多功能劇院音樂反射罩的設(shè)計與應(yīng)用

余斌

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多功能劇院音樂反射罩的設(shè)計與應(yīng)用

余斌

(華東建筑設(shè)計研究院有限公司章奎生聲學(xué)設(shè)計研究所，上海 200070)

當(dāng)劇院兼用大型交響樂、室內(nèi)樂或合唱音樂演出時，舞臺上必須增設(shè)音樂反射罩，既有助于將樂隊演奏聲返送至聽眾席和平衡樂隊演出，也可改善觀眾廳內(nèi)的音質(zhì)。音樂反射罩是多功能劇院舞臺工藝的重要設(shè)施之一。主要介紹音樂反射罩的六個工程應(yīng)用實例，并對增設(shè)樂罩前后觀眾廳的實測結(jié)果作分析總結(jié)。對比舞臺上增設(shè)樂罩前后觀眾廳音質(zhì)參量混響時間、早期衰變時間、明晰度和聲場力度的變化，發(fā)現(xiàn)舞臺增設(shè)樂罩后，顯著降低了舞臺空間和觀眾廳空間的耦合作用，兩者形成一個整體使觀眾廳有效聲學(xué)容積增大。由于樂罩對低頻聲能的吸收，低頻混響時間不但沒有提升，反而略有下降。單就混響時間的頻率特性而言，增設(shè)樂罩的多功能劇院與專業(yè)音樂廳仍存在較大的差距。增設(shè)樂罩后，觀眾廳內(nèi)明晰度降低，而聲場力度得到了較大的提升。

多功能劇院；音樂反射罩；混響時間；聲場力度

0 引言

劇院與音樂廳空間的最大區(qū)別在于音樂廳的空間是完整的單一空間，樂隊演奏時所處的樂臺與觀眾廳同屬一個空間；而劇院的舞臺和觀眾廳分屬兩個相耦合的空間，為使兩空間的混響時間接近，要求舞臺內(nèi)墻面做吸聲處理，大量的聲能逸散到舞臺空間并被墻面布景吸收而得不到有效利用[1,2]。為了在劇院中構(gòu)造類似于專業(yè)音樂廳的空間形式和聲場條件，以便適合交響樂、室內(nèi)樂或合唱等演出，通常均在舞臺上設(shè)置可移動、便于裝拆的舞臺音樂反射罩[1]。

舞臺音樂反射罩，簡稱樂罩，主要用于自然聲演唱(奏)音樂時改善觀眾廳的音質(zhì)效果，是交響樂、室內(nèi)樂和合唱等演出時的聲學(xué)功能設(shè)備，現(xiàn)已成為新建或改建的兼顧自然聲演出的多功能劇院所必備的設(shè)施。本文對樂罩改善觀眾廳各項聲學(xué)指標(biāo)情況進(jìn)行了詳細(xì)的梳理總結(jié)和分析。

1 樂罩的預(yù)期聲學(xué)功能

樂罩是在多功能劇院里進(jìn)行自然聲演出時必不可少的舞臺設(shè)施，樂罩對劇場觀眾廳的音質(zhì)有重要影響，同時也對舞臺演奏區(qū)音質(zhì)的改善產(chǎn)生重要的作用。

樂罩的聲反射和聲擴(kuò)散設(shè)計得當(dāng)，可以改善樂隊樂師之間及指揮、演員和樂隊之間的相互聽聞，有利于伴奏、演唱的協(xié)調(diào)及合奏與協(xié)奏的同步，使演奏者正確地掌握力度和速度，達(dá)到演奏的平衡和融合。

樂罩的聲學(xué)作用主要表現(xiàn)在對觀眾廳內(nèi)音質(zhì)的改善，不僅罩內(nèi)包絡(luò)空間融合為觀眾廳的延續(xù)部分，還為觀眾區(qū)前部增加了早期反射聲，并消除了舞臺與觀眾廳之間通過臺口藕合引起的聲能衰減缺陷[3]。

