HiQnet Performance Manager在扩声系统设计中的应用

【摘 要】 介绍HiQnet Performance Manager软件在扩声系统应用中，扬声器吊挂高度及角度的设计计算、声场模拟及调整、 扩声系统监控等功能的具体操作。

【关键词】 HiQnet Performance Manager；扩声系统；设计；软件应用

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.11.005

【Abstract】The application of hiqnet performance manager in the design of sound reinforcement system was introduced including the concrete operation of design and calculation of height and angle of loudspeaker， simulation and adjustment of sound field， sound reinforcement system monitoring and other function.

【Key Words】HiQnet Performance Manager； amplification system； design； software applications

音响工程师在到达一个新的演出场地后，能够快速实现扩声系统设计、搭建、调试和运行是保证演出顺利进行的基本条件。

对于扩声系统的设计，传统做法是结合建筑图纸，使用声场模拟软件（如EASE、EASE Focus等）建模，选择不同的扬声器型号、数量及位置，分析声场不均匀度和声压值，最后确认设计方案交付施工。进行系统调试时，需同时使用不同厂家的控制软件和测试软件（Smaart、SysTune等）分别操作。演出过程中，对系统及设备的监控，如没有自动生成的软件监控界面，则需要花费时间制作，或者单独打开每一台设备监控，十分不方便。因此，将扩声系统的设计、调试、监控等功能统一于一个软件中，可以使音响工程师快捷、高效、准确地实施一个既定的扩声系统，保证演出顺利进行。

HiQnet Performance Manager（以下简称PM）软件可以满足上述的需求，实现了对扩声系统设计、搭建、调试和监控的一体化。笔者结合实例，阐述如何运用HiQnet Performance Manager完成扩声系统的设计，以及应用中的技巧及注意事项。

1 HiQnet Performance Manager软件介绍

HiQnet Performance Manager是一款用于扩声系统设计和可网络管理的软件，主要配合JBL扬声器和CROWN数字功率放大器的应用。

PM的工作流程模式可以引导系统设计师实现完整的系统设计、配置和控制，内嵌JBL Line Array Calculator Ⅲ（以下简称“LAC Ⅲ”）声场模拟软件、Smaart声学测试软件、NetSetter设备网络参数设定软件等工具，并配有所有扬声器原厂预设和校准调整参数，供选配设备时使用，提高自动化控制接口配置效率，并指引音响工程师们快速完成系统的调试；运行监控模式提供系统设备的测试和监控，实时掌握系统的运行状态。PM的操作界面直观、智能化，将复杂的网络设计操作简化为拖放方式，大大缩短设计时间。

PM软件广泛用于大型演唱会、音乐节等大型商业演出及固定安装扩声系统的设计与使用中。

2 系统设计

2.1 扬声器系统的安装设计

为满足现场的音质要求，扬声器系统必须有正确的摆放或吊挂，并进行声场的调整。常规的方法是利用声学软件EASE建模，进行声场模拟，确定扬声器系统的位置、数量等，但前期建模花费时间较多。通过PM软件集成的LAC Ⅲ可快速地确定扬声器的位置、角度，并对声场进行模拟分析和调整，调整后输出最后的安装参数。笔者以某体育馆流动演出的扩声系统设计为例，给出设计步骤及调试方法。

2.1.1 设置观众听觉平面

该体育馆有两层观众席，首先需要确定相应的观众听觉平面（Plane Definition）。“Plane Definition”有两种定义方法。

（1）输入观众席X、Y方向（水平距离、垂直高度）起端和末端的位置数据，如图1所示，LAC Ⅲ便可自动生成相应的观众听觉平面。LAC Ⅲ最多可现实24层观众席听觉平面。

（2）对于没有图纸、数据的陌生场地，除了常规场地测量之外，LAC Ⅲ提供另一便捷测量方法：将“Plane Definition”选择为Distance VS Angle（距离/角度）；选择一个基点（通常选择扬声器吊挂位置下方），使用带测角度的电子测距仪，分别测量基点（起端）至一层和二层终端的距离及其角度，填入软件，软件会自动换算出所有观众平面，如图2。

