套专用的音响系统。该系统在活动中主要承担如下任务：
（1）拾取现场所有声音元素;
（2）制作国际声公共信号，供新闻媒体向全国、全世界转播;
（3）为现场不同区域、需求提供定制化扩声服务。
笔者作为曾经参与2009年国庆60周年庆祝活动、2015年中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年纪念大会和本次庆祝大会音响系统的设计、运行保障团队的成员，就本次庆祝活动的音响系统在系统架构、建设规模、产品应用，以及与以往天安门广场庆祝活动中使用的音响系统的区别和变化进行解析，并分享设计思路和感悟。
1本次庆祝活动特点及对音响系统的需求
本次庆祝活动在活动流程、场地规模、受阅部队规模、活动参与人数、观礼人数等方面都远超历次活动。因此，对音响保障方面提出了更多、更复杂的新要求。
1.1阅兵仪式
本次庆祝大会的阅兵承载着全面展示70年来国防建设和伟大成就等内涵。仪式上共有15个徒步方队、32个装备方队，近15000名官兵、580台装备接受检阅。总体上，比国庆50周年、国庆60周年、抗战胜利70周年庆祝活动规模更大;受阅部队沿东长安街一线排列，队尾延伸到建国门桥西侧，较之前历次阅兵活动延长了近1km（见图2）。
受阅部队排列的沿线都需要配置音响系统，一方面，需要为受阅部队和检阅车上的首长提供现场扩声服务。另一方面，为每个方阵设置拾音设备，拾取受阅部队的口号声，以及脚步声、战车轰鸣声等环境效果声。
由于历史原因，长安街沿线只有东单路口以西、西单路口以东范围内的路灯具备承载能力，可以承受特大型声柱的安装重量;东单路口以东区域无法结合路灯固定安装特大型声柱，需要临时架设扬声器系统。同时，相关系统设备的信号通路、供电通路等也都需要临时架设（见图3）。
1.2群众游行
对于10多万各界群众、70部彩车组成的群众游行活动，其队伍的规模、编排均超越以往国庆活动，分为三个篇章，每个篇章内别开生面地设计了若干不同的情景表演活動（见图4）。这对音响声效配合方面也提出了更高的要求。
为了完美呈现这些创意和演出场景，群众游行导演组特别编配了大量的乐曲、演唱、声效等元素。和部队的分列式行进不同，不同的游行方阵、情景表演的演出面积、行进速度、表演时长各不相同，对现场拾音、扩声、还音都有着个性化的要求。
1.3广场各功能区的布置
除受阅部队数量增加、游行规模扩大以外，与以往历次国庆活动最大的变化是在天安门广场的布置方面。广场搭建起“红飘带”主题景观，广场东西侧路上空悬挂70个大红灯笼与其呼应（见图5）。此外，庆祝大会设置了1500人组成的军乐团和3000人组成的超大规模合唱团，还有取代以往在广场上翻花组字方阵的是6片临时观礼台和上万名观礼嘉宾。
“红飘带”是天安门广场上设立的大型景观雕塑，长212m、高16m，环绕在天安门广场两侧，正反面各印着中华山水画和五十六个民族同胞。“红飘带”不仅是广场上最亮眼的风景之一，也兼具极强的功能性，6块LED大屏幕嵌套其中，让现场观礼的观众都能感受到浓厚的庆祝活动氛围。受“红飘带”的影响，靠近飘带的观众除了听到附近扩声系统的直达声以外，也将同时听到从飘带表面反射声带来的延时干扰。因此，在设计阶段要对观礼台不同区域的声场特性进行有针对性的模拟和分析，并保证扩声系统在不同的区域中能实现有针对性的“个性化锎试（见图6）。
广场以中心线为界，东西两侧各设置有3组高低不同的观礼台，其中，东、西侧低区观礼台紧邻军乐队和合唱团，两侧中区观礼台前排的观众与军乐队和合唱团的距离也在10m以内（见图7）。因此，军乐队和合唱团的拾音系统很容易受到服务于观礼台观众的扩声系统的干扰从而产生反馈，同时，为观礼台嘉宾提供的现场解说扩声和其他效果扩声也会被军乐队和合唱团的拾音传声器接收到。