2 樂罩的工程應(yīng)用實例

專一用途劇院投資規(guī)模大，利用率低，維護(hù)管理費用高，而多功能劇院可以一廳多用，經(jīng)濟(jì)效益好，是未來演藝建筑建設(shè)的主要發(fā)展方向。

本節(jié)主要介紹多個多功能劇院增設(shè)樂罩前后的實測音質(zhì)參量對比結(jié)果，包括混響時間(單位：s)，早期衰變時間(單位：s)，音樂明晰度80(單位：dB)，以及聲場力度(單位：dB)。在廳堂音質(zhì)設(shè)計中最重要的音質(zhì)參量是混響時間，被公認(rèn)為是概念明確、與主觀感受密切相關(guān)的客觀參量。

2.1 北京保利大劇院樂罩

北京保利大劇院為1500座的多功能劇院，可接待大型歌劇、交響樂、芭蕾舞、音樂劇等各種類型的演出。北京保利大劇院樂罩內(nèi)景如圖1所示。

樂罩采用封閉的組合形式，頂板和后板采用電動懸吊方式，側(cè)板采用可移動的單元拼接而成。前高9 m，后高5.5 m，前寬18 m，后寬11 m，進(jìn)深11.5 m?？晒┐笮徒豁憳穲F(tuán)和各類室內(nèi)樂演出。

圖1 北京保利大劇院樂罩內(nèi)景

由圖2可見，增設(shè)樂罩后，中高頻混響時間增加約0.4 s，中頻空場混響時間平均值達(dá)到1.75 s，能夠滿足大型交響樂演奏的混響要求；低頻混響時間沒有提升，反而在125 Hz倍頻程有所下降，低音比小于1。中高頻早期衰變時間提升約0.4 s，低頻部分提升約0.1~0.3 s，早期衰變時間接近混響時間，表明增設(shè)樂罩后聲能衰減特性得到改善，舞臺口的耦合作用減弱。音樂明晰度降低4~5 dB，80(3)約-1.6 dB，在音樂類演出對明晰度的建議范圍內(nèi)。增設(shè)樂罩后，聲場力度在全頻帶有1.5~3.5 dB的提升，mid為4.6 dB，適宜演奏交響樂和室內(nèi)樂。

圖2 北京保利大劇院增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比

2.2 無錫大劇院樂罩

無錫大劇院為1680座的大型多功能現(xiàn)代化劇院。無錫大劇院樂罩內(nèi)舞臺面積約118 m2，可以滿足四管制樂隊加100人合唱團(tuán)的演出要求。樂罩面板構(gòu)造為鋁蜂窩板，表面貼竹板，共約20 mm厚。

聲學(xué)設(shè)計要求面板的面密度不小于15~20 kg/m2；頂板前后傾角15~20°；側(cè)邊板數(shù)控制在4~5塊，以便裝卸；側(cè)邊板和后擋板宜留適當(dāng)大小的縫，讓后部打擊樂的聲能發(fā)散一部分。無錫大劇院樂罩的平、剖面圖見圖3，側(cè)板、后板和頂板均做有折線形的擴(kuò)散造型。

圖4為無錫大劇院增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比。增設(shè)樂罩后，中高頻和低頻250 Hz倍頻程混響時間增加0.2~0.3 s，中頻空場混響時間平均值達(dá)到1.9 s，能夠滿足大型交響樂演奏對混響時間的要求；低頻125 Hz倍頻程有約0.5 s的下降，低音比小于1。中高頻早期衰變時間提升約0.2~0.3 s，低頻部分有0.09~0.15 s的提升，在全頻帶接近混響時間，舞臺口的耦合作用減弱。音樂明晰度有大約3 dB的降低，80(3)約為-0.6 dB。

2.3 恩施州文化藝術(shù)中心大劇院樂罩

恩施州文化藝術(shù)中心大劇院樂罩面板為鋁蜂窩板，表面貼不粘膠，厚共約20 mm，輕鋼龍骨做支撐。圖5為恩施州文化藝術(shù)中心大劇院樂罩內(nèi)景和背面支撐結(jié)構(gòu)圖。側(cè)板和后板為折線造型，頂板為弧形造型。

