新技術(shù)在劇場(chǎng)建設(shè)及舞臺(tái)上的應(yīng)用

穆懷恂

（中國(guó)藝術(shù)研究院，北京 100029）

1 前言

如何利用相應(yīng)的高新科技手段振興民族文化，是擺在當(dāng)代人面前的一大挑戰(zhàn)。文化的繁榮和發(fā)展離不開物質(zhì)載體，劇場(chǎng)便是其中一個(gè)重要的物質(zhì)保障，以技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)文化場(chǎng)館建設(shè)的科學(xué)化及經(jīng)濟(jì)實(shí)用化，是目前文化繁榮發(fā)展的迫切需求。

改革開放以來(lái)，文化設(shè)施特別是劇場(chǎng)建設(shè)取得了突破性的進(jìn)展，國(guó)家對(duì)文化設(shè)施建設(shè)的投入規(guī)模屢創(chuàng)歷史新高，尤其是中國(guó)各地劇場(chǎng)的建設(shè)，自上世紀(jì)90年代以來(lái)，出現(xiàn)了高潮。許多劇場(chǎng)在建設(shè)初期缺乏科學(xué)論證，片面追求“大而全”，普遍存在重外觀輕實(shí)用功能的問(wèn)題，且多數(shù)存在投資金額巨大，而硬件投入不科學(xué)、軟件管理不到位的狀況。如此高的建設(shè)資金投入是否符合我們國(guó)情和地方的經(jīng)濟(jì)實(shí)力？尤其是我國(guó)沿海城市與西部地區(qū)的文化建設(shè)極不平衡，的確應(yīng)該引起足夠的重視和思考。全國(guó)文化設(shè)施建設(shè)既要有高起點(diǎn)、高科技、高標(biāo)準(zhǔn)的大型文化設(shè)施建設(shè)（應(yīng)以省會(huì)城市為準(zhǔn)），也要有規(guī)模適當(dāng)、標(biāo)準(zhǔn)適宜、滿足群眾文化活動(dòng)的基本要求、千人左右的基礎(chǔ)文化設(shè)施（欠發(fā)達(dá)地區(qū)）。我們的期望是：在文化建設(shè)中務(wù)實(shí)合理地引用新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更少的能耗。場(chǎng)館是現(xiàn)代城市中重要的文化建筑類型之一，如何在保持傳統(tǒng)文化藝術(shù)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用新技術(shù)、新觀念為傳承我國(guó)的優(yōu)秀文化、發(fā)展地域文化藝術(shù)搭建合理的平臺(tái)，使其更適合現(xiàn)代文化市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理的需要，是時(shí)代賦予我們的責(zé)任。

2 新弓式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)

2.1 技術(shù)特點(diǎn)

新弓式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是目前國(guó)際上惟一的中國(guó)人擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域中的創(chuàng)新成就。其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式和安裝方法，使得大跨度、超大跨度的鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)用中變得更經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單和具有可操作性，特別在屋頂開合式場(chǎng)館中應(yīng)用廣泛。

傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)受空間跨度的影響，不易過(guò)大，多數(shù)采用焊接、網(wǎng)球結(jié)點(diǎn)等手法，施工過(guò)程復(fù)雜，下壓荷載低。新弓式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)不同于一般傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，是一項(xiàng)以“預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)”和“地面頂升、空中成型”為基本特征的建筑新技術(shù)。

從全國(guó)角度看，新建或改建的劇場(chǎng)，密集分布在沿海一帶及部分中部地區(qū)（耗資都在幾個(gè)億到幾十個(gè)億之間），一般說(shuō)來(lái)其規(guī)模、型式都過(guò)大，造價(jià)偏高。巨額的資金投入，80%以上用在了建筑施工上，致使用在舞臺(tái)專業(yè)設(shè)備上的投資只有10% 左右。新弓式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在設(shè)計(jì)施工運(yùn)用中，具有建造工期短、建造成本低等特點(diǎn)，可大幅度增加用在舞臺(tái)設(shè)備上的投資。并且，弓式鋼結(jié)構(gòu)的穹頂經(jīng)力學(xué)結(jié)構(gòu)的合理分配后，非常適合劇場(chǎng)演藝專業(yè)設(shè)施的荷載需要。例如：弓式鋼結(jié)構(gòu)十分適合舞臺(tái)柵頂上部設(shè)備的安裝要求，可以承受所有吊桿等設(shè)備的下壓力荷載，以及觀眾廳上部的聲場(chǎng)特性要求。同時(shí)，大空間也非常適合聲場(chǎng)的布局。

