徐韬:杭州亚运电竞中心智慧应用系统整体解决方案

编者按:     
2024国际音视频智慧集成展(深圳)期间,“演艺装备在电竞(主题)建筑设计中的应用”主题论坛,引起了广泛关注和一致好评。浙江大丰实业股份有限公司文旅演艺设计总监徐韬、广州云盟伙伴营销管理有限公司创始人徐风云、红鲤文化副总裁雷悦希、华体电竞董事长徐铭四位嘉宾齐聚一堂,围绕国内电竞场馆的建设、电竞产业的未来发展分享了宝贵见解和建议。他们的精彩演讲吸引了众多行业精英和观众的目光,现场座无虚席,气氛热烈。现将论坛中技术交流论文在业内公开,供行业专家和从业人员研究参考。
浙江大丰实业股份有限公司文旅演艺设计总监徐韬先生为我们介绍杭州电竞中心智慧应用系统整体解决方案。

一、项目概况
中国杭州电竞中心,位于浙江省杭州市拱墅区石祥路与东新东路交叉口的杭州北景园生态公园内,建筑面积约 79790㎡,其中地上建筑面积约19265㎡,地下建筑面积约 60525㎡。占地面积约12985㎡;建筑层数为地上3层,地下1层。地上功能为一座4338座,是中国第一座达到亚运会电竞比赛标准的场馆。

杭州电竞中心剖面图
杭州电竞中心建筑外观以“星际涡旋”为设计理念,场馆兼具数字化、智能化、专业化的特点,集成赛事、演艺和电竞三大应用场景,包含舞台吊挂系统、演艺灯光系统、场地照明系统、演艺扩声系统、LED显示系统、体育智能化系统、数字驾驶舱系统、体育安防系统、体育弱电系统、建筑声学系统等十大专业设备系统,打造国际一流的电子竞技多功能复合型体育场馆。
二、系统集成
1.舞台吊挂系统  
杭州电竞中心配备0.5t链式吊机66台,TRUSS架18根,其中12m折线形规格12根(两种角度规格),9m弧形规格6根,根据实际使用需求悬挂。每道TRUSS架需3台链式吊机提升及悬挂,额定荷载10kN。所有链式吊机需悬挂安装在屋顶桁架的节点上,每个节点能够承受的最大活荷载不小于10kN。  
杭州电竞中心的控制系统采用最专业、最成熟可靠的德国SIEMENS控制技术和本公司科技人员深度开发专用于舞台机械的控制系统,对所有舞台设备的驱动装置和现场传感器等实施运动控制、状态监视。并提供操作界面和操作方法,保证设备人员安全,配备维护及检修手段等。另外,根据IEC61508安全标准要求及人机工程学原理,增强了其安全功能和适合我国国情的操作便利性。  
舞台机械控制专用操作台,可设置在主控制室内,也可在舞台面作移动式操作台使用(至少可移动15米)。管理层通讯采用100MBps工业以太网,控制层通讯采用传输速率为100MBps的PROFINET现场总线。友善的人机界面及三维动态监视是用于对整个舞台机械设备进行集中监控以及控制整个操作系统的管理中心。

实时数据监控
2.演艺灯光系统  
杭州电竞中心演艺灯光是一门综合性应用艺术,灯光语言需要随时配合剧情、场景的变化而变化;照明也要求信号输出持续通畅。作为灯光系统的指挥中心,控制系统的可靠与否,直接影响到整台演出的灯光效果和演出质量,影响到整个演出能否顺利。历史的经验已经表明,要确保灯光控制万无一失,除了选用技术成熟、性能稳定可靠的调光产品之外,科学合理的备份控制系统设计至为关键。  
为努力提高电竞中心演艺灯光系统综合性价比,确保设备配置的先进性、扩展性和可靠性,整体系统配置既能满足电竞演艺灯光要求,又考虑扩充余量,保证电竞中心演艺灯光设备在相当长时间内不会落伍,我们采用了国际上最为流行的安全模式,技术成熟、可靠的全数字双网络信号传输系统,实现网内资源共享、多点监控与遥控。有效保障了各个演出场所灯光控制DMX信号输出的可靠性和连贯性,极大方便了灯光创作人员与演出管理人员对舞台灯光的直控、监控和遥控,具有无比的使用价值和宽广的应用远景。  
杭州电竞中心比赛厅是一个为直径约66m,空间高度约31m的圆形场地,空间容积大,顶部钢结构复杂。在灯位设计时,结合岛式舞台形式,利用顶部结构设置内、中、外三圈弧形灯杆(共18道),充分展现出灯光对称、流线式的动态美学。杭州电竞中心共使用灯具设备192台,包括LED光束电脑灯、LED切割电脑灯、LED切割染色电脑灯、LED三合一电脑灯。