1.4联欢活动
联欢活动的编排更加突破传统。整场联欢活动中没有启用任何一位专业的歌唱演员，所有歌曲全都由联欢群众唱响，“去表演化“去专业化”是主创团队的编排理念。导演组调动几万人将广场演变成一个欢乐的海洋，群众的参与性是与上午庆祝大会最显著的不同（见图8）。广场全部区域和长安街（南池子至南长街区间）都是群众联欢、表演和施放焰火的区域，表演区域被不同的群众、演员分成了若干组不同的演出“小舞台”，每个小舞台在同一时刻可能组织不相同的表演，因而无法像传统的演出那样进行统一的拾音和扩声。 联欢活动组织方为每个“小舞台”都配置了独立的流动拾音和扩声系统，这些系统需要将音频信号通过音频传输网络统一汇集到晚会的主调音位。联欢晚会的演出音响系统由北京天韵星光文化艺术有限公司承接制作，制作完成的扩声音频信号传送至广场音响系统，由广场音响系统完成对城楼、观礼台嘉宾的扩声，以及节目国际声信号的制作。
联欢活动中，城楼和长安街北侧固定管理台、临时观礼台的扩声系统配置与白天庆祝大会基本相同，系统介绍时不再区别说明。
2系统设计
由于本项目的特殊性，在工程设计时，重点考虑了三方面的原则。
（1）系统稳定性。音响系统设计必须以安全稳定性为第一出发点，在改造内容、系统架构、设备选型等方面充分考虑整体安全稳定运行，满足重大政治活动的要求，做到“万万无一失”。
（2）设计合理性。设计过程充分考虑现场的实际情况和活动要求，系统设计必须保证施工能在极短的周期内实施完成，设备配置从活动需求出发，紧密围绕活动特点。
（3）设备先进性。根据近年来音频技术和行业产品的发展，从现有系统的问题、短板、痛点入手，切实改进拾音和扩声效果，与重大政治活动应有的音响效果相适应。
2.1系统范围
音响系统服务主要范围包括：天安门城楼及周边区域、长安街东起建国门桥（不含）西至西单路口（不含）的路面和周边人行便道区域、广场核心区及周边区域等。
为便于工作，将上述区域分为6个子区域，如图9所示，包括：（1）城楼区;（2）长安街以北固定观礼台及临时观礼台区;（3）东长安街（南池子至建国门桥）;（4）西长安街（南长街至西单路口）;（5）长安街中段（南池子至南长街）;（6）广场区域。根据不同需要，为上述区域分别配置有信号采集系统、信号制作系统和扩声系统等。
2.2系统组成
整个音响系统共设置以下7个功能子系统。
2.2.1音频传输网络
该音频传输网络主要负责广场及长安街沿线各类音频信号的传输、交换和监控。原有系统配置2套互为主备、基于光纤的数字音频传输网络，本次全面更新了原有系统，如图10所示。
本次建设的音频传输网络基本架构与2015年“9.3阅兵”活动所使用的网络系统基本类似，部分沿用原有系统设备，并根据本次活动的特定需求以及变化进行了相应调整。同时对部分使用超过10年的设备整体更新。
设计要求所有的音頻信号在进入系统前，均使用无源分配设备一分为二，同时接入两套数字音频传输网络，两套网络之间互不连接，相对独立工作，音频处理和存储记录设备均同时从两套网络拾取音频信号。根据活动需要，由音频传输网络负责为不同位置的调音台、音频处理设备、记录存储设备等传输不同的音频信号。
两套音频传输网络均支持不低于48bit、96kHz的采样，而且根据需要配置有模拟音频、AES/EBU数字音频、MADI数字音频和Dante等多种格式的接口。
