1 威尼斯人剧场及声学环境
威尼斯人剧场隶属澳门威尼斯人酒店，是澳门首个主题演出场馆，也是太阳马戏团美洲以外的首个驻场演出场馆。如同美国拉斯维加斯威尼斯人酒店Ka Show剧院一样，该剧场最初是为太阳马戏团Cirque du Soleil驻场剧目《ZAiA》定制而建的。
威尼斯人剧场是秀场，也可作为多功能剧场使用，并不是传统意义上的音乐厅，共设有1 852个座位，舞台、机械、灯光和音频系统都相当复杂，是亚洲设施最完善的演出场馆之一，图1为剧场内部情况。
图1 威尼斯人剧场内前视和后视图
上演《ZAiA》时，以电声扩声为主，内部声学环境为特殊处理的墙壁及软包座椅，都具有吸声的特性，有良好的声学环境基础。2012年2月19日，《ZAiA》结束驻场演出后，被改造成可以进行商业演出、电影放映等娱乐活动的多功能剧场。
多功能剧场需要适应不同的演出类型以及电影放映的需要，其建筑声学和电声系统设计非常重要。首先要确保足够大的声压级和足够高的清晰度，使观众可以清楚地听到舞台上各种声音的细节，这通常需要良好的建筑声学设计或传统电声扩声来满足要求。另外，因音乐风格的不同而对剧场混响时间的要求也是不同的，如表1所示，例如对于电声乐队来说，需要高语言清晰度和干净的声音，这需要混响时间尽量短。为适应不同演出需要，大多数剧场一般用可移动的面板、反声罩或是可调整高低的帘幕等物理方法来改变声场的声学特性，以获得所需要的声学环境。
为了兼顾古典音乐和流行音乐的演出，威尼斯人剧场在2013年安装了一套“电子声罩”Constellation系统，采用电声的方式改变房间声学特性，改变剧场内的早期反射声和晚期反射声，并控制频响、延时和平衡，从而使近次反射声增强、延长混响时间，同时混响时间在更大范围内可调，实现舞台声罩的效果。此系统极具创新意义，目前在全球安装有70多套。
2 Constellation 系统
简单来说，Active Acoustic(主动声学控制)处理声音的方式分为两种。
用布置在剧场内的传声器拾取各点位置的声音，包括传声器拾取扬声器声音产生的“固有回授”，经处理生成所需要的声学环境，从而改变(延长)混响时间，称为非并行(non-in-line)或称再生声场(regenerative)系统。Constellation使用矩阵式单一特性的混响器，并保持功率随频率变化恒定，以保持系统稳定。对于每一个频点混响器是一个酉矩阵。
利用离舞台最近的传声器拾取乐器的原始声能转化为早期反射声，称为并行(in-line)或非再生(non-regenerative)系统。Constellation用非再生系统产生的早期反射声，来保证由直达声到早期反射声再到晚期混响声的连续性。
Constellation系统是非再生和再生(并行或非并行)两种系统的混合应用，其可变混响频率特性见图2。核心硬件为D-Mitri数字音频控制平台，Active Acoustic的核心处理器为该系统中的DVRAS模组。
图2 Constellation系统可变混响频率特性
3 威尼斯人剧场Constellation系统的构成
威尼斯人剧场的传声器和扬声器的布置分为两部分调控，分别简称为舞台“声罩”系统和观众席“扩声”系统。
舞台“声罩”声场系统可为音乐家提供所需的声场环境，可以调整早期和晚期反射声的强度、混响时间、早期反射声密度和频响。舞台上的拾音传声器用了12只，采用DPA Model MICCARD紧凑型心形指向电容传声器吊装。拾取的乐器声音经过VRAS处理后，声音通过32只吊装的Meyer Sound UPJ扬声器近距离送给舞台上的音乐家。同时舞台上被拾取的这些原始声能通过VRAS非再生系统处理后生成近次反射声送到观众席“扩声”系统，以建立观众与演员的亲密感和现场感。这些设备组成了一个虚拟音乐厅声罩效果。系统提供了多种可供切换的预设值，通过调整可让演员和指挥听起来就像在常规的音乐厅里演奏一样，从而保证了声音的包围感和演员与指挥之间演奏的默契。