2.2 現(xiàn)狀及前景

該技術(shù)已獲得了中國(guó)、美國(guó)、澳大利亞、俄羅斯、英國(guó)、德國(guó)、意大利、法國(guó)、西班牙、瑞典等39個(gè)國(guó)家的發(fā)明專利。原國(guó)家建設(shè)部、鋼協(xié)等部門多次組織有關(guān)專家、學(xué)者對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了研究和鑒定，并給予了充分的肯定。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)自誕生以來(lái)，已應(yīng)用在多項(xiàng)重要建筑項(xiàng)目中。如北京釣魚臺(tái)國(guó)賓館內(nèi)的網(wǎng)球館就是使用這項(xiàng)技術(shù)建造的、我國(guó)首座開啟式、大跨度、多功能網(wǎng)球館；新疆石化總廠游泳館以其80 m的跨度和獨(dú)特的整體滑移式安裝方法成為我國(guó)最大的室內(nèi)游泳館。在國(guó)內(nèi)體育設(shè)施建設(shè)中，如網(wǎng)球館、游泳館等已應(yīng)用近百處；在國(guó)內(nèi)文化設(shè)施建設(shè)中的應(yīng)用，有山東聊城“水城明珠”大劇院、北京昌平 “溫都水城”大型文化娛樂(lè)設(shè)施、深圳東部華僑城劇場(chǎng)。目前應(yīng)用該技術(shù)的在建項(xiàng)目，有國(guó)家網(wǎng)球訓(xùn)練中心開合場(chǎng)館，及配合青島文化資源整合項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃的青島“貝殼劇場(chǎng)”和文化藝術(shù)中心。本項(xiàng)目在行業(yè)內(nèi)科技創(chuàng)新方面實(shí)現(xiàn)了提高工程建設(shè)質(zhì)量、降低工程建設(shè)能耗和造價(jià)的目的。

2.3 應(yīng)用實(shí)例

2.3.1 聊城水城明珠劇場(chǎng)

筆者曾在山東聊城水城明珠劇場(chǎng)建造過(guò)程中，首次嘗試引用新弓式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，并獲得文化部首屆文化創(chuàng)新獎(jiǎng)。劇場(chǎng)圖例如圖1所示。該劇場(chǎng)總投資只是相同規(guī)模的傳統(tǒng)劇場(chǎng)建筑總投資的五分之一左右。因?yàn)樾鹿戒摻Y(jié)構(gòu)技術(shù)的引入，具有以下一些特點(diǎn)。

（1）投資較低

該劇場(chǎng)建設(shè)總投資約7 500萬(wàn)，弓式鋼結(jié)構(gòu)投資2 400萬(wàn)元；總建筑面積約6 500 m2，直徑約83 m，高約33 m；室內(nèi)固定坐席3 600座。如建設(shè)一個(gè)相同規(guī)模的鋼混結(jié)構(gòu)的劇院或者藝術(shù)中心，估算需要幾個(gè)億的成本，投資應(yīng)是該劇場(chǎng)現(xiàn)在造價(jià)的數(shù)倍。

（2）工期較短

如果建設(shè)一個(gè)相同規(guī)模的鋼混結(jié)構(gòu)的劇場(chǎng)或者藝術(shù)中心，估算至少需要2 ～ 3年。而水城明珠劇場(chǎng)從策劃到初步建成只有12個(gè)月。由于弓式鋼結(jié)構(gòu)建造劇場(chǎng)采用了獨(dú)特的安裝方法，突破了傳統(tǒng)的疊加式建造方法；無(wú)需大型吊裝設(shè)備及滿堂紅腳手架，可不受施工場(chǎng)地的限制，地面施工作業(yè)，主體結(jié)構(gòu)向高度和廣度漸進(jìn)生長(zhǎng)，空中成型，施工快捷高效，可提高工作效率70%。

（3）理性配比

由于總體投資的降低，其用在舞臺(tái)專業(yè)設(shè)備上的投資達(dá)到總投資的六分之一左右，保證了現(xiàn)場(chǎng)觀演的舒適度和良好的視聽效果。

2.3.2 青島貝殼劇場(chǎng)

青島貝殼劇場(chǎng)工程包括大劇場(chǎng)、小劇場(chǎng)以及文化藝術(shù)中心。大劇場(chǎng)計(jì)劃容納觀眾1 180人左右，配有300 m2的大型排練室，擁有化妝、服裝等演出功能用房12間，并為其設(shè)計(jì)了“聲、光、電”整體舞臺(tái)工藝方案。小劇場(chǎng)可容納600人左右，功能齊全，并為其規(guī)劃了“物流、觀眾流向”。文化藝術(shù)中心為一座建設(shè)功能齊全，設(shè)施完備，集文化生產(chǎn)、演出、辦公于一體的現(xiàn)代化綜合樓。

在用地規(guī)劃布局上，貝殼劇場(chǎng)與文化藝術(shù)中心相互呼應(yīng)，具有相應(yīng)的配套設(shè)施。貝殼劇場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)，設(shè)施配備齊全后的概算投入約為1.5個(gè)億左右，為交鑰匙工程。貝殼劇場(chǎng)圖例如圖2所示。

