1、編者按：演播室是利用光和聲進行空間藝術創作的場所，是電視節目制作的常規基地。伴著信息傳播科技的飛速發展，電視 節目由原來的單一播報形式，衍變成為規模不一、形式多樣、內容豐富的格局。相應地，對演播室的基礎建設，以及燈光 系統、聲頻系統、視頻系統等系統集成和功能實現提出了更高、更新的要求。針對演播室的發展需求，本期開設“演播室 專題”，分析演播室聲學設計中遇到的實際問題及其解決方案，探討方案的科學性、可行性，介紹在演播室系統應用過程 中，對燈光、視頻等方面的探索和經驗。虛擬演播室藍箱聲學問題探討王 玨，張 悅，莫皎平，姚 石，駱學聰（中廣電廣播電影電視設計研究院聲學設計研究所， 北京 100045

2、）【摘 要】 分析藍箱對虛擬演播室內聲場的影響，對其帶來的聲學問題及解決方案進行探討，實測驗證解決方案的可行性。【關鍵詞】 虛擬演播室；藍箱；聲場模擬 文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.08.001Discussion of the Acoustical Question for the Blue Box in The Virtual StudioWANG Jue, ZHANG Yue, MO Jiao-ping, YAO Shi, LUO Xue-cong(CRFTG Radio, Film and Television Design and Resea

3、rch Institute, Beijing 100045, China)【Abstract】This paper analyzes the effects of the blue box for the virtual studio sound field , and discusses the acoustic problemsand solutions, and then verifies the feasibility by actual measurement.【Key Words】virtual studio; blue box; sound field simulation1 引

4、言虛擬演播室是由傳統演播室色鍵技術、計算機圖形處 理技術以及虛擬現實等技術結合集成發展而來的新型演播 室，其應用領域可涉及到新聞、訪談、綜藝等各方面；具 有場景可換、成本低、使用率高等優點。在虛擬演播室中，各種技術的應用均需要一個基本的 環境藍箱。藍箱是由一面或多面純色墻及純色地板組 成，是主持人實際活動的場景，是虛擬制作的基礎所在。目前，虛擬演播室內藍箱在設計階段即與裝修相結合, 與以往根據節目需要在演播室內臨時搭建背景不同，藍箱 的存在成為一種常態化，因而藍箱中特殊的聲學問題在工 程應用中逐步顯現出來。對藍箱帶給演播室內聲場的不利影響及其解決方案均缺少深入的研究，且在行業現行標準中亦無相關

5、內容，為彌補這一空白，筆者利用建筑聲學軟件模擬對演播室內藍 箱的聲學特點進行分析，探討初步解決方案，并通過實際 案例驗證所得結論。2 藍箱系統及其聲學特點現有虛擬演播室內藍箱一般設計為U型或L型，其尺 寸大小應根據節目的規模來規劃。簡單的單人摳像類節目 鏡頭較為簡單，只要顧及到側面全景不穿幫即可，因此， 藍箱較小；多人節目或多景區節目中，主持人需要隨時走 動，要求藍箱較大，需要為鏡頭活動留出足夠的空間。虛擬演播室因摳像制作的需要，演區的地面、后方、兩側需要光滑、連續、純色的背景面。一般來說，為了達1演 藝 科 技ENTERTAINMENT TECHNOLOGY圖1 吸聲構造示意圖2014年第八

6、期 總第100期 月刊No. 8, 2014 monthly No. 100到較高的平整度和光滑度，普遍使用大面積硬質光滑材料搭建藍箱。同時考慮到后期圖像處理及燈光的需求，藍箱墻壁、地板之間銜接都采用圓滑的角 度。在演播室內大面積使用藍箱，在聲學上容易帶來兩方面的問題。（1） 后期制作軟件往往要求藍箱面層材料越光滑、越平整越好，在實 際施工中，大多采用玻璃鋼、石膏板等硬質材料。大尺寸藍箱會降低演播室 內部的有效吸聲量。（2） 為了方便網格定位等后期處理，虛擬演播室內往往要求藍箱側壁 互相平行，結果使聲音在兩墻面之間來回反射，聲能衰變速度減小，產生十 分嚴重的顫動回聲。藍箱所帶來的這些問題會導致

7、藍箱區域內出現顫動回聲、清晰度較差、 聽聞感不強等現象，對主持人的發言即聽聞造成不利干擾，影響節目錄制效果及正常使用。方案對藍箱內尺寸損失較大，且施工相對復雜，但整體吸聲效率較高。圖1中c方案，在藍箱墻面切割一 定面積的空腔，內填吸聲阻尼材料 5 cm10 cm。此方案施工較復雜，處理 接縫時對工藝要求較高，但整體吸聲效率 和方案b類似，且對藍箱內尺寸無較大損 失。對藍箱材料進行處理后，會有效地解 決其內部的聲學缺陷以及整體吸聲量不足 的問題，但同時會帶來如何處理藍箱面層 材料的新問題。對其面層材料的選擇建議 如下。（1）外罩微穿孔金屬板或外貼絨 布、壁紙或金屬箔膜等，選取與規定顏色 相同顏色