观众席“扩声”系统的作用是产生像音乐厅反射面一样除直达声外的反射声效果，让声音从四面八方传递到观众席，补充实际被墙面和座椅吸收掉的声音。其中，顶吊扬声器和观众席墙壁两侧的扬声器各24只，共48只，扬声器的特性和安装位置确保了全频段的声能还原。观众席区域的拾音传声器由16支吊装在观众席上空的DPA Model MIC-CARD传声器和32支侧向鹅颈传声器组成。这些传声器的位置和指向性最大限度地远离扬声器，以获得足够的再生声场的传声增益。拾取的声音经VRAS处理形成混响声一起送到观众席扬声器放出，使舞台上乐器的直达声、近次反射和混响声在剧场中均匀扩散，从而模拟出音乐厅的效果。系统同样提供了多种参数及预设值可供调整。
两部分可各自切换预设参数而互不干涉。
4 Constellation系统在交响音乐会中的使用及调试
4.1
进场前期试听
进场前需要了解剧场声学环境及效果的基本情况。首先，从之前合作过的费城交响乐团专业乐手得到反馈，对威尼斯人剧场的声场并不满意。然后，进行主观试听。
(1)对比Constellation开、关状态下的效果
在Constellation系统处于打开状态时，用传统的清唱和拍手的方式测试场馆的声场，并没有听出与一般的音乐厅有所不同。当关掉Constellation系统时，感觉声音比开启Constellation系统的状态更干。
(2)听乐团现场演奏(看演出)
在乐团进场排练前，笔者特意要求主办安排听一场现场音乐会，以了解剧场内声场均匀度、剧场内不同位置的音色差别，并分析成因。
音乐会是由美国The Count Basie Orchestra(贝西伯爵大乐团)演出的爵士乐。在演出过程中，笔者在剧场的前排、中排、后排等不同区域进行了试听，Constellation系统带来的差别很明显。在前排的VIP区域，听到的是以舞台上迎面而来的直达声为主，声音感觉很真实，听起来比较自然(就像在音乐厅里听到的一样)，基本听不出电声处理过的痕迹，感觉这里Constellation系统并没有介入太多，以乐团直达声为主。在中排走道的位置，能够感觉到声音在2 kHz～4 kHz的区域提升很多，小号和长号的音色比较硬，明显不如前排温暖;同时，可以感觉到混响出来了，而且还是比较合适的，大概在1.8 s～2 s。在后排的位置，小号和长号的声音很尖锐，架子鼓左右吊镲的声音非常刺耳，整体的音量大了很多，而且声音刺耳，使人感觉很不舒服;还有平衡问题，自始至终电吉他的声音基本听不到，钢琴的声音也很弱，但听得出贝司是经过扩声的。
就整体的听音效果而言，前排VIP区域的效果相当好，中后排的效果不是很理想。其原因是，观众席后部离舞台距离最远，直达声的衰减比较严重，声音感觉比较闷，Constellation系统需要介入的增益更高，接近整个系统传声增益的极限，工作在回授的边缘，带来类似镶边效果的金属音色，失真增大使声音变得刺耳不自然。
4.2
乐团编制配器及演出形式的分析
澳门交响乐团的编制如图3所示，为弦乐、木管、铜管、打击乐、三管编制。
图3 澳门交响乐团的编制
我方音乐会共有四首曲目，分别是与乐团配合的小提琴、大提琴和钢琴的独奏及三重奏。
4.3
结合Constellation系统的扩声设计方案
根据观摩试听总结分析原因，结合乐团在舞台上的摆位， 以及Constellation系统传声器吊挂位置，设计扩声系统。
扬声器系统在舞台两侧每边各明装吊挂Meyer Sound的9只Mica下接2只Melodie线阵列扬声器，Melodie在Mica下面作为近场补声;超低扬声器选用700HP，布置在Mica正下方舞台两侧，每边各6只。
扬声器系统通过MAPP软件模拟声场进行调整，为了保证观众席再生声场的声音自然，不会因过度激励而形成染色，线阵列扬声器所覆盖的区域避开了Constellation系统在观众席布置的传声器拾取范围。由于台唇内部已经内置了8只UPM扬声器，经整体调试，扩声系统对观众席有了均匀的覆盖。调音台使用Midas XL8，主持人传声器采用sennheiser9000系列，结合Constellation系统的扩声系统方案如图4所示。
图4 结合Constellation系统的扩声系统方案
4.4
扩声的拾音方案