增設(shè)樂罩前后的音質(zhì)參量對比見圖6。由圖6可知：中高頻混響時間顯著增大，提升約0.2 s；低頻混響時間幾乎無變化。早期衰變時間提升至與混響時間接近，在全頻帶提高約0.3 s。音樂明晰度降低約3 dB，80(3)約為-0.1 dB，在建議范圍內(nèi)。中高頻和250 Hz倍頻程的聲場力度增加約2 dB，而低頻125 Hz倍頻程的聲場力度沒有變化。

圖4 無錫大劇院增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比

2.4 上海文化廣場大劇院樂罩

上海文化廣場大劇院為2010座的大型多功能劇院。樂罩由一套頂片、兩套側(cè)片和一套后片構(gòu)成；樂罩內(nèi)各個單元內(nèi)表面裝修材質(zhì)為20 mm厚的鋁蜂窩板，用抽芯鉚釘牢固地附著于單元結(jié)構(gòu)鋼架上，鉚釘間距不大于300 mm。樂罩可容納三管滿編交響樂團(tuán)的演出和四排合唱團(tuán)的位置。后片底部采用單面穿孔蜂窩板材料，以吸收部分打擊樂的聲能。樂罩內(nèi)景和背面支撐結(jié)構(gòu)見圖7，側(cè)板、后板和頂板均為外凸的弧形造型。

圖5 恩施州文化藝術(shù)中心大劇院樂罩內(nèi)景和背面支撐結(jié)構(gòu)

圖6 恩施州文化藝術(shù)中心大劇院增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比

增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比如圖8所示。由圖8可知，增設(shè)樂罩后，中高頻混響時間增加0.2~0.6 s，中頻空場混響時間平均值達(dá)到1.75 s；低頻125 Hz和250 Hz倍頻程混響時間幾乎沒有提升，低音比小于1。早期衰變時間在全頻帶提升0.2~0.6 s，與混響時間的取值和頻率特性趨近。音樂明晰度在全頻帶降低約3 dB，80(3)降低至-0.26 dB，在設(shè)計范圍內(nèi)。聲場力度在全頻帶增加約1 dB，mid增大至0.2 dB。

圖7 上海文化廣場大劇院樂罩內(nèi)景和背面支撐結(jié)構(gòu)

圖8 上海文化廣場大劇院增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比

2.5 上海大劇院樂罩

上海大劇院為國內(nèi)第一個1760座的大型多功能現(xiàn)代化劇院，1998年建成時曾有一個端室式可伸縮氣墊移動式大樂罩，后因重量大，氣墊失效后改為木質(zhì)板分離式樂罩使用至今。因2013年上海大劇院要進(jìn)行大修，章奎生聲學(xué)所再次對觀眾廳進(jìn)行了有無樂罩條件下的建聲測量，吸聲簾幕全部收起，確保測量時觀眾廳的混響時間最長。

由圖9可知，增設(shè)樂罩后，中高頻混響時間有0.2~0.3 s的提升，低頻250 Hz倍頻程的混響時間無明顯變化，而低頻125 Hz倍頻程的混響時間有約0.3 s的下降，這表明樂罩對低頻聲能的吸收較多。中高頻音樂明晰度降低4 dB左右，低頻音樂明晰度降低約2 dB，80(3)約為0.2 dB。聲場力度提升約1 dB，mid提升至約0.5 dB。

圖9 上海大劇院增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比

2.6 東莞玉蘭大劇院樂罩

東莞玉蘭大劇院為1600座的多功能現(xiàn)代化劇院，舞臺上可增設(shè)分離式樂罩，以滿足演奏大型交響樂的要求。增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比見圖10。

由圖10可知，增設(shè)樂罩后，中高頻混響時間有0.1~0.2 s的提升，低頻250 Hz倍頻程的混響時間無明顯變化，而低頻125 Hz倍頻程的混響時間有約0.2 s的下降。早期衰變時間在全頻帶約降低0.2 dB。音樂明晰度降低2 dB左右，80(3)約為0.7 dB。聲場力度提升約1 dB，mid提升至0.5 dB。