2.3.3 深圳東部華僑城劇場(chǎng)

深圳東部華僑城劇場(chǎng)建筑面積3 500 m2，施工周期為8個(gè)月，結(jié)構(gòu)投資950萬(wàn)元，可容納觀眾1 200人。東部華僑城劇場(chǎng)圖例如圖3所示。

3 LED照明技術(shù)的應(yīng)用

低碳經(jīng)濟(jì)已經(jīng)成為一種不可逆轉(zhuǎn)的時(shí)代潮流。而LED照明技術(shù)的應(yīng)用，將為實(shí)現(xiàn)文化場(chǎng)館及舞臺(tái)的節(jié)能減排做出巨大貢獻(xiàn)。

3.1 形勢(shì)分析

筆者曾配合文化相關(guān)部門，對(duì)北京市可經(jīng)營(yíng)演出的文化場(chǎng)館作了初步調(diào)研，北京范圍大約有90余家可經(jīng)營(yíng)演出的文化場(chǎng)館，多數(shù)為改革開放之前的建筑。而中國(guó)內(nèi)地現(xiàn)有的2 500個(gè)左右的劇場(chǎng)和影劇院中，約20%左右是上世紀(jì)60年代以前修建的，70%左右是80年代左右修建的。由于當(dāng)時(shí)我國(guó)許多設(shè)計(jì)院所沒(méi)有專職劇場(chǎng)舞臺(tái)工藝和聲學(xué)設(shè)計(jì)人員，對(duì)劇場(chǎng)功能使用需求不熟，在建設(shè)中沒(méi)有充分考慮演出功能的需求，舞臺(tái)工藝設(shè)計(jì)不合理，大部分劇場(chǎng)缺乏空調(diào)、排風(fēng)系統(tǒng)以及消防系統(tǒng)。劇場(chǎng)的大部分技術(shù)設(shè)備陳舊老化，照明、擴(kuò)聲設(shè)備布局不合理，舞臺(tái)使用的設(shè)備高耗低效，沒(méi)有安全監(jiān)控和舞臺(tái)通訊系統(tǒng)；電力容量不足、電線老化且不阻燃、舞臺(tái)和觀眾廳之間無(wú)防火幕，存在著重大安全隱患。這些場(chǎng)館的升級(jí)改造，刻不容緩。

在我國(guó)目前電力緊張的情況下，采用LED產(chǎn)品作為舞臺(tái)燈光設(shè)備，對(duì)于國(guó)家倡導(dǎo)的發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)演藝設(shè)備領(lǐng)域已研發(fā)出一些高效節(jié)能的LED燈光設(shè)備，具有壽命長(zhǎng)、維護(hù)費(fèi)用低、動(dòng)態(tài)色彩控制、白光色溫可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，希望在劇場(chǎng)建設(shè)和改造中積極采用這樣節(jié)能降耗的設(shè)備。

3.2 技術(shù)介紹

LED半導(dǎo)體技術(shù)，被稱為21世紀(jì)最前沿的尖端科技。采用LED技術(shù)研發(fā)出的光源，壽命是傳統(tǒng)白熾燈的三十五倍而能耗僅為其八分之一，具有其他傳統(tǒng)照明光源無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。目前，在燈光照明領(lǐng)域，因其具有體積小、重量輕、顏色純正、節(jié)能、環(huán)保、低溫和長(zhǎng)壽的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁并已開始進(jìn)入廣播電視、舞臺(tái)演藝、城市照明等眾多新興的應(yīng)用市場(chǎng)，是取代白熾燈和鹵鎢燈最具潛力的照明光源。

3.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的影視舞臺(tái)專業(yè)照明設(shè)備，多為1 kW ～ 5 kW的大功率鹵鎢光源燈具。鹵鎢光源光效低，消耗的電力95%以上轉(zhuǎn)化成為熱能，造成能源的極大浪費(fèi)。鹵鎢光源在使用過(guò)程中產(chǎn)生巨大的熱污染，并且，需要投資安裝高負(fù)荷的空調(diào)進(jìn)行降溫，從而造成電能、資金的重復(fù)浪費(fèi)；大量的紅外輻射，造成演職人員的工作環(huán)境惡劣；鹵鎢光源壽命一般為200小時(shí)左右，受環(huán)境溫度的影響很大，屬易損消耗品，給劇場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)管理增加了沉重的負(fù)擔(dān)。