根据试听的效果，对交响乐团的部分乐器进行扩声拾音，乐团的摆位、Constellation传声器吊装位置和扩声传声器的位置见图5，以保证乐队整体音响的平衡。
图5 乐团摆位、Constellation传声器吊装位置和增加扩声传声器的位置
由于演出的曲目中有独奏(小提琴、大提琴、钢琴)、三重奏，所以针对这些独奏乐器增加了扩声拾音传声器。在乐团排练过程中，发现低音提琴(Double Bass)的低音声部比例太小，声音不够饱满。这是由于舞台上所有传声器都是吊装，拾音距离过远导致拾取低音声部的灵敏度很差，所以用AKG C414电容传声器对Double Bass声部进行拾音，低音声部马上出来了。另外还发现，竖琴基本听不到，因为它的发音孔在琴的后方，位置在靠近舞台上场口一侧，这样吊装的传声器很难拾取到，所以对竖琴也增加了拾音传声器。
4.5
乐团返送与平衡
在排练过程中，舞台上指挥、独奏都听清楚各点的声音，但乐团后部打击乐手、管乐手提出听不清舞台前方独奏的小提琴、大提琴、钢琴的声音。所以，在舞台侧台放置了返送扬声器，放置位置如图6所示，选用Meyersound CQ-2窄角度扬声器，覆盖角度为水平50°、40°，这样在管乐和打击乐声部听清楚的情况下，防止返送扬声器的声音被舞台上方Constellation吊装传声器拾取到，避免声场紊乱。
图6 舞台两侧各放置了2只CQ-2作为独奏送到乐队中的返送
4.6
被扩声的乐器与Constellation系统的耦合
为了使剧场中后部能够听起来清晰自然，并让被扩声的乐器能自然地融入Constellation的声场，对被扩声拾音的独奏乐器的效果进行单独处理，因Midas XL8内置混响效果器达不到所需效果，所以效果器选择了TC6000，并设置为大厅混响模式。所有扩声的传声器信号进入Midas XL8的Dl431分配器进行输入分配，经调音台处理后输出到伽利略616处理器，经处理后送至扬声器Mica、Melode、UPM，即通过处理器将调音台输出的信号与Constellation系统中近次反射声输出的部分分配信号进行混合(见图4)。
4.7
电声扩声与Constellation系统的平衡调整
经过Constellation系统的控制软件CueStation(见图7)和遥控预设(见图8)，以及调音台的三重调整，使演出在一个相对自然的声场中进行。在排练期间，为了对比Constellation系统形成的声场效果，把整个系统调整到一个合适的比例时，立即把调音台所有的输出静音，只听Constellation系统自己的声音，感觉乐团最前面的独奏乐器突然不知道哪里去了，而且失去加持的Double Bass低音声部，使整个乐团的声音变薄了许多，竖琴的细节也听不见了。
图7 Constellation D-Mitri数字音频平台的遥控界面 可提供多方面的预设
图8 Constellation的遥控控制界面(最终调试参数)
CueStation可以完成扩声系统从传声器输入到扬声器输出、从设计到播放所有设置的调整，相当于数字调音台加媒体矩阵。
5 电子可变混响系统应用的探讨
Constellation系统是一个主动式声学系统，是改变房间声学特性的一种辅助方式，并不是传统的电声扩声，不会明显感觉到声音被过度放大。它的作用是让音乐家在演出中轻松自如地演奏，让观众在多功能厅也能得到犹如音乐厅般的享受。对于在多功能厅的演出，如果是一般小型的室内乐团和重奏，通过调整Constellation系统是可以满足演出需求的;但如果乐团的编制是交响乐团，乐器种类比较多，发声的物理特性又不相同，就需要采用其他手段加以配合，毕竟与真正的音乐厅的声场是不一样的。
5.1
Constellation系统与音乐厅建声的声场环境对比
(1)在良好建声环境的音乐厅中，除良好的声扩散和直达声外，由舞台侧面和顶吊的反声体和扩散板形成的近次反射声和中晚期反射声起着很大作用，它增强了直达声强度、亲密感和空间感。Constellation系统是用传声器拾取声音送入D-Mitri，模拟早期和晚期反射声使它们在场馆中耦合，而且还可对舞台上任何位置和指向的发声声源进行自然的声扩散和声反射。由于Constellation系统依靠吊装的传声器对声音进行“吸收”，用扬声器进行“扩散”, 因此，传声器本身的指向性，以及对声源指向、辐射角度、远近的不同会产生不同的效果。