8、的材料。這樣做會一定程度地損 失吸聲量，而且要特別注意確認是否滿足 摳像要求。（2）吸聲材料外繃簾幕，本做法吸 聲效果最好，且容易滿足摳像要求，但安 裝工藝較復雜，需要預留日后二次緊繃的 條件。此外，為保證演播室內混響時間控制3 藍箱的聲學設計思路虛擬演播室多數用于錄制語言類節目,要求較高的語言清晰度及豐滿度、 適量的早期反射聲并且聲場布置均勻，需最大程度地減小藍箱內墻體產生的 自然聲反射1。從建筑聲學的角度上看，要很好地改善藍箱內部聲學環境，需要從以下 幾方面入手。3.1 改變藍箱尺寸、盡量減小聲反射面積在實際工程建設中，應盡量減小藍箱尺寸，尤其是減小兩側墻面尺寸； 墻面尺寸盡量不一致，形成

9、不對稱結構。在保證正常使用的情況下，U型藍 箱一側可不設置墻面，使其成為L型藍箱。然而，調整藍箱尺寸及形狀需要在滿足節目制作要求的前提下進行，畢 竟藍箱存在的意義是為了更好地表現節目，創造良好的聲學環境只是服務節 目的環節之一，由于篇幅所限，此部分內容不在本文中探討。3.2 嘗試改變藍箱的構造及面層材料為增加演播室內有效吸聲量，建議選擇有一定厚度的吸聲構造來制造藍 箱，這些構造基本原理是采用多孔阻尼材料和空腔來制造的高效率的吸聲器。 考慮到施工的實際條件，為藍箱附加吸聲構造可以采用圖1中所示的三種方式。圖1中a方案，在藍箱墻面內干掛或粘貼約2 cm的吸聲氈或復合噴涂材 料、砂巖板等阻尼材料。此

10、方案施工很簡單，但中低頻的吸聲效率較差，同 時需要考慮粘貼、噴涂材料的平整度對摳像效果的影響。圖1中b方案，在吸聲阻尼材料與墻面之間設置有5 cm10 cm空腔。此2演 藝 科 技ENTERTAINMENT TECHNOLOGY圖2 聲源及測點分布圖圖3 無傾斜角度俯視圖圖4 無傾斜角度前視圖圖5 H-001 水平傾斜2.5°俯視圖圖6 H-002水平傾斜5°俯視圖演播室專題S t u d i o T e c h n o l o g y 在合適的范圍，演播室內藍箱外區域仍然需采用強吸聲處理。無論采用何種方式為藍箱附加吸聲構造，均需與圖像制作等相關部門配 合，使之既可滿足攝制

11、要求，又具有一定吸聲作用，達到改善室內聲場的作 用，從而保證虛擬演播室節目制作的整體要求。3.3 打破藍箱相對平行墻面為解決兩側平行墻面構造帶來的顫動回聲問題，在不使用網格定位的情況 下，建議其兩側墻面不應平行，應具有一定的角度。而角度設置可分為水平角 度與垂直角度，水平角度指兩側墻面向外傾斜，利用演播室其他墻面的吸聲材 料吸收聲能；垂直角度指藍箱兩側墻面向上傾斜，利用演播室頂部的吸聲構造 吸收聲能。將藍箱墻面傾斜一定的角度這一做法雖已被廣泛使用，但未曾有進一步的深入研究，在下文中將針對此問題進行計算機模擬計算。藍箱長、寬、高設置為8 m×4.5 m×4m，體積約為140

12、m3。4 藍箱對聲場影響的建筑聲學模擬計算使用建筑聲學模擬軟件對廳堂音質進行模擬研究，在實際工程設計中已經 得到了廣泛的應用，建筑聲學模擬軟件ODEON采用基于幾何聲學原理的虛聲源 法和聲線跟蹤法相結合的方式進行聲場模擬計算，其研發始于1984年丹麥技術 大學，可應用于房間聲學、廳堂聲學、噪聲控制等領域。混響時間（T60）是廳堂音質中最重要的聲學指標，是指房間內聲場達到穩 態后，聲源中斷發聲，平均聲能密度自原始值衰變到其百萬分之一（60 dB）所 需要的時間；與廳堂的有效容積、表面積、吸聲材料性能等有關。T30是聲能衰 減30 dB所需時間，推算至60 dB的衰減時間即混響時間。研究藍箱兩側墻