LED照明燈具在舞臺(tái)影視照明領(lǐng)域具有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要特點(diǎn)是：為固體發(fā)光冷光源，紅外輻射極低，白光LED光源的發(fā)光效率已高達(dá)100 lm/W，是鹵鎢光源的4 ～ 6倍；壽命長(zhǎng)達(dá)60 000小時(shí)，是鹵鎢光源的300倍左右；使用過(guò)程中不產(chǎn)生污染，是目前最為綠色環(huán)保的光源。LED在舞臺(tái)應(yīng)用中的特點(diǎn)包括：高光效加之光利用率提高，使之與傳統(tǒng)鹵鎢燈相比節(jié)電90%；極低的紅外輻射明顯改善使用環(huán)境；長(zhǎng)壽命使維護(hù)費(fèi)用大大降低，耗材費(fèi)用降低90%以上；配套電纜和空調(diào)的初建費(fèi)用下降50% ～ 70%；綜合節(jié)能80%以上。

3.4 劇場(chǎng)燈光改造實(shí)例

深圳大劇院建成于20世紀(jì)80年代，是我國(guó)第一個(gè)實(shí)際建成的具有品字型舞臺(tái)的劇場(chǎng)；歷經(jīng)20多年的使用，舞臺(tái)線路老化、視聽設(shè)備損耗嚴(yán)重。為確保作為2010年“九藝節(jié)”分會(huì)場(chǎng)各種劇目在此演出和比賽的需要，為其量身制定舞臺(tái)專業(yè)系統(tǒng)改造方案，使其適合國(guó)內(nèi)外大型藝術(shù)活動(dòng)的使用。方案要求以安全為重點(diǎn)，注重科學(xué)、務(wù)實(shí)與國(guó)際接軌；優(yōu)先選用低碳技術(shù)設(shè)備，以便于大劇院的運(yùn)營(yíng)管理。

改造前舞臺(tái)原配的燈光用電量為540 kW，在采用了LED燈具等低耗設(shè)備后，改造后調(diào)整為330 kW，僅此項(xiàng)就節(jié)約了40%的用電量；且尚未計(jì)算因此而減排的因素。如圖4所示。

4 多媒體投影系統(tǒng)的應(yīng)用

中國(guó)大陸地區(qū)演出使用的投影系統(tǒng)經(jīng)歷了從最早的三洋等到如今的比利時(shí)巴可、美國(guó)科視等的品牌變化，也經(jīng)歷了從最早的單機(jī)定向投影機(jī)到2008年北京奧運(yùn)會(huì)開閉幕式上的可以變向的多媒體數(shù)字投影燈的使用過(guò)程，隨著藝術(shù)創(chuàng)作者及大眾藝術(shù)審美水平的不斷提高，演出的多媒體投影系統(tǒng)正在不斷的發(fā)展進(jìn)步。

投影機(jī)的發(fā)光流明數(shù)值在科技不斷提高的基礎(chǔ)上不斷提升，目前，市場(chǎng)上20 000 lm及以上的投影系統(tǒng)已成主流。但隨著多媒體制作技術(shù)的發(fā)展，以前標(biāo)清時(shí)代的投影系統(tǒng)已經(jīng)逐漸不能適應(yīng)藝術(shù)創(chuàng)作者和觀眾的需求，具有前瞻性的、支持高清多媒體的投影系統(tǒng)已經(jīng)在市場(chǎng)份額上逐步占優(yōu)。

在2008年北京奧運(yùn)會(huì)的開幕式和閉幕式上，大面積地使用多媒體數(shù)字投影燈，創(chuàng)造了美輪美奐的視覺(jué)特效。這依托了多媒體數(shù)字投影燈的特性，如，可控角度控制、能兼容流行媒體、多視頻介入、無(wú)縫拼接技術(shù)、畫面疊加技術(shù)等。雖然這一技術(shù)的弱點(diǎn)在于單機(jī)亮度不高，其體積小、重量輕、可以吊掛于幾乎任意位置，而其隨意可變、可控的角度操作，形成定向投影系統(tǒng)所不能達(dá)到的藝術(shù)效果。因此，如能和高清的定向投影系統(tǒng)結(jié)合，將給藝術(shù)工作者提供更廣闊的創(chuàng)作空間。多媒體數(shù)字投影燈的出現(xiàn)大大豐富了藝術(shù)創(chuàng)作者的藝術(shù)表現(xiàn)，也使投影系統(tǒng)走上了像電腦燈一樣的可控式發(fā)展之路。

5 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)的文化設(shè)施建設(shè)不能簡(jiǎn)單模仿發(fā)達(dá)國(guó)家的老路，要依托于中華五千年博大精深的文化底蘊(yùn)，繼承和發(fā)揚(yáng)我們的優(yōu)良傳統(tǒng)；文化建設(shè)的發(fā)展有賴于科技的研發(fā)與創(chuàng)新，要博采眾長(zhǎng)，需要把新的科學(xué)技術(shù)為我所用，應(yīng)集中國(guó)人的智慧，同心協(xié)力，為提升我國(guó)的文化綜合實(shí)力而共同奮斗。