布设在天安门广场和周边区域的数字音频传输网络早在2009年的国庆60周年庆祝活动的音响系统改造工程中已经基本成型，当时建设了一套基于StageTec作为数字音频传输网络的系统，并利用已有的模拟音频传输链路作为备份传输系统。2015年时，又新增设了一套基于LAWO数字音频传输网络的系统，与已工作6年的原有数字网络互为备份，同时保留了大部分模拟音频通路作为应急备份传输通路。
本次系统改造中，考虑到LAWO系统安装年限较短，设备保存状况较好，因此，只将工作已经超过10年的StageTec系统进行了全面更新。同时，对现有的数字音频网络进行了重新梳理和优化，并根据本次活动的需求进行配置调整和部分设备的增补。
经过两次大规模庆典活动和日常中的使用，两套互为主备的数字音频传输网络运行状态良好、可靠性满足需要。此外，考虑到现场模拟线缆的布设受到市政施工条件、工期、资金等各方面的限制，本次设计中取消了作为应急备份的模拟音频传输通道，只在部分特别重要的点位和部分机房之间设置了少量的模拟应急传输通路。
2.2.2综合数据传输网络
综合数据传输网络覆盖各机房、现场调音位、信号传输点、信号接口等全部位置，如图11所示。
综合数据传输网络承担着内部通话、视频监控、系统控制、数据信息等各类信号的交换功能。
对于国庆活动这样超大规模、超大范围、超高要求的项目，安全、便捷、灵活的信息通信和数据传输系统至关重要。以往的活动中，由于活动范围极大，现场参与的人员、装备、设施较为复杂，主控机房和其他各机房、调音位的工作人员往往无法看到现场的实时画面，也无法快捷地实现实时沟通。以往活动大多借助其他部门的摄像机画面实现主控机房对现场各个点位的实施监控，利用对讲机、临时架设的模拟电话和对讲传声器实现语音沟通，设计方希望本次改造能从根本上解决上述所有需求。因此，在音响系统覆盖范围内，设计了一套“四通八达”的光纤传输网络，基于此光纤系统，设置了一套基于TcP/IP协议的万兆带宽光纤交换网络。网络设计包括：
（1）一套分布式4K视频传输系统，可实现为天安门城楼、部分重点单位传输高质量现场直播视频画面的功能;
（2）数字内通系统，包括有线内通基站和无线腰包，可以为所有机房、现场调音位、流动工作点位提供清晰、稳定、高效的即时沟通服务;
（3）实现对现场所有数字系统、设备运行状态和技术参数的实时监控与远程操控;
（4）为军乐团指挥、受阅部队、重点发言人等区域设置视频监控网络，便于重点机房和调音位的工作人员实时掌握现场情况和大会活动进程。
在项目实际实施过程中，由于资金限制以及工作人员来不及熟悉新的通信系统，数字内通和视频监控网络并未实际购置和安装。但网络系统得以落地，为日后系统的扩展和升级保留了可实施性。 2.2.3现场扩声系统
现场扩声系统主要覆盖天安门城楼、东西长安街、广场区域等，为城楼贵宾、观礼嘉宾、观礼群众、受阅官兵、游行队伍、军乐队和合唱团等提供现场扩声服务，并根据活动需要为部队集结、疏散和指挥提供音响支持。
扬声器系统由固定安装在灯杆上的声柱扬声器和流动设置的扬声器组成。具体配置如下。
（1）广场及长安街扩声系统，是指为天安门广场区域和东西长安街区域提供扩声的系统，分别包括：金水桥南、金水桥北、南长街东和南池子西、国旗杆、广场中心、广场两侧、纪念堂两侧、纪念堂南部区域以及东、西长安街。这些区域常规设置有固定安装的特大型声柱扬声器系统，可以实现基本的扩声覆盖。由于本次活动的观礼台、阅兵方阵和游行演出区域的调整布置，还临时租赁了大量流动扬声器系统作为补充。