假设所有的扬声器与传声器的频响平直，且不考虑失真因素，传声器拾音的第一步就有些问题，12支心形电容传声器分为3列4排均匀吊挂在舞台上高2.5 m的地方，如图6所示，这样远距离的拾音对于演奏音量比较大且发声指向性向舞台正上方的乐器来说，拾取灵敏度是比较高的，比如打击乐的定音鼓、马林巴等及管乐中的短笛、巴松、大号;但对于音量较小且发声指向性向下或侧向的乐器就要差一些，比如黑管、双簧管、圆号和所有的弦乐。另外，交响乐从弦乐到木管、铜管再到打击乐是分布在不同高度的平台上，一般是20 cm、40 cm、60 cm、80 cm。这类原因引起的音量差异可以用Cuestation调整平衡。
但对于Double Bass(频率较低)和竖琴(声音较弱)、发声指向性与传声器拾音指向性垂直、拾音距离太远等乐器声音很难被舞台上空的传声器良好地拾取 ，导致送到观众席固有的近次反射声能不足;乐器到达观众席的直达声太小，导致Constellation系统在观众席中生成的混响声能量也不足。所以，最后采取近距离拾音的方法来解决，通过调音台和效果器处理后的声音和Constellation的近次反射声利用线阵列扬声器精准的投射角度直接送达观众，有效地避开了再生声场中观众席上空的传声器，保证观众厅的声场不被过度激励，达到了独奏与交响乐团各声部应有的平衡。
(2)音色上，Constellation系统的舞台传声器和观众席传声器的增益尽量避免调得过高，以防止因增大声音引起发尖等失真现象。由于专业扩声功率放大电路往往使用比较深度的闭环负反馈，瞬态失真会很明显，而晶体管过载后产生的是奇次谐波失真，不能与原音色融合，听起来让人不愉快[3]。所以，要防止系统工作在回授的边缘，使系统工作在稳定的传声增益之内;并防止声染色使声音保持自然。
(3)视觉上，Constellation系统的扬声器大部分由体积较大的黑色点声源扬声器组成，尤其是舞台上方以及侧面用钢丝吊装多只8英寸UPJ扬声器在舞台灯光下感觉不协调(见图9)，并挡住了原计划放在舞台后方中央的LED高清巨幕，严重影响视觉感观。最后，只能换成两块标清小屏幕放在两侧台口，舞台效果呈现大打折扣。
图9 Constellation系统在舞台上方吊挂的扬声器
5.2
Constellation系统与传统电声扩声方式对比
在与场馆方音响师交流过程中得知，因为刚刚安装了最新版本的D-Mitri系统，他们也非常希望利用该系统。如果交响乐团在没有采用Constellation系统的情况下，传统的电声扩声系统至少需要40多个通道的传声器才可满足整个乐队的扩声，则传声器杆的摆放、线路的安装及调试等工作都是让场馆方音响师头疼的工作。而采用Constellation系统的情况下，会大大降低音响师的工作强度及工作量。
另外，电子可变混响系统与传统电声扩声相比，优势在于声音相对比较自然，可以形成演出需要的声场环境，如为这场交响音乐会的演出，为多功能厅营造了音乐厅的声场环境;而传统电声扩声，在同样的场馆，声音从前方悬挂在舞台两侧的线阵列或矩阵扬声器放出，给人的感觉是声音只从前面过来，而不是像音乐厅中除了迎面而来的直达声外，还有四面八方的反射声形成的包围感。除此之外，传统电声扩声所加入的混响是由调音台辅助输出送到处理器后又返回到调音台，和乐器声音一起通过前方舞台两侧的同一组扬声器放出，显然与音乐厅的近次反射声和晚期混响声形成过程完全不同。而Constellation系统充分利用舞台的直达声，经过拾取和处理，在合适的位置、合适的时间依次跟随直达声放出早期反射声和晚期混响声，调试得当的情况下，听感较传统电声扩声更自然。
6 结语
Constellation系统使多功能剧场的声场适应各类不同演出所需要的声场，同时可以简化音响师的工作。如果想达到比较好的效果，需要因地制宜、演出类型制定适宜的解决方案。