2.1.2 设置扬声器系统的型号和数量

确定扬声器系统的型号和数量有两种方法：

（1）根据工程师的经验和系统预算，选用合适的扬声器系统型号和数量进行模拟验证；

（2）使用不同型号和数量扬声器系统进行模拟，选出满足场地演出需求的扬声器。

不管使用哪种方法进行模拟，在LAC Ⅲ中都能一键快速切换扬声器系统型号和数量，并实时生成模拟数据。在该体育馆的扩声系统中，选用12只JBL VTX V20进行吊挂模拟，见图3。

2.1.3 设置扬声器系统的吊挂高度和深度

准确地设定扬声器吊挂高度和角度，关系到声场的覆盖，直接影响整个观众席的音质。根据现场情况，设定扬声器系统吊挂的顶部位置Top （of Array） （X、Y軸参数）后，扬声器系统的底部Bottom（of Array）位置会自动生成；或者可以先设置底部位置，自动生成顶部位置。在实际使用中，这两个数值能准确体现出扬声器系统的吊挂高度和深度，如图3所示，顶部高度为12 m，深度为1 m。由此，能确定现场的安装空间或支架内部所需空间是否满足扬声器系统的吊挂要求，同时，还要兼顾舞美、舞台机械设计等相关专业的设计要求。endprint

2.1.4 调整扬声器角度获得最佳频响曲线

当设置了观众席平面和扬声器吊挂高度之后，音响工程师可单独对每一只扬声器的投射位置和角度进行调整，或使用“Get me started”角度自动计算功能，系统会根据已设置的观众平面和吊挂高度自动生成所有扬声器的投射位置和夹角角度，音响工程师根据生成的角度和软件右下角各测试点的频响曲线可微调每一组扬声器的角度、增益和EQ以获得各测试点最佳的频响曲线。所有参数调整后，各测试点的频响曲线都能实时响应。经过众多国内外演出团队对LAC Ⅲ软件的模拟频响曲线与现场测量取得的曲线比较整理，得出软件模拟的准确性可达95%。

2.1.5 输出扬声器系统吊挂报告

当所有参数设计完毕之后便可输出扬声器系统吊挂数据报告，供施工人员准确完成扬声器吊挂工作。报告的输出形式有以下两种。

（1）文本模式

报告可以在系统中随时调看，也可输出打印。

内容有扬声器系统吊挂所有的参数：每组扬声器系统吊挂的高度、深度和重量；第一只与最后一只扬声器系统的倾斜角度以及每两只扬声器系统之间的垂直夹角，由此可以计算出整组扬声器系统的垂直角度；使用的支架类型及支架两个吊挂点的承重，扬声器线缆重量估算，并合计总的吊挂重量，从而可以确定吊挂葫芦的承重需求。

（2） APP模式

输出报告同时还可生成一个二维码，通过微信、QQ或者彩信分享到施工人员手机上。手机下载JBL ARRAY LINK APP，如图4所示，通过扫描LAC Ⅲ生成的二维码，同样可以获得扬声器系统安装吊挂需要的所有参数，现场安装吊挂十分方便且环保。

2.2 功率放大器与扬声器的匹配

对于不同的音响工程师，功放柜的设置、功率放大器组合方式及其与扬声器系统之间的物理连接设计各不相同，因此，常用的直接程序预设调用方式不能适应灵活的系统需求。PM软件内置系统自动辨识配对功能，在不需要更改功率放大器与扬声器系统之间的物理连接的情况下，用户只需告知软件功率放大器与扬声器系统之间的物理关系，软件会导入相应的“Preset”（预设）。

还以上述体育馆扩声系统为例，系统采用6台Crown IT 4×3500HD数字功率放大器驱动12只 VTX V20 线阵列扬声器系统，使用3台Crown IT 12000HD驱动6只VTX S25超低频扬声器系统。JBL VTX V20是三分频4通道（L1、L2、M、H）驱动，IT 4×3500HD亦是4通道，那么只需通过拖放操作设定功率放大器通道为L1、L2、M、H，使功率放大器的通道分别对应的扬声器系统的各通道；同理，S25和IT 12000HD配对亦是如此。施工人员只需按要求连接设备便可，如图5所示。若超低频扬声器系统采用心形方式放置，只需在扬声器系统配对时，在设置“Orientation”（方向）选择“R”（Rear）便可。