灯位布置效果图
3.场地照明系统
  杭州电竞中心场地照明系统设计根据JGJ153-2016《体育场馆照明设计及检测标准》中所规定的最高满足全场(半径25米场地范围内)Ⅲ级专业比赛对水平照度、照度均匀度、眩光、显色性及色温等方面的要求。照明计算的维护系数取值为0.8。

主席台面的平均水平照度值大于200lx,观众席的最小水平照度值大于50lx;
观众席和运动场地安全照明的平均水平照度值大于20lx。  
采用智能照明控制系统,把所有灯具按清扫模式、训练和娱乐活动,业余比赛和专业训练,专业比赛等使用条件规划为多种模式,以满足比赛、训练及清扫的照明要求。计算机可以模拟现场开灯状态,自动检测灯具是否正常工作、是否有漏电电流,并反馈显示故障灯的位置,降低系统的管理维护工作量,提高系统的可靠性。  
比赛场地照明设计采用了42套西特科5NX08-600W LED投光灯。观众席照明采用了12套西特科5NX15-200W LED投光灯、19套西特科5NX15-100W LED投光灯。场地及观众席安全照明采用了6套西特科5NX15-200W LED投光灯、10套西特科5NX15-100W LED投光灯。同时,场地照明和观众席照明采用双电源末端切换的方式供电。安全照明采用双电源末端切换的方式供电,同时配置EPS电源,EPS供电时间不小于90分钟。

 
照度模拟计算  
4.演艺扩声系统  
通常体育场馆扩声系统的设计,主要建设目标以语言播报及音乐重放为主。随着杭州电竞中心系统设计的推进,设计团队意识到近些年电竞产业迅猛发展,电竞场馆的设计不应局限于体育场馆类,要更多地考虑电竞场馆的演艺性需求。为了扩声系统能更好地服务于电竞赛事,考虑系统的前瞻性,扩声系统设计最终选择以GB/T 28049-2011《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范》中文艺演出类扩声系统声学特性指标一级为标准。相对于体育场馆扩声系统指标特性一级,文艺类演出扩声系统声学指标特性一级对扩声有着更高、更细致的声学要求,可以给电竞场馆带来更多样的选择。  
杭州电竞中心比赛厅容积大且空间呈圆形,声学环境较为不利,扩声系统既要有足够大的声压级,又要有足够高的语言清晰度,更要保证系统高品质的声还原,实现各频段大动态的声音效果。同时要规避圆形场地带来的长混响困扰,避免声反馈等问题,这对扩声系统的设计是一个巨大的挑战。

最大声压级指标

语言清晰度指标  
杭州电竞中心系统的安全性和可靠性尤为重要。扩声系统的整体方案选择以DANTE+模拟的双信号传输,系统所有音频信号均进入核心机架进行处理分发。同时考虑赛事的直转播部分,信号前端选择使用话筒分配器,为直转播部分作预留。数字调音台选择一主一备,平时在三层声光电控制室进行操作。在地下一层比赛大厅及一层媒体工作区后方墙面预留箱盒接口,亚运会期间供体育展示作为现场调音位接入。