（2）流动扩声系统。在固定观礼台南侧共设置14组扬声器，每组配置4只全频线阵列扬声器和1只低频扬声器，为观众提供扩声。在金水桥南侧设置2组线阵列扬声器，每组配置8只全频线阵列扬声器和4只低频扬声器，为天安门城楼上的观礼嘉宾提供效果扩声。固定观礼台南侧的临时观礼台配有36组流动扬声器，每组2只全频扬声器，为观众提供扩声信号。大会堂北侧的临时观礼台配有若干组流动扬声器，为观众提供扩声信号（见图12）。
对于设置在天安门广场的临时观礼台，分别针对每片观礼台的尺寸和位置，设置若干组流动扬声器系统，和固定安装的声柱配合，共同实现对观礼台的覆盖（见图13）。
根据活动需要，东长安街扩声覆盖范围要延伸至建国门桥西侧，而主扩声系统声柱只能覆盖到东单路口，因此从东单路口往东需设置辅助扩声系统，以满足使用要求（见图14）。
辅助扩声系统采取流动使用方式。选用小型线阵列扬声器系统，根据受阅部队位置摆设，功率放大器等设备安装在扬声器附近的流动设备机柜内。现场扩声信号可由数字音频网络提供，通过Dante接口，直接送至流动机柜内的网络功放。
为军乐团、合唱团配置若干流动扬声器作为返听使用。为礼炮部队配置流动扬声器作为扩声使用。
经过与阅兵联合指挥部沟通，为了使分列式部队更好地聆听军乐，在广场东侧路以东的路南侧，设置若干组流动扬声器，与设置在长安街北的固定声柱配合，共同为部队提供扩声。
针对群众游行，在长安街设置有整齐线，在整齐线有口令发布要求，为此在劳动人民文化官东红墙附近，沿长安街南北两侧便道设置若干组流动扬声器。
为部队和游行群众的集结和疏散方便，另配置了若干套小型扩声系统。
（3）天安门城楼扩声系统。为城楼大殿和东西平台以及城楼前平台提供扩声。主要采用全频扬声器系统，设置在城楼大厅前廊顶部9只，后廊顶部8只，大厅内墙上3只，两侧东西平台墙上各2只。城楼前沿临时流动摆放56只小型扬声器，两侧平台流动配置4组流动扬声器。
为首长发言配置2组返送扬声器。
2.2.4国际声制作及多声道录音系统
基于音频系统实现现场转播国际声的制作，为各新闻媒体提供国际声信号外送服务;并利用音频传输系统实现现场第一手音频信号资料的多轨录音存留，为日后整理、制作音频节目提供素材。
制作系统配置2套大型数字调音台，并设置有独立的制作机房和监听环境（见图15）。
2.2.5传声器系统
根据庆祝大会、阅兵仪式、分列式、群众游行、联欢晚会等不同场景、活动的需求，系统配置了大量的有线和无线传声器系统（见图16）。
设计要求所有声音元素在现场直接拾取，经过现场无源分配后，分别送入两套数字音频传输网络和本地预混音设备。正常情况下，主扩声系统使用本地预混音后输出的信号，原始传声器信号可进行素材采集或特殊情况时由主扩声系统直接调用。
具体传声器的配置和使用方式，由各拾音团队和调音师自行设计，在此不再赘述。
2.2.6系统监控和视频分配系统
系统监控和视频分配系统通过综合数据传输网络实现对分布于广场和长安街沿线的各类音频传输系统以及分布在各机房的功率放大器设备的实时状态监控。为各个控制机房提供现场实时电视画面，便于工作人员操作控制。
在现场部分信号传输点或现场调音位设置网络摄像机，利用综合数据传输网络实现对现场视频画面的监看。
在实际建设时，由于资金、工期限制，网络摄像机系统并未实际采购，在实际运行保障过程中，工作人员依靠外单位提供的视频信号工作，在演练中遇到一些不便。
2.2.7内部通話系统
为方便现场工作人员沟通，在各控制机房和信号传输点设计了一套基于综合数据传输网络的数字内通系统，包括有线和无线内通。在实际工作中，受资金限制影响，本系统并未采购安装，运行保障人员利用无线对讲机、手机进行沟通，并在多个调音位之间架设了一套基于模拟音频通路的简易通话对讲通路。
