維也納國家歌劇院：高科技視聽系統提升品質和創造力
奧地利維也納國家歌劇院是世界著名的歌劇院之一，每個演出季都會安排 60 部不同的歌劇和芭蕾舞，大約 300 場演出。對在歌劇院內輪班工作的所有工作人員，以及舞台機械的順利運行都提出巨大挑戰。近日，歌劇院採用最先進的音訊技術升級音響系統，並全面更新音訊控制系統，為觀眾提供最佳聽覺效果。
奧地利維也納國家歌劇院是世界著名的歌劇院之一，每個演出季都會安排 60 部不同的歌劇和芭蕾舞，大約 300 場演出。對在歌劇院內輪班工作的所有工作人員，以及舞台機械的順利運行都提出巨大挑戰。近日，歌劇院採用最先進的音訊技術升級音響系統，並全面更新音訊控制系統，為觀眾提供最佳聽覺效果。
根據藝術創作的要求，選擇揚聲器，例如將歌劇聲樂和器樂獨奏或合唱團歌聲與管弦樂隊特定的原聲有機融合於一體。揚聲器也需要為這些聲音產生一定的方位感和距離感，以及讓聲音在總體上具有一定的特點。Rovakis 解釋：「可以為現在的音響系統的聲音覆蓋範圍建模，其使用和調音方式與幾年前非常不同。這一點在涉及到大量室內聲學的情況下尤為重要，比如這座歌劇院。維也納國家歌劇院的建築設計非常獨特，有極其優異的聲學效果，有時需要處理聲音的長距離傳輸和不同類型的聲源的定向傳播問題。例如，包廂與大廳裡的聽覺效果會完全不一樣。整體而言，在『Stehparterre』（大廳站立區），靠後排的位置聲音聽得更清楚，而上層座位聽到的聲音更加均勻。禮堂可以容納近 2700 名觀眾，其中大部分觀眾都會坐在上兩層，因此在規劃音響系統時，我們肯定要考慮到這一點。」
經過幾年的精心策劃，整個音響系統的重建工作在 2020 年 11 月完成。Salzgeber 的高級專案工程師 Tino Pfeifer 從一開始就參與執行這項專案，他規劃並開發了電源監測、功放監測以及功放與其它訊號之間的連接。
「我決定使用 L-Acoustics 揚聲器系統，尤其是 ARCS W/F 系列特別適合應用於這個空間。所有其他整合步驟都需基於所選擇的系統，或者與之相容。」Athanasios Rovakis 說道。首席音響工程師希望可以基於採集和分析的音訊和功放數據進行診斷。「我們很早前就發現，這個功能是以類比方式實現，非常耗時，我們希望它能夠被更新。」Rovakis 解釋道。「我們需要控制系統中的各個音訊通道，因此，我們必須清楚地看到，訊號是否被正確地傳輸到目的地。我們也可以進行遠端控制，例如，透過物理按鍵進行靜音的功能也被整合到調音台的自動化系統中。」其它需求包含音訊設備的電力監測和故障診斷，以及視覺化音訊系統。
下一步就是需要一個能夠將這些功能與所選的音訊系統整合的解決方案。這也正是倍福作為控制設備供應商發揮專長的地方。L-Acoustics 公司的音訊設備可以透過 SNMP（簡單網路管理協定 V1.0）介面與控制系統通訊，因此倍福奧地利公司的 Christian Henke 與 Salzgeber 密切合作，為 TwinCAT 3.1 開發一個匹配的通訊功能塊。「我們的 TCP/IP 伺服器（TF6310）能夠控制無限數量的設備和功能。這在業內是一個獨特的賣點。我們能夠實現的回應時間甚至比要求的還要更快。」倍福娛樂設備業市場經理 Michel Matuschke 評論道。
音訊系統的電力測量
自1950年代以來，維也納國家歌劇院的音響系統不斷增加和更換許多設備。「這代表很多設備層疊在一起，聲控室內的電纜系統和元件的佈局都相當混亂。在 Salzgeber 公司 Tino Pfeifer 的幫忙下，我們採用高度模組化的方式重新設計聲控室，希望在未來 25 年內，我們不需再進行任何根本性的修改。」 Athanasios Rovakis 解釋道。
聲控室內的配電系統，為所有影音設備的控制點，現在僅由用於輸入電路、輸出電路和網路連接的三種電纜組成。Tino 解釋：「倍福超緊湊型 C6015 工業 PC 配備 EK1100 EtherCAT 耦合器及匹配的總線端子模組，用於控制配電系統，C6015負責處理電源的開關，以及診斷保護開關。」
Salzgeber 設計一款由 18 個 19 英寸機架元件組成的高靈活的系統，取代硬接線設備。透過使用這些機架，所有負載和每個插座現在都可以分配到各個組中，進行切換，並讀取它們的電力狀態。這種配置能夠獨立於它們的位置、靈活地切換相互關聯的功能單元。模組化的總線設計甚至允許分離整個機架並移出房間進行維修。Athanasios Rovakis 說：「每個演出季都需要處理如此多的演出和排練，每次演出都有不同的技術需求，這有助於我們掌控一切。每個關鍵元件都有準備備品，以防出現故障。主電源的三個相位都進行了分析，每個相位配備了各自的剩餘電流保護裝置或斷路器。我們可以透過 6 個遠端控制和監測的以介面陣列方式排列的埠動態切換設備。」
所有機架都採用相同的控制結構：1 個 BK9100 Ethernet總線耦合器、2 個 KL3403 三相電力測量端子模組、6 個電流互感器、2 個 16 安培容量的 KM2614 四路繼電器端子模組，以及 1 個用於監測接地故障斷路器的 KL1809。「總共有 100 多個開關通道以及各種監測功能選項。」Tino Pfeifer 解釋說道。電力測量端子模組用於精確顯示每個負載的狀態。包絡曲線分析用於監測每個輸出電路的電流消耗，並儲存數據作為日後參考。機架可以透過兩個中央鍵盤以及 PC 操作。「如果有連接網路，我們可以在樓下的禮堂操作所有功能。」Rovakis 補充道。
視覺化所有功放狀態
視覺化軟體透過 TwinCAT HMI 伺服器（TF2000）實現，並在C6515 控制櫃式工業 PC 上運行。用於顯示所有音訊設備狀態的 HMI 由一個 HMI 頁面上的大約 1000 個 PLC 變數組成，變數每 50 ms 更新一次，包括負責配電、狀態監測和音訊訊號的各種視窗。Athanasios Rovakis 表示：「對我們來說，開發視覺化非常重要，也是我們選擇與倍福合作的主要原因之一。現在我們可以使用顯示器追蹤聲音位置。如果操作人員在調音台工作，在距離揚聲器較遠的情況下播放音訊訊號時，該人員會收到四處擴散的雜訊，無法準確地分辨雜訊來源。這時候，HMI 中揚聲器音量表的 3D 排列就派上用場了。」音訊輸出可以透過控制室的物理按鍵、音訊控制台以及 HMI 單獨靜音或全部靜音。在控制室中也會顯示功放的當前工作狀態。LED 燈可以創造柔和、宜人的間接光。藍色表示揚聲器目前為靜音狀態。全自動控制室內的環境照明變為紅色或燈光被調暗是演出即將開始的訊號，可以提醒操作人員提高注意力。
「倍福控制系統具有良好的開放性，是我們決定採用倍福系統的主因之一，此外控制元件可長期供貨。總線端子模組讓我們能夠處理所有功能，甚至能實現我們以前從未考慮過的功能，為我們帶來附加價值。」Athanasios Rovakis 最後說道。