扬声器布置图
杭州电竞中心选择了6组线阵列作为系统的主扩,每组线阵6只全频、2只低频,集中吊挂安装于场地中心区域上空,负责场地观众区域的声音覆盖。舞台区域则考虑在斗屏下方固定安装扬声器,作为舞台面的固定返送,满足赛事舞台区的返听需求。同时考虑内场的流动坐席,配置了观众区流动补声。模拟分析结果:杭州亚运电竞中心模拟采用的扬声器配置及其技术指标,满足国标GB/T 28049-2011《厅堂、体育场馆扩声系统设计规范》中文艺演出类扩声系统声学特性指标一级标准。
5.LED显示系统  
为努力提高场地显示系统综合性价比,确保设备配置的先进性、扩展性和可靠性,整体系统配置既能满足各类电竞演艺和体育赛事的播 放视频的需要,又考虑扩充余量,保证电竞中心LED显示系统的先进性、经济性、稳定性, 根据《210625杭州北景园生态公园电竞中心体育专项招标技术文件》要求,整个电竞中心场地LED显示系统配置如下:  
在场馆侧墙处设置4块LED广告屏,点间距采用P4规格。屏幕尺寸为:8960mm*2688mm,面积:约96㎡。固定安装在场馆侧墙上。  
在场馆看台前沿处设置一圈LED环形屏,点间距采用P6规格。屏幕尺寸为:215040mm*960mm,面积:约206㎡。嵌入安装在看台前沿上。  
在场馆中央吊挂LED斗屏,点间距P3规格。屏幕尺寸为:8064mm*5184mm,共4块;  1728mm*5184mm,共4块。斗屏总面积240平方米;最高可升至22米。

LED显示屏幕现场图
从项目结构的特点出发,本工程大致可分为以下几个子项目:  
LED显示屏屏体、控制系统及控制技术、计算机网络系统、LED显示软件、低压配电集散控制系统。

LED系统原理图
6.数字驾驶舱系统  数字驾驶舱系统整个方案包含数字孪生场馆平台、3D 引擎中台和物联网中台三大块子系统。配套数据中台提供设备接入及管理(联动、日常)。完成数据中台+存储实现数据的管理与运营历史数据存储。
系统包含十大功能模块:  
地图漫游:对辖区全三维场景地图的全景操作。  
路径漫游:场景自定义漫游路径,可调整漫游速度等参数。  
视点功能:快速切换到指定视点进行浏览。  
场景应用:分层级浏览地图,园区、建筑、空间的预设位置。  
数据平台:园区信息、招商信息、企业信息、轮播图等。  
访客系统:访客机系统开发对接、门禁系统开发对接。  
车管系统:获取设备信息、停车场数据、车位数据等。  
安防系统:获取设备信息、视频画面信息等。  
能耗系统:能耗平台开发对接,同步表读数信息。  
设备运维:对园区供配电、照明、空调等系统进行实时监测。

数字驾驶舱子系统分类  
数字孪生场馆平台依托三维地理信息系统建设需要制定切实可行的城市三维景观模型制作技术规程,使得三维数据从外业采集,到数据设计、模型精度、命名规则等都有规可循,为不同单位和部门的三维建模提供指导和约束,使得不同单位制作的三维模型符合同样的技术标准,避免数据鸿沟和数据重复建设。三维建模技术规范应从术语、建模技术要求(包括纹理、贴图、模型格式、坐标系等方面)、质量要求、元数据、模型编码、(框架、纹理、属性)数据采集与处理,不同类型模型的技术说明。

场景渲染效果  
3D 引擎中台是多种类型数据连接及基础功能平台,大屏可视系统将视频、复杂动画、2D/3D图形及实时数据流进行统一整合,以图形化方式实时呈现并管理。系统提供的可视化系统乃针对不同应用领域的特定要求而精心打造的完全集成的系统。大屏可视系统集成数据可视化与实时交互等当今前沿技术,实现数据集成图形化能力、完全自由的创造力与数据连接、状态逻辑动画和即时实现交互性。同时,系统具备视点功能,在三维场景中,直接点击某项功能,视角将快速聚焦到对应位置。点击左下角返回,视角将返回到预设全景高度位置。方便用户对特定场景进行定位,快速切换到指定视点进行浏览。