3分区调音与集中调音
本次庆祝活动，观礼嘉宾分布在长安街南北两侧且数量较多、分布区域较广，如何为每一位观礼嘉宾奉献上最优质的扩声服务是困扰系统设计团队的主要问题之一。
在2015年的阅兵活动中，为了不影响军乐队、合唱团的正常工作和拾音，扩声系统有意识地降低了对广场观礼台的扩声音量，而且在部分场景下主动关闭了对部分观礼台的扩声。从现场效果看，对长安街南侧临时观礼台的影响较大，观礼嘉宾反应较为强烈。
本次系统设计时，考虑到音频传输网络的便利性，考虑将扩声系统分为以下7个子系统。
（1）天安门城楼区域，负责城楼相关区域的扩声效果;
（2）北侧观礼台区域，负责固定观礼台和长安街北侧临时观礼台的扩声效果;
（3）南侧观礼台区域，负责广场临时观礼台的扩声效果，同时与军乐队、合唱团返送调音系统协调配合工作; （4）大会堂北侧区域，负责大会堂北侧临时观礼台的扩声效果;
（5）国家博物馆北侧区域，负责劳动人民文化官东红墙以东附近区域长安街南北沿线的扩声效果;
（6）东长安街区域，负责东长安街阅兵沿线扩声效果;
（7）其他区域，负责天安门广场南区、西长安街等其他区域的扩声效果。
设计考虑在总扩声机房设置“扩声总导演”岗位，综合调配各分区信号和调音工作。在各个子系统的分区现场分别设置现场调音位，调音师在现场对本区域的扩声效果进行现场调控。
在实际工作中，除广场临时观礼台、天安门城楼、大会堂北侧和国家博物馆北侧等部分区域实现了一定程度的本地精细化调音外，其他区域的扩声工作仍然由位于主扩声机房的主调音团队完成。
对于本次活动中关于分区调音和集中调音工作，分析如下。
分区调音在理论上的效果必然优于在机房里集中调音，现场精细化调音能够为现场带来更好的扩声效果，也能最大限度地避免对周边演出拾音的干扰。为了达到比较好的扩声效果，设计将全场分隔为多个扩声区域，每个区域都配置相对完整的现场扩声系统。因此，需要为每个子扩声系统都配置至少主、备两位资深的现场扩声调音师及其技术配合团队;同时，要求所有的调音师和“扩声总导演”之间能够密切配合，协同工作。这就要求必须配置高效的通话指挥、视频监控、时钟同步等系统，而且整个团队必须经过长期的磨合、演练。然而，这些工作在短短几个月的筹备期间是很难完成的，无论从时间、团队、资金、管理等各方面都无法满足上述要求。
实际上，本次最终没有完全实现精细的分区扩声。但在主调音团队和现场工作团队的紧密配合下，部分重点区域的声效仍取得了较好的效果。
4结语
音响保障团队投入总人数超过500人，设计施工图纸220余张，使用各类传声器364支，配备调音台系统50余套，数字音频网络传输基站设备70余套，设计固定安装特大型声柱扬声器161条，其他各类扬声器约520余只，改造工程在广场及长安街沿线地下敷设各类线缆超过460km，另提供各类流动连接线缆超过100km。
這次在实际工作中，尽管没有完全实现精细的分区扩声，但在主调音团队和现场工作团队的紧密配合下，部分重点区域的声效取得了较好的效果，首次实现了现场解说、音效的全场扩声“覆盖”，在扩声效果上取得了一次新的突破。经过历次演练和国庆当天的保障工作，积累了大量的工作经验和教训，为日后其他重大活动的音响保障工作打下了基础。
伴随着绚烂的焰火，贯穿10月1日全天的中华人民共和国成立70周年庆祝大会、群众联欢等活动顺利结束，现场音响保障工作获得了各级领导的一致肯定，获得了“世界一流、历史最好”的评价。
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