深度解析 | 民族歌剧《山海情》的沉浸式舞台扩声音频系统！|山海情|扩声|民族歌剧|沉浸式|调音台|音响

《山海情》是国家大剧院在2022年推出的原创民族歌剧，由中共北京市委宣传部、中共福建省委宣传部、中共宁夏回族自治区委员会宣传部、国家大剧院联合出品，于2022年国庆期间首演，向党的二十大献礼的一部作品。

继2022年首演圆满成功后，于2023年3月8日，《民族歌剧〈山海情〉中的音响创作》研讨会在国家大剧院召开，此次研讨会由国家大剧院和中国舞台美术学会共同主办，广邀音响行业专家20余人共同参与研讨。会议针对其中的音响创作，分别从扩声系统搭建、音效设计、前沿技术应用、剧场系统设置等方面展开讨论，总结了《山海情》的音响创作经验，为2023年《山海情》第二次演出打下了坚实的基础。

《山海情》已经连续两年在国家大剧院为观众带来精彩绝伦的演出，均使用了L-Acoustics的L-ISA沉浸式扩声系统，同时这也是国家大剧院自制剧目中的首次采用。

在音乐创作上，《山海情》结合了西方音乐剧的模式，吸收了宁夏“花儿”等民间音乐元素，打造了一部具有鲜明的地域特点与民族音乐风貌的现代歌剧。为了让歌剧版的《山海情》在艺术表达上更加丰满、更有张力，并符合当代审美的舞台视觉效果，由音响设计何飚带领的音响团队在充分考虑了艺术表达需求、场地条件、设备条件等情况下，为该剧设计了一套L-ISA沉浸式的舞台扩声音频系统。

借此机会，就以《山海情》2022年首演为例，接下来将通过本文解析《山海情》沉浸式舞台扩声音频系统的构成、制作思路和实施方案，并列举目前国内外已有的歌舞剧沉浸式案例。

一、剧目扩声需求概述

二、场地情况分析

三、沉浸式系统应用综述

四、扩声系统

五、调音台系统

六、拾音系统

七、追踪系统

八、结语

一、剧目扩声需求概述

《山海情》由孟卫东作曲、易茗编剧、吕嘉指挥、王筱頔执导。音乐创作上充分融入了歌剧的艺术特点，以及宁夏地方的民族音乐元素。在声音的艺术表达方面有以下几个需求：

1. 可满足音频大动态需求

因为该剧既有气势磅礴表达开荒拓土的大场景，又有细腻丰满的个人情感表达。因此音频系统需要满足“大气不躁、轻声可闻”。

2. 可满足演员大范围移动，音画同步的需求

演员在舞台上大范围移动时，为了让观众有更加沉浸的体验，演员的声音需要跟随位置进行适当的移动。

3. 调音台系统可完全的镜像备份

为保证演出的安全进行，调音台系统需要保证万无一失。

二、场地情况分析

本次演出场地为国家大剧院歌剧院，该场地观众席共2207座，观众席长30米，宽25米，共分为4层，高度差为19米。观众席区域混响时间为1.6秒。舞台表演区域宽18米，深40米。原本其音频系统为左中右制式，同时具有拉声像扬声器位置，所有扬声器均为暗装。舞台前部具有单点承重为150千克的吊杆，可以用来外挂设备。侧台具有灯光吊笼，侧目杆等可以进行设备的安放及吊挂。

三、沉浸式系统应用综述

根据剧目需求及场地条件，本次沉浸式系统采用了明挂及暗装相结合的形式，并辅以追踪系统对演员进行追踪，自动分配音频位置信息。本次所采用的沉浸式舞台扩声音频系统主要包含以下几个大的系统模块：

1. 沉浸式扩声系统

其中包含扬声器、功率放大器和信号处理器三部分。

2. 调音台系统

其中包含主备主扩调音台和监听调音台两个子系统（SD5作为话筒检查监听，不接入返送系统）。

3. 拾音系统

其中包含了乐队拾音、演员无线拾音两个子系统。

4. 追踪系统

其中包含了追踪服务器、信标捕捉器和追踪信标三部分。

然而，相比于传统的左中右扩声系统，本次使用的L-ISA沉浸式的扩声系统主要有以下4个优点：

1. 更少的干涉（梳状滤波）情况

在立体声或左中右的扩声系统当中，扬声器组间的相关性比较强。以立体声制式为例，左右声道中含有比较多的相同成分，以制造声音在中间的“感觉”。但实际上，由于这些相同成分的存在，往往会产生梳状滤波效应，对于刚好处于特定位置的观众来说，某些信息发生了不必要的增强或衰减。而沉浸式系统当中由于每个扬声器组的信号相关性很弱，自然就减少了产生干涉的可能。