视点功能效果
物联网平台按照分层的架构理念进行设计,分为设备接入、数据存储、数据分析、应用等四层,各个层级之间可独立灵活部署。系统采用冗余架构建立相应容错机制,保证系统稳定可靠。支持私有化B/S架构部署。支持通过访问指定地址访问、使用数字孪生场馆平台。其中,BS架构主要针对物联网平台端进行设计,便于维护、易于扩展、客户端无需安装;CS架构主要针对物联网移动应用进行设计,主要用于车辆/职员管理,提供车辆/人员定位等应用。  
物联网平台包括系统管理、服务总线、运维管理、连接管理、设备管理、系统接口和数据资源管理七大模块,提供人机交互界面,供管理人员对整个系统进行管理和监控。  
物联网应用从物联网平台获取数据,支撑智慧运行、智慧服务、智慧安全、智慧商业、智慧经管等业务板块,实现定位支撑、机位监测以及环境监测等,同时接入已建物联网应用,对具体业务进行可视化监控和智能化管理。
7.建筑声学系统  
杭州电竞中心室内声环境使用需求和声学设计应用两个方面开展理论研究和技术设计。首先明确北景园生态公园电竞中心的室内声环境特征和声学要求,提出适合的室内声学指标;进一步根据杭州电竞中心的室内空间和活动特点提出电竞中心的室内音质设计方法;同时明确杭州电竞中心的噪声特点,确定噪声控制设计方法和技术。  
杭州电竞中心拟采用的技术路线为根据电竞馆的实际情况进行声场特征及声学要求分析,并通过相应的声学评价指标结果进行室内音质设计与噪声控制设计。
详细说明见下图:

本方案根据现有建筑设计图纸,对现阶段建筑场馆的声学性能进行分析:
1)对目前设计条件的材料吸声系数频率特性及吸声量进行分析,得到如下结果:

设计指导建议:现设计下观众席的吸声量最大,墙面次之,但两者吸声量都不高。根据材料和容积,以伊林公式快速估算室内混响时间,在不同声音频率下处于0.87~3.80s,在500Hz和1000Hz的混响时间分别为2.48s和2.14s,远远超出目前相关规范中规定的1.5~1.9s,且实际测量和声场模拟中的混响时间往往远高于公式计算。全局估算的混响时间在500Hz和1000Hz的频率下分别为3.24s和2.85s,能初步反映实际混响时间远高于标准要求。
2)全对建筑进行声源布置与模拟

声源和测点的设置  
初步模拟时,参考原设计中声源布置位点:a)在六边形舞台的六个角点处设置6个点声源;b)在比赛大厅上空的六块电子转播屏的六个角点处设置6组阵列声源;c)在一层活动看台和固定看台、二层固定看台均匀设置8个测点。  
各测点的声学表现:  
①测点1~8的平均混响时间分别为3.2s、 3.2s、 3.1s、 3.1s、 3.4s 、3.3s 、3.3s 、3.0s、 3.1s,均不满足1.5s~1.9s的规范要求和实践经验,特别是在主要的500Hz和1000Hz都远超出这个数值范围;  
②各测点的早期衰减时间也相对过长,影响观众对后期反射声的听闻;  
③各测点的总声压级都极高,但是测点1~6的直达声声压级较低,需要提高,测点7、8的直达声声压级过高,需再设计适当降低。
④各测点的侧向反射声系数基本处于0.07~0.1的范围,观众视听效果的环绕感不足,游戏中的音乐听感一般;  
⑤各测点的明晰度系数基本处于音乐听感较好的范围-2~+2dB之外;  
⑥各测点的清晰度系数都较低,普遍小于0.5,需要提高观众席声音的清晰度。 

                   
各测点语言传输系数(STI)
3)点响应分析结果  
从点响应分析的结果来看,原设计下总体的混响时间和STI都远不能满足使用需求,并且整体观众席区域存在不均匀的听觉效果,二层固定看台的听觉效果稍强于一层活动看台和固定看台的听觉效果,一层活动看台的听觉效果相对而言最差,需要再调整和设计处理。4)对建筑进行声学网格响应分析,得出设计指导建议  
①原设计下观众席的早期衰减时间都过长,特别是一层活动看台和二层看台,为了降低早期衰减时间,需要吸声处理。  
②原设计下各观众席区域的语言传输系数基本都大于0.45,听语言声的效果一般,二层固定看台的语言声听觉效果略佳于一层固定看台和活动看台,一层活动看台的效果最差,男声和女声的语言传输系数值相差不大。