圖10 東莞玉蘭大劇院增設(shè)樂罩前后音質(zhì)參量對比

3 結(jié)論

綜合6個增設(shè)樂罩前后多功能劇院觀眾廳的實測結(jié)果，分析可得以下幾點結(jié)論：

(1) 舞臺增設(shè)樂罩后，顯著降低了舞臺空間和觀眾廳空間的耦合作用，兩者形成一個整體使觀眾廳有效聲學(xué)容積增大，導(dǎo)致廳內(nèi)中高頻混響時間可普遍增加0.2 s以上。

(2) 由于舞臺荷載有限和便于裝卸，樂罩面密度較低(一般聲學(xué)最低要求為15~20 kg/m2)，面板共振導(dǎo)致低頻聲能的過量吸收，使低頻混響不但沒有提升，反而略有下降。單就混響時間的頻率特性而言，增設(shè)樂罩的多功能劇院與專業(yè)音樂廳仍然存在較大的差距。聲學(xué)建議龍骨支撐要貼緊面層，盡可能增加接觸點的數(shù)量，有條件時可增加面板的面密度并加阻尼層。

(3) 增設(shè)樂罩后，舞臺口的耦合作用減弱，早期衰變時間更加接近混響時間，且在全頻帶均有提升。增設(shè)樂罩后，明晰度80顯著降低，聲音感覺更加豐滿，適合音樂類節(jié)目的演出。增設(shè)樂罩后，觀眾廳內(nèi)聲場力度得到較大的提升，更適宜純自然聲條件下的演出。

致謝：本文從構(gòu)思到撰寫的整個過程都得到了章奎生教授的親自指導(dǎo)，深表感激和榮幸。本文中的所有現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)均是章奎生聲學(xué)設(shè)計研究所全體同事的辛勤勞動成果，在此表示感謝。

[1] 吳碩賢. 音樂罩的聲學(xué)效果與設(shè)計[J]. 南方建筑, 1998(4): 71-73.

WU Shuoxian. Acoustic effects and design of music cover[J]. South Architecture, 1998(4): 71- 73.

[2] 王崢, 頊端祈. 建筑聲學(xué)材料與結(jié)構(gòu)——設(shè)計和應(yīng)用[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2006: 127-170.

WANG Zheng, XIANG Duanqi. Building Acoustics Materials and Structures-Design and Application[M]. Beijing: China Machine Press, 2006: 127-170.

[3] 張三明. 劇場舞臺聲反射罩極其設(shè)計[J]. 演藝設(shè)備與科技, 2005(3): 17-21.

ZHANG Sanming. Acoustical reflecting cover and its design[J]. Entertainment Equipment and Technology, 2005(3): 17-21.

Design and application of acoustic reflecting shell for modern multi-functional theatre

YU Bin

(Zhangkuisheng Acoustical Design & Research Studio, East China Architectural Design & Research Institute Co., LTD, Shanghai 200070, China)

An acoustical reflecting shell must be installed on stage, when a symphony, chamber music or choral music performs in theatre. Acoustical reflecting shell is one of the most important facilities for multi-functional theatre. It helps to reflect sound to audience area, improve sound quality of auditoriums and interaction between the band members. This paper mainly describes the application examples and acoustical measurement results. The acoustical reflecting shell on stage significantly reduced the coupling effect between stage space and audience hall, thereby increased the reverberation time of audience hall except that of the low frequency part. A multi-purpose theatre with a reflecting shell on its stage fails to make a sound quality as good as that in a concert hall. By installing a cover on the stage, the clarity of audience hall decreases, while the sound strength is greatly improved.

multi-functional theatre; acoustic reflecting shell; reverberation time; sound strength

TB533

A

1000-3630(2014)-03-0250-05

10.3969/j.issn1000-3630.2014.03.013

2013-11-16;

2014-01-24

余斌(1985－), 男, 江西上饒人, 碩士, 研究方向為劇院音質(zhì)設(shè)計 和噪聲治理。

余斌, E-mail: yohinsan@163.com