2. 更广泛的“音画一致”观众区域

在立体声或左中右的扩声系统当中通常只有中间位置极小区域的观众可以获得“音画一致”的观感。

而在沉浸式当中观众席“音画一致”的区域更大。这与上一点中提到的信号相关性和梳状滤波效应有着非常强的关系。

3. 基于对象的混音模式

同时还可以接入第三方控制系统，例如本次演出所使用的BlackTrax追踪平台，通过rttrp协议连接。这一部分将会在第七章-追踪系统当中详细进行介绍。

4. 空间引擎（Room Engine）的应用

在L-ISA沉浸式系统当中，自带的“空间引擎”（Room Engine）是系统的一大亮点。调音师或制作团队对于声音的控制，从原来的1.5维空间提升到了三维空间，并可藉由追踪平台对于声音对象进行自动处理。更重要的是，“空间引擎”可以塑造“空间”，并在不同“空间”中快速切换（例如屋内谈话的场景与开阔的山坡场景当中的空间切换），让观众更加的沉浸到对应的场景中去。

需要注意的是，在本次沉浸式舞台扩声音频系统当中，环绕系统并未直接接入沉浸式系统。环绕音效使用了国家大剧院歌剧厅原有的环绕系统。在节省了搭建时间的同时，也大大降低了制作成本。

由于现代演出当中，音频系统当中可以接入和处理的通道越来越多，调音师这一工作以从原来的单纯混音进化为对于声音素材的现场制作。因此，一些必要的“辅助”系统变得越来越重要。

上文提到，在立体声和左中右制式下，调音师对于声音位置的调整仅为1.5维空间，横向左右为一维空间调整，而纵深则是通过音量大小、混响效果以及其他一些例如均衡、压缩等进行调整，但考虑到实际操作当中的复杂程度，往往调音师并不能够对多个目标进行较为准确的实时操作。

而在沉浸式当中，留给调音师和导演的发挥空间从1.5维跃升成为三维空间，不仅仅包含了左右信息，还有上下及前后信息，对于现场调音工作来说，在手段更加丰富的同时，也带来了更为繁杂的调整。

通常来说，在这种情况下整个团队可以通过多次的排练、预演，通过对重点位置，重点章节进行编程调用来满足艺术创作和保障演出安全的需求。但这对于演员和音频团队来说，要求非常高。另外一种更为高效的方式，就是自动化空间位置信息处理，调音师只需专注于对于音质和音量平衡的把控，声音的空间位置信息和调整，交由追踪系统平台和沉浸式音频处理器来共同完成。

四、扩声系统

扩声系统共使用各类型扬声器76只，所有功放均接入了L-Net通过L-Network Manager软件进行监控。场景建模则使用了业界最先进的3D建模软件SoundVision，对声压级，覆盖等情况进行精确的模拟和预测。下文将按照扬声器的功能类型，分别做简要说明。

1. 沉浸式系统

本次使用的沉浸式核心处理器为L-ISA Processor处理器，软件控制使用L-ISA Controller，调音台控制连接则使用L-ISA DeskLink协议，与BlackTrax追踪系统间通讯则使用RTTrP-M协议。

处理器为沉浸式扩声系统得以实现的核心硬件，在输入输出上需要有较多的通道，L-ISA Processor二代可实现最多128个音频输入，128个通道输出。而在本次的《山海情》歌剧表演当中，使用了两台L-ISA Processor做主备处理，保证演出的安全顺利进行。

Frontal场景扬声器共7组，其中吊挂的5组，由40只Kara扬声器组成，每组8只，覆盖所有听音区域。在L-ISA沉浸式当中，其理念是每一组扬声器应当覆盖尽可能多的听音区域，每组应至少覆盖观众席的80%。这与传统的扩声当中强调音箱指向性的做法不同，其原因是前文所提到的扬声器信号相关性变弱，声音的清晰度受到梳状滤波效应的减少。所以声景扬声器选择了水平覆盖角为110度的Kara。

除了吊挂的主场景扬声器，在八字墙内还替换了原始固定安装的扬声器，上层左右各使用3只dV-DOSC组成的扬声器组，下层左右吊挂5只dV-DOSC，作为Frontal场景扬声器的左右扩展声道，dV-DOSC的水平覆盖角达到了120度，同样可以尽可能多地覆盖到观众区域。

2. 补声系统

由于沉浸式吊挂的5组Kara在位置上虽然可以覆盖前排观众，但位置略高，台唇位又不具备放置前补扬声器的条件，所以音响团队经过测试，结合现场听音效果，在台口两侧各使用了3只A10扬声器，接入立体声信号，作为前区补声并起到拉声像的效果。同时也可作为演出最终的备份系统。