2.3 设备参数的预设

2.3.1 设备网络参数的设定

PM内置HiQnet NetSetter设备网络参数设定工具，用于设置所有网络设备（有源扬声器系统、功率放大器、处理器等）在局域网内的ID和IP等参数。IP地址可设置为自动获取或固定。工程师可以使用“LOCATE”功能快速查找软件上设备与对应的现场设备的位置。

2.3.2 扬声器系统原厂预设（Presets）参数的选择

每个扬声器系统出厂都有多个预设供用户不同应用选择。当多个型号或多个系列在同一系统中使用时，如何为这些扬声器系统选择预设参数以达到相互兼容，是音响工程师在一般系统调试前遇到的棘手问题。

PM内置了全部JBL线阵列的原厂程序（厂家根据扬声器系统特性预设的程序），用户只需选择扬声器系统合适的超低部分的分频点便可；同一系统中，不同型号的扬声器系统之间可自行匹配、全频扬声器系统与超低扬声器可自行配对，并自动将相关的Presets灌入功率放大器，使系统获得非常一致的音色及相位响应。

3 系统调试

3.1 软件与现场设备的联接

当工程师完成“Preset”之后，下一步工作是“Go Online” ，即建立软件控制管理程序与硬件设备的联接。软件程序会通过设备ID与现场功率放大器设备配对，并将预设数据灌入。联接前，所有操作为离线设计，上线后即为在线实时操作，如进行参数修改就会实时存储到功率放大器内。

3.2 功率放大器输入源的选择

数字功率放大器输入源有三种：数字输入、模拟输入和网络输入（CobraNet）；同时，具有高、中、低三个自定义优先级别。不同的输入源可用于主、备或第三张调音台同时输入，根据输入优先级别的设定智能选择。当高优先级信号断开，会自动切换到下一优先级的信号源。此功能常用于电视台直播和大型演出等专业系统。

3.3 调试（工程师）模式下检测线路及扬声器单元

系统工程师在移交扩声系统给调音师之前，需保证系统内所有设备全部正常工作。PM软件在调试（工程师）模式下，内置White（白噪）、Pink（粉噪）、Sine（单频）信号发生器，可提供对系统所有设备和元件测试功能：对整个系统所有设备或单独扬声器单元逐一测试、核对功率放大器通道与扬声器单元（高频、中频、低频）的匹配是否有误、线缆是否有虚接、扬声器单元阻抗值显示等，如圖6。工程师模式能大幅提高系统搭建的工作效率，且能快速判定故障所在位置。

3.4 可灵活操作的调试手段

PM可对扬声器组或单独每一只扬声器（超低）进行延时调整。对应超低扬声器组不同摆放方式，可单独调整每一只超低频扬声器的延时，单位可选秒、英尺或米，系统会自行换算。延时器设有开关，可快速对比添加延时和没有添加延时的声音区别，如图7所示。endprint

每组扬声器组和单独扬声器的增益都可以分别调整。例如覆盖近场的扬声器由于与观众的距离比较近，通常都会适当减少增益，如图8所示。

设计时在LAC Ⅲ中对EQ的设置，现场系统调试模式下亦可以更改，界面与LAC Ⅲ模拟调整的数据一致，分为五部分：

第一个是扬声器线阵列尺寸补偿EQ，主要针对中/低频声音的处理，具有全局性，工厂根据不同扬声器线阵列组合尺寸设置的一个低频搁架式EQ；只需设置增益，频点与斜率取决于增益变量，软件会根据扬声器线阵列尺寸生成相应的频点及斜率，使扬声器线阵列整组得到一致的相位和音质。

第二个为环境补偿EQ，具有全局性，主要调整补偿由于大气环境的温度和湿度给高频能量带来的影响；同时，亦能快速调整整组扬声器音色明亮或变暗，体现系统整体音色平衡，满足艺术效果。

第三个为投射距离补偿EQ，针对投射不同距离的扬声器的声音补偿，可用于提升投射远区扬声器的高频能量和降低投射近区扬声器的高频能量。此EQ的频率和Q值用于全局，但每个通道的增益可单独调整。

第四和第五个EQ是每个通道独立的EQ，频率、增益和Q值都可以调整，十分灵活，如图9所示。

除校准EQ之外，软件另外提供12段分组参量EQ供工程师调整系统使用，包括常用的PEQ、Low Shelf、High Shelf、Low Pass 、High Pass 等。