语言传输系数STI的网格分析  
③原设计下观众席大部分区域的环绕感都不佳,处于0.2~0.3的优选范围之外。  
④原设计下一层观众席的明晰度系数C80差于二层观众席的,在大多数频段都在-2dB~+3dB的较优范围外,游戏音乐听感不佳,二层观众席的明晰度系数值在优值范围内,但仍有提升空间。  
⑤原设计下一、二层观众席的清晰度系数D50都低于50%,听音清晰度不可以观众满足需求,需要加强50ms内直达声的声能。  
⑥原设计下一、二层观众席的混响时间均不满足规范和经验要求的1.5~1.9s,且远远超出这个范围,需要设计一些吸声材料和吸声结构来降低室内混响时间。

混响时间T30的网格分析
5)设计问题总结 
①室内混响时间过长,需要设计合理、适量、位置适宜的吸声材料或结构降低混响时间; 
②各项室内音质评价指标基本都不满足标准要求,需要提高观众席的音质效果; 
③观众席不同区域存在较不均质的音质效果,需要进行局部设计和改善。
8.其他系统
1)体育安防系统  关于350兆警用数字集群(PDT)系统建设方案,全省公安350兆数字集群(PDT)通信系统网络设计为省、市、县三级管理架构。其中杭州市公安局350兆PDT数字集群网络建设定义为二级网络。保证本次投标基站通过有线与原有350兆PDT数字集群通信系统无缝互联,并与杭州市局已建设的PDT基站融为一体互为分基站,共用一个网管中心、定位服务器,实现统一网管、统一指挥调度,并且可以进行调度平台分布式部署应用,满足于全市性大型安保活动和应急常规通信的公安调度指挥需要。

350兆数字集群系统网络架  
系统支持多控制信道,以防单一控制信道故障导致业务无法正常进行。同时,系统采用高稳定时钟源主从同步方式进行网络同步。对所有基站配置GPS功能和北斗导航系统。  
2)体育智能化系统  
杭州亚运电竞中心体育工艺项目竞赛智能化系统共包含9个子系统。分别为计时记分及现场成绩处理系统、电竞直转播和现场评论系统、竞赛信息发布系统、升旗控制系统、标准时钟系统、比赛设备及赛事集成管理系统、售检票系统、比赛影像采集回放及分析系统、赛事体育展示系统。  