3. 返送系统

舞台返送
为了令视觉效果达到最佳，在舞台上并未使用传统的地面返送，而是使用了Syva+Syva Sub的组合，垫高在台口及假台口位置，一共四组Syva+Syva Sub使用立体声信号，覆盖整个舞台。
指挥及首席小提琴手返送
在乐池内，乐队指挥和首席小提琴手各配备了一只5XT使用单声道信号作为返送。在返送的选择上，由于乐池内本身部有多只拾音话筒，且空间有限，在返送和信号的选择上，都遵循了极简的原则。
合唱返送
在侧台还有由30人组成的合唱队，合唱队也使用了5XT作为返送，使用单声道信号。
候场返送
在舞台两侧吊笼上，还各吊挂一只高达尚A15扬声器作为候场返送。

4. 环绕声音效系统

环绕声音效通过调音台系统直接接入到了大剧院的环绕声系统。充分利用了现场设施。

五、调音台系统

本次的调音台系统使用了两张Q7作为主备调音台。两张Q7与现场5个SD-Rack接口箱通过光纤环路相连接，在同一个光纤环路内，两个调音台可以任意的拾取所需的信号。2个SD-Rack放置于上台口台侧，主要应用于无线话筒信号的输入；乐池内放置有1个SD-Rack用于接入乐器信号；调音位放置有1个SD-Rack用于周边设备接入；最后在下场口侧台放置1个SD-Rack作为调音台系统到功放的输出接口箱。

值得一提的是，两张调音台本次并非使用的镜像备份。而是一张作为沉浸声混音（信号A），另一张取同样的输入信号，进行立体声混音（信号B），所有功放输入模式选择为A+B。在正常情况下，功放将采用由SD-Rack输出的信号A，当主信号出现问题时，会采用信号B，保证演出安全进行。

六、拾音系统

演出过程中，所有演员采用的是SHURE、森海无线腰包发射机搭配DPA领夹话筒的拾音方式进行拾音，领夹话筒采用全指向话筒，佩戴在演员额头位置，通过演员头发隐藏话筒线缆进行佩戴。佩戴在额头位置的全指向领夹话筒可保障声音拾取的一致性。

现场所用无线腰包拾音通道数量超过100通道，无线系统选用了SHURE Axient Digital和森海6000数字无线系统，其中森海赛尔6000系列具有LR模式，能够保证在高频干扰环境中，进行误码矫正和音频误码掩蔽技术，确保音频信号的正常传输。数字无线系统可做到等间距布置安全频率点，在现场紧张的射频环境中有效节约频谱资源，结合频率规划软件，音响团队为现场所有无线通道均设置了主、备安全频率点使用。同时，在音质方面，数字无线系统在无线传输过程中无任何压缩，保障了拾音环节声音的清晰度。

对于多通道的无线话筒拾音应用，保障无线信号稳定、频率使用安全是重中之重。在无线系统链路设计上，主要节点均采用冗余方案，包括天线合并器、天线分配器射频A、B链路均采用独立设备进行射频信号合并与分配，保障系统安全。

同时，音响团队在现场架设了一套SHURE Wireless Workbench无线话筒频率监控系统以及频谱管理器，全天候对现场射频环境信息进行采集与分析，及时调整使用频率，同时对无线话筒音频信号、电池工作电量进行演出监控，保障演出过程中无线设备的安全应用。

现场合唱分为两组，一组需要在台上表演，另一组则是在侧台演唱，台上组使用无线腰包搭配领夹话筒拾音，侧台组则使用Schopes有线话筒进行拾音，乐队使用的也是Schopes心形指向话筒。

七、追踪系统

作为国内首个使用BlackTrax动态追踪系统的原创民族歌剧，是前沿科技与传统舞台剧的碰撞与结合，看看会擦出什么不一样的火花。大型歌剧都以庞大的舞台布景设计、灯光色彩运用、视频回放等等多种手段创造不同的情景环节和空间转换，运用不同的视觉效果配合演员的对话，带领观众进入剧目的氛围中。BlackTrax与L-ISA系统相结合，将会给观众带来不一样的听觉冲击。

BlackTrax系统采用红外线光学定位技术，配合计算机视觉算法，从而获得稳定且高精度的追踪效果。采用三角定位的方式，当任意一个追踪器，可以被任意两个传感头捕捉到时，就可在空间当中定位。

BlackTrax红外线传感器，具有高刷新率的捕捉速度和全局快门精确捕捉快速移动物体的能力。BlackTrax追踪器，具有体积小、佩戴简单、续航时间长等特点，每一个追踪器上可以接入3个红外线追踪点，并以100Hz的频率向外发射特定波长的红外光，这种位置捕捉方式有着精度高，追踪速度快的特点。在演员或物体移动速度超过设备移动速度时（例如电脑灯旋转速度小于物体移动速度），其内置的预测补偿算法，可以提前预测行动轨迹，令设备与追踪物体同步。