3.5 调整系统的测试（调音师）模式（整合smaart7/8声场调试软件）

在测试（调音师）模式下，PM软件通过网络集成声场环境测试软件Smaart在同一工作界面。当PM与Smaart连接之后，工具栏的Disconnected（红色）会变成Connected（绿色）。在软件窗口会显示实量的扬声器频响曲线，根据频响曲线可以直接在窗口里面添加EQ，EQ将实时作用于扬声器对应的功率放大器，工程师能直接看到添加EQ后曲线的变化。同时，Smarrt所有基本功能在PM软件都能实现操作，包括测量传声器开关、延时补偿、测试信号开关、截图等，避免了多个软件之间相互切换操作的复杂性，如图10所示。

4 系统监控

4.1 运行监控模式

当所有设置调整完成之后，便可进入Run Show（运行监控）模式，如图11所示。在此模式下可以选择不同方式显示整个扩声系统的运行情况，如系统输入和输出电平的平均值和峰值，每一通道或整个系统的温度、电压、扬声器单元的阻抗、健康情况是否正常等。如其中某一项监控数值超出预设的正常范围，软件提示会从绿色转为红色警示。PM运行监控模式能非常直接地协助工程师、调音师了解扩声系统的运行情况，避免信号过载、温度过高等影响正常演出的情况发生。

4.2 运行监控模式中的参数微调

在运行监控模式中，容许调音师微调系统设备参数，如扬声器线阵列组哑音、增益、EQ和延时。

与之前的工程师、调音师模式参数调整不同的是，在此模式中进行的触摸屏操作、键盘操作、鼠标操作，对参数的改变十分微小，如滚动鼠标轮，电平变化是以0.1 dB的步进范围进行。此模式能保证参数在获得变化的同时，避免大幅度调整给系统带来意外的变化，极大地提高了系统的安全性。

5 软件使用技巧及注意事项

5.1 扬声器覆盖角度调整及吊架的灵活使用

扬声器之间的垂直夹角调整宜由上至下逐渐增加，通常上端扬声器投射位置较远，需要更多能量，如扬声器之间夹角过大，能量会分散；下端扬声器投射位置较近，可适当扩大扬声器之间的夹角，均匀覆盖观众席便可。

另外，在调整扬声器组整体角度时需注意扬声器吊架的吊挂点位置，保证扬声器组的重心在两个吊挂点之内且两个吊挂点的承重相近，如吊挂图出现“无效重心位置 ”（如图12）或“某一吊点承重超过负荷”则需要重新调整，以保证系统的安全性。如果此扬声器组的覆盖角度和吊挂高度能获得最佳的频响曲线，则可以使用吊架反装方式吊挂，如图13，以保证最佳的频率响应。JBL线阵列AF吊架都能使用反装方式吊挂，并配备后拉架，以适应不同演出场的苛刻需求。

5.2 软件使用注意事项

（1）建议将设备IP地址设置为固定，且所有设备的IP地址设置在同一网段内，如设备IP地址与软件IP地址不在同一网段内，程序与设备无法同步，且进行固件升级时偶尔会报错。

（2）调试完成保存数据下线之后再次上线，如有其他工程師调试系统，需确认是否使用原来调试完毕的数据，如选择原来调试的参数，则直接将程序参数发送至设备，反之则从设备读取参数至PM。

（3）PM1.0版本编写的程序不能用于PM2.0以上的软件版本。

（4）PM软件支持的计算机软件运行系统为Win7、8.1或10，硬件配置为：CPU-64 bit双核@2.5 GHz或以上，RAM-8 G或以上。

6 结语

笔者通过介绍HiQnet Performance Manager的功能、特点和使用方法，有利于进行系统设计、调试及测试。当前，软硬件兼顾发展已成为一种趋势，硬件设备需要优秀的管理软件做支撑，且这些软件应具有界面直观、方便快捷和集成强大的功能，两者相辅相成，可为音响工程师实现高效、高质地搭建扩声系统提供强有力的支持。

参考文献：

[1] The Performance Manager User Guide.

[2] PM Measurement Integration User Guide V1.0（PM集成用户手册）.

作者简介：

杜鹏，本科学历，安恒利（国际）有限公司工程部技术主任，项目经理。主要从事专业音频系统的设计和工程施工管理，参与的项目有上海迪士尼乐园、深圳大剧院、顺德演艺中心等。endprint