13、面傾斜角度對室內聲場的影響，將進行以下三方面的工作： 對演播室內是否存在藍箱的兩種聲場進行模擬，分析藍箱對室內聲場的具體影響；對藍箱區域的反射聲能分布進行分析，驗證傾斜墻壁改善聲場的可行 性；對墻壁傾斜不同角度后的聲場進行模擬，總結分析得出具有普遍意義的結 論。4.1 模型建立考察藍箱對演播室內聲場的影響時，應盡量減小其他因素影響，即所謂的 “理想狀態”。建筑模擬將整個演播室及藍箱復雜的幾何形體簡化為只與聲學 有關的簡單面，而忽略墻面與地面連接處圓弧狀，且不考慮門窗、設備、燈光 系統等條件。本文中聲學模型設置的初始數據如下。（1）演播室、藍箱尺寸 根據相關規范推薦，在滿足建筑和工藝的條件下，一

14、般演播室合理的長、寬、高比宜為LWH=2.5:1.6:12，本文所采用模擬虛擬演播室長、寬、高設定為12.5 m×8 m×5 m，體積約為500 m3。在演播室演區一側設置U型藍箱，3演 藝 科 技ENTERTAINMENT TECHNOLOGY聲頻技術 圖9 V-002垂直傾斜5°前視圖 圖7 H-003水平傾斜10°俯視圖圖8 V-001垂直傾斜2.5°前視圖 圖10 V-003垂直傾斜10°前視圖圖12 兩側墻面無傾斜圖13 兩側墻面向外傾斜圖11 有無藍箱的混響時間對比圖2014年第八期 總第100期 月刊No. 8, 201

15、4 monthly No. 100（2）聲源、測點在演播室主持人處設置全指向性點聲源，高1.5 m，聲源聲功率級70 dB；演播室內均勻布置5個接收點，各接收點距地面1.2 m，演播室內聲源 與測點位置如圖2所示。（3）吸聲系數演播室及藍箱各面層吸聲系數全頻帶采 用單一數值，演播室四周墻面及頂面吸聲系 數設為0.7，藍箱面層吸聲系數設為0.1。（4）各方案模型 (a) 演播室內無藍箱(b) 藍箱設置藍箱，兩側墻面無傾斜角度（如圖3、圖4）(c) 水平角度傾斜H-001 兩側墻面各向外傾斜2.5°（圖5） H-002 兩側墻面各向外傾斜5°（圖6） H-003 兩側墻面各向外

16、傾斜10°（圖7） (d) 垂直角度傾斜V-001 兩側墻面各向上傾斜2.5°（圖8） V-002 兩側墻面各向上傾斜5°（圖9）V-003 兩側墻面各向上傾斜10°（圖10）4.2 藍箱對聲場影響的分析計算得到演播室內有無藍箱的混響時間 對比圖，如圖11所示。由于全頻帶采取單一吸聲系數，演播 室內混響時間隨頻率分布十分均勻，當加入 藍箱后，混響時間相對有顯著增加。分析其 原因如下：藍箱遮擋了墻面部分有效吸聲面 積，使得房間總吸聲量降低；藍箱區域內由 于兩平行墻面的存在，使得聲能在其之間來 回反射，衰減速度大大降低，此時室內聲場 已不滿足擴散場條件，模擬

17、計算得到的“混響時間”，已不滿足混響時間的經典定義前4演 藝 科 技ENTERTAINMENT TECHNOLOGY圖17 63 Hz水平角度傾斜不同測點混響時間值 圖14 水平傾斜不同角度混響時間模擬值圖18 500 Hz水平角度傾斜不同測點混響時間值 圖15 垂直傾斜不同角度混響時間模擬值圖16 兩種傾斜方式同角度混響時間模擬值圖19 4 000 Hz水平角度傾斜不同測點混響時間值演播室專題S t u d i o T e c h n o l o g y 提。模擬測量所得到的結論，是由房間內聲缺陷所造成“混響時 間”變長的現象。4.3 反射聲能分布分析利用墻壁傾斜角度將藍箱區 內聲線反射至演

18、播室頂部及藍箱 對側墻面，利用吸聲構造吸收聲 能，是本文中解決藍箱問題的指 導思想所在。對模型計算反射聲 經墻壁反射后的聲能分布進行分 析，可驗證此方法是否可行。聲源發聲后，經藍箱兩側墻 壁一次反射后的聲能分布如圖12、 圖13所示。由聲能分布可看出，兩側墻 壁為平行面時，聲線在兩墻壁間 來回反射，無法被有效吸收；當 墻壁向外傾斜一定角度后，聲線 反射至藍箱外側，使得聲能衰變 速度加快。4.4 傾斜角度對混響時間影 響的分析演播室內混響時間T30的模擬結果由各接收點平均得到，包含 了中心頻率為63 Hz、125 Hz、250 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz、4 000 Hz等各頻段的