BlackTrax服务器是整个系统的中枢系统，负责数据运算和协议输出，所以追踪信息将会通过实时追踪协议RTTrP传输到L-ISA系统，里面包含各个追踪物体的追踪信息，包括ID标记、追踪点位置、中心位置、速度、加速度等多种信息。

硬体设备进场前，只有不到两天的时间整理图纸和设计系统。经过与各个工种的讨论和交流，最终确定了整个舞台的结构和机械运动，同时了解演员的走位，这让我们在布置传感器时更加有针对性。Wysiwyg负责红外线传感器的设计，同时能够提供传感器的安装位置、安装角度、覆盖面积以及模拟覆盖画面等多项数据，这些数据都能够帮助在实际安装中，一一对应数据来辅助安装传感器。

剧院Wysiwyg透视图

台口位置传感器覆盖图

整个舞台台口宽度约为20米，深度约25米，总共使用了13个红外线传感器覆盖整个舞台区域，我们把整个舞台分成了前后两部分进行覆盖，分别是台口到主舞台部分和弧形LED屏幕后方。主舞台部分共使用了8个传感器进行覆盖，分别在耳光室、假台口、第一道幕安装了对应的传感器。后区部分分别在顶部的灯杆、第三道幕、第四道幕分别安装，提供了整个舞台区域的全面覆盖，无论演员走到哪里，都能够被BlackTrax系统捕捉。

演员和导演都比较关心如何佩戴追踪器，演员在不同的情节中，需要更换对应的服装。参照国内外的方案，无线腰包可以隐藏到演员服装内，同时把两个红外线的发射头固定到演员衣领后方的两侧，两个发射头非常细小，这样既不会影响演员的造型和表演时的动作，同时兼顾了追踪系统的稳定性和精度。

八、结语

近年来随着科技的进步，观众欣赏水平的提高，沉浸式舞台系统已经逐渐走向主流的趋势。相较于原来的比较注重视觉效果，目前音视频的重要性逐渐提升到了同一档次。音频沉浸式的应用与发展已经驶入了快车道。

同时我们需要注意的是，所有的技术手段都应该为了艺术表达和观众服务。虽然在效果上，沉浸式的系统会优于传统的立体声或多声道扩声，但在实际应用当中，也需要考虑到多方面的因素，例如表演形式、制作单位需求、场地条件、落地团队实力以及制作预算。

我国目前在沉浸式音频演出制作方面还处于起步阶段，还有很多导演团队、应用团队以及设备租赁商没有真正地了解和应用沉浸式音频系统。与此同时，国内外的演出场地内，仍大部分以传统扩声制式为主。所以在国内我们可以看到完全沉浸式音频的演出目前还只能停留在实验性的阶段，并不具备普及条件。而像本次《山海情》演出当中，沉浸式音频与传统音频制式配合，通过制作团队和应用团队对于沉浸式音频和传统音频系统的应用经验和深入了解，达到了比传统扩声系统更好的效果。在使用了更先进的技术的同时，平衡了制作时间和成本。在目前阶段可以说是从传统音频扩声到沉浸式应用过渡时期比较好的应用模式。

在系统的选择上，我们应该尽量考虑到系统的完整性、易用性及开放性。在《民族歌剧〈山海情〉中的音响创作》研讨会上，大家也一致认为国家大剧院原创歌剧《山海情》作为在剧院内使用沉浸声系统的实践案例，对将来的剧院建设和剧目制作起到了良好的尝试作用。

正如中国舞台美术学会音响专业委员会主任韩宏志先生在研讨会中谈到：“国家大剧院原创歌剧《山海情》作为在剧院内使用沉浸声系统的实践案例，起到了非常好的示范作用，可见这个剧目的音响团队付出了巨大的努力和探索，沉浸声的音响扩声系统是音响行业发展的一种趋势，如何更好的在剧目中使用先进的技术，让技术为艺术服务好，是我们所有从业人员都应该思考的问题。”未来已来！希望在以后会有更多精彩的和多类型的艺术演出出现！

出品：中共北京市委宣传部、中共福建省委宣传部、中共宁夏回族自治区委员会宣传部、国家大剧院

制作：国家大剧院

指挥：张国勇

导演：王筱頔

舞美设计：季乔

服装设计：阿宽

灯光设计：邢辛

多媒体设计：胡天骥

音响设计：何飚

形体设计：山翀

化装设计：田丹

道具设计：金继峰