本项目配置的竞赛智能化系统设施设备在亚运会期间满足专项电竞比赛的要求,同时满足赛后运营球类赛事的相关需求。  
①计时记分及现场成绩处理系统:1#游憩建筑项目场馆主要功能为电竞比赛,赛后通过场地转换满足篮球比赛功能。本次设计配置一套篮球计时记分设备及成绩处理系统软件,亚运会电竞比赛比分信息由游戏出版方授权,并由直转播团队字幕包装处理后呈现输出。场馆内预留相应管路条件。  
②电竞直转播和现场评论系统:本套系统旨在为转播、直播团队提供从直播摄像机至转播机房专用音视频线缆和接口,避免比赛期间临时敷设线缆带来的建筑和装饰二次破坏、线缆通过观众席影响观赛体验、二次放线导致线缆破损等问题。导播过程中专业设备由直转播团队提供。  
③竞赛信息发布系统:竞赛信息发布系统可为终端显示设备提供比赛成绩信息、赛会组织信息、各种新闻信息,并提供视频点播和精彩比赛片段等多媒体信息服务,竞赛信息发布系统可叠加标准时钟系统中的时间信号。  
④升旗控制系统:本项目旗杆主要包括馆内和馆外两部分。馆内旗杆安装在马道上,共2套横杆式旗杆,旗杆安装位置既满足颁奖人员流线需求又不能影响观众观看比赛。旗杆在赛会及日常运营期间可作为颁奖旗杆、礼宾旗杆、会标旗杆等功能使用。馆外旗杆安装在场馆南入口室外花池附近,共3支12米锥形旗杆作为礼宾旗杆使用,位置详见地面层总平面图。  
⑤标准时钟系统:采用IOT物联网子钟设备,可以将设置在战队休息室、更衣室和裁判员休息室的倒计时功能子钟与相关计时记分系统联动,实现比赛中场休息时,计时记分系统中的倒计时功能同步输出到相关区域倒计时子钟。同时系统通过云端管理软件,可以实时监测各时钟的工作状态。  
⑥比赛设备及赛事集成管理系统:比赛设备及赛事集成管理系统是一套专为体育赛事服务的场馆音视频和照明联动的系统。系统通过系统集成技术和信息集成技术,利用场馆的信息网络系统及各系统协议开发、融合,实现对场馆内视频信息展示、音频播放以及场地灯光同步控制。  
⑦场馆售检票系统是实现售票、检票、收费、统计、管理等全过程的信息化处理。利用弱电系统无线AP点位或4G网络,在场馆观众出入口设置了10台手持式验票机供赛会期间使用,系统可接入第三方票务平台与之协同工作。  ⑧比赛影像采集回放及分析系统:在每个选手座位前配置了10台电竞选手摄像机,满足5V5端游电竞活动需求。通过电竞选手摄像机可以采集和展示电竞选手的画面(主要是近景和特写);场地摄像机由转播机构自行配置,场馆预留信号接口;电竞比赛时OB数据设备画面由直转播团队提供,并经过字幕包装处理后发送给各终端。  
⑨赛事体育展示系统:系统配置8路4K导播台,赛事时将转播、视频播放器等画面输出至场地大屏。转播画面包括游戏OB画面、广告画面、转场画面等等。体育展示系统中配备专业的话筒、2台体育展示专用3-chip-DLP激光工程投影机,完成音视频的统一管控。  
通过音乐的播放、视频的展示(60秒的定制画面输出到激光工程投影机、LED显示屏等终端)以及场馆照明的控制,完美展示杭州亚运、拱墅亚运、电竞亚运的特色。3)体育弱电系统  杭州电竞中心通信室内分布系统的网络规划、无线系统施工、设备安装、网络接入调测、信号开通及运营维护。系统满足各类电竞演艺和体育赛事的公网通信网覆盖的需求。  
设计方案结合场馆室外通信基站网络规划,根据场馆建设进度要求,同步开通移动、电信、联通4G、5G网络信号,满足亚运赛前、赛中、赛后场馆室内移动、电信、联通4G、5G网络语音和数据需求,通信系统及器件材料应满足国家有关标准,并确定运行安全。
设计满足以下规范标准要求: 
 > 中华人民共和国通信行业标准YD/T 5120-2005《无线通信系统室内覆盖工程设计规范》;   > 中华人民共和国通信行业标准YD/T1051-2010《通信局(站)电源系统总技术要求》;   > 中华人民共和国通信行业标准YD/T5040-2005《通信电源设备安装设计规范》;   
> 中华人民共和国通信行业标准YD5039-2009《通信工程建设环境保护技术暂行规定》;   > 中华人民共和国通信行业标准GB50689-2011《通信局(站)防雷与接地工程设计规范》;   
> 中华人民共和国国家标准GB8702-88《电磁辐射防护规定》;
三、结语2018年电子竞技作为雅加达亚运会表演赛,2023年电子竞技成为了杭州亚运会正式比赛项目,国家集训队共斩获4枚金牌。此次亚运会将电竞比赛推到了一个新的热度,越来越多的粉丝、观众也愿意走出家门,购买门票进入场馆在线下观看比赛,体验线下观看比赛带来的震撼与互动。杭州电竞中心作为一座专为电子竞技比赛活动设计的现代化场馆,机械、灯光、音响、LED显示、智能化等系统设施对于吸引观众和提升参与者体验至关重要。同时,项目实施过程中发现并解决了一个个技术难题,根据现场情况动态调整实施方案,保证场馆如期交付,为亚运会保驾护航。同时对设计、施工工程中的重难点进行总结,结合各地方和团体出台的电竞场馆设计、建设规范,编制了《电子竞技场馆设计规范》企业标准,积极推动国内电竞场馆建设的标准化、规范化进程。
 
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