19、值。（1）水平角度傾斜 兩側墻面向外成一定水平角度傾斜時，混響時間有所改善； 混響時間改善量與傾斜角度變化 不成正比，傾斜2.5°10°改善 量基本相同，見圖14。（2）垂直角度傾斜 兩側墻面向上成垂直角度傾斜時，混響時間有所改善；混響時間改善量與傾斜角度變化不成正比，見圖15。（3）兩種傾斜角度影響對比 選取水平傾斜和垂直傾斜兩種方案，角度均傾斜5°時，對比混響時間模擬所得結果，如圖16所示。在各種條件相同的情況下，垂直角度傾斜比水平角度傾斜對混響 時間的改善量大。4.5 傾斜角度對聲場分布影響的分析選取63 Hz、500 Hz、4 000 Hz時不同測點位置的

20、混響時間值進行對比，分析傾斜角 度對聲場分布的影響。（1）水平角度傾斜 藍箱兩側墻面進行水平角度傾斜后，演區各測點混響時間分布均趨于均勻，聲場不均勻度得到改善；其中傾斜角度變化對高頻影響較大，角度大于5°時改善量較為明顯，如圖17圖19所示。5演 藝 科 技ENTERTAINMENT TECHNOLOGY聲頻技術 圖20 63 Hz垂直角度傾斜不同測點混響時間值圖21 500 Hz垂直角度傾斜不同測點混響時間值圖22 4 000 Hz垂直角度傾斜不同測點混響時間值圖23 演播室平面圖圖26 改造前后混響時間曲線對比圖24 改造前現場情況圖25 改造后現場情況2014年第八期 總第10

21、0期 月刊No. 8, 2014 monthly No. 100總吸聲量）仍然達不到理想的演播室水平。考慮到實際工程現場情況復雜，且傾斜的墻面可能對網格定位造成不良影響，因此，這一方法并非適用于所 有演播室，聲學設計者需與相關專業及使用方共同探討確定傾斜的方向及角 度。5 實際案例分享中廣電廣播電影電視設計研究院聲學設計研究所受業主委托，對某大型 電視機構在北京新建設的虛擬演播室內部建筑聲學指標進行了實地測試，并 為其藍箱改造提供技術建議。某虛擬演播室，面積約165 m2，燈下高約5.5 m，內搭建大尺寸U型藍 箱，主要用于各種評論、訪談節目的制作。改造前演播區域混響時間過長， 現場聽聞有明顯

22、顫動回聲等聲缺陷，現場平面如圖23所示。初次測試后，根據之前的理論分析結果，對演播室藍箱進行了部分調 整，并再次對其內部聲場分布情況進行了測試。5.1 測量內容在演播室內設置一個聲源點，采用全指向性球形聲源，均勻選取4個測點 進行測試，考慮到數據的可比性，改造前后測量時聲源點與測點選擇相同的 設置。現場測量如圖24、圖25所示。5.2 測量結果（1）混響時間 由混響時間曲線（圖26圖29）可見，改造后混響時間大幅度改善。其中需要說明的是，為了施工方便，現場在客觀上形成了一個較大面積的共振（2）垂直角度傾斜藍箱兩側墻面進行垂直角度傾斜后， 演區各測點混響時間均趨于均勻，聲場不 均勻度得到改善，如

23、圖20圖22所示。4.6 小結經過對不同模型的模擬研究，可得出 結論：演播室內加入藍箱后，由于演區聲 場的不均勻性及顫動回聲等聲缺陷，將會 導致“混響時間”偏長。將藍箱兩側墻面 傾斜一定角度可使得聲場分布趨于均勻， 對聲缺陷導致的“混響時間”過長的現象有所改善。但房間內實際混響時間（或 6演 藝 科 技ENTERTAINMENT TECHNOLOGY圖27 125 Hz各測點混響時間圖28 1 000 Hz各測點混響時間圖29 4 000 Hz各測點混響時間圖30 改造前脈沖響應圖31 改造后脈沖響應演播室專題S t u d i o T e c h n o l o g y 式吸聲構造，一定程度上又降低了整體中低頻吸聲量。（2）聲場分布 從圖27圖29的測量數據可見，改造后各測點混響時間分布較為一致，聲場分布趨于均勻。（3）脈沖響應 主持人位置位于演播室演區中部，選取此處測點進行脈沖響應分析如下。 由脈沖響應圖（圖30、圖31）可見，改造前由于藍箱兩側大面積反射面的存在，導致產生多處較強反射聲，改造后此現象有所緩解。5.4 結論分析演播室改造后，混響時間有所改善，且聲場分布趨于均勻，藍箱區域不良 反射聲減少，驗證了傾斜墻面改善演播室內藍箱造成缺陷的有效性。針對此演播室，推薦值中