無錫大劇院歌劇廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)

許榮林

【摘 要】 介紹江蘇省無錫大劇院歌劇廳的建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)及相關(guān)措施，并對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)音質(zhì)測試。

【關(guān)鍵詞】 大劇院歌劇廳；聲學(xué)設(shè)計(jì)；裝修措施；噪聲控制；音質(zhì)測試

文章編號(hào)： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.09.008

【Abstract】The technical norms and related measures of architectural acoustics design of Jiangsu Wuxi grand theatre opera house were introduced， along with testing its indoor sound quality.

【Key Words】grand theatre opera house； acoustic design； decorating measures； noise control； sound quality test

引言

目前，多功能劇院已成為劇院的發(fā)展趨勢，可以上演歌劇、舞劇等。若舞臺(tái)上增設(shè)音樂反射罩，還能夠上演交響樂；若觀眾廳增加可調(diào)吸聲裝置（比如吸聲簾幕），使混響時(shí)間可調(diào)，則可以滿足會(huì)議等語言擴(kuò)聲的使用需求。

為了能夠上演歌劇、交響樂、話劇、戲劇、舞劇、芭蕾舞及大型綜藝演出，無錫大劇院歌劇廳進(jìn)行了針對(duì)性的建聲設(shè)計(jì)。

1 建筑概況

無錫大劇院（簡稱大劇院）位于江蘇省無錫市蠡湖風(fēng)景區(qū)，由1 700座歌劇廳和800座綜合演藝廳構(gòu)成。1 700座歌劇廳是一座可上演歌劇、交響樂、話劇、戲劇、舞劇、芭蕾舞及大型綜藝演出的綜合性劇院。歌劇廳觀眾廳平面形狀呈“馬蹄形”，廳內(nèi)設(shè)二層挑臺(tái)，左右兩側(cè)各設(shè)延伸側(cè)包廂，臺(tái)口天花設(shè)兩排線陣列揚(yáng)聲器，天花設(shè)兩道明裝面光燈，臺(tái)口兩側(cè)墻各設(shè)兩道明裝耳光燈，兩邊揚(yáng)聲器和面光燈均采用明裝形式。觀眾廳池座后部設(shè)音控、燈控室。圖1和圖2分別為歌劇廳建筑平面圖和剖面圖。

歌劇廳觀眾廳長約31.9 m、寬17.1 m～28.2 m、高約17.5 m?？傮w積約為15 799 m3，對(duì)應(yīng)單座容積約9.3 m3。池座觀眾席共25排，觀眾席共設(shè)兩層樓座，一層樓座下部開口高4.3 m，深（至池座最后一排距離）6 m，高深比為1：0.72。觀眾席一層樓座共5排，觀眾席二層樓座共12排。觀眾席前部設(shè)升降樂池，深6 m，寬17.8 m～18.8 m，面積為103 m2，可分別用于樂池、觀眾席和伸出舞臺(tái)三種使用功能。

舞臺(tái)開口為18 m×12 m，池座最低標(biāo)高+5.05 m，天花設(shè)兩道面光和一道追光。舞臺(tái)包括1個(gè)主舞臺(tái)、2個(gè)大小一致的側(cè)舞臺(tái)、2個(gè)大小不一的后舞臺(tái)，總面積約2 769 m2。舞臺(tái)面標(biāo)高為+ 6 m，主舞臺(tái)高31.0 m，側(cè)舞臺(tái)和后舞臺(tái)高12 m（主舞臺(tái)設(shè)升降設(shè)備）。主舞臺(tái)共設(shè)三層馬道，離舞臺(tái)高度分別為：13.6 m、16.7 m及19.8 m 。聲光控制室設(shè)于池座后墻的中部。反射樂罩開口寬17 m、高12 m，后擋板寬9.2 m ，樂罩深12 m，后擋板高7 m。

2 建聲設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)歌劇廳演出的功能定位以及觀眾廳的規(guī)模和容積，上演歌劇時(shí)，中頻（500 Hz～1 000 Hz）混響時(shí)間（滿場）為1.60±0.10（s），且要求混響時(shí)間頻率特性為中高頻基本平直，但高頻容許下降10%～20%，低頻混響要求有10%～20%的提升。廳內(nèi)應(yīng)有足夠的早期反射聲和側(cè)向反射聲。

當(dāng)上演交響樂時(shí)，（舞臺(tái)上設(shè)置音樂反射罩條件下）中頻混響時(shí)間應(yīng)提升0.15 s～0.25 s，即中頻（500～1 000 Hz）混響時(shí)間（滿場）為1.80 s左右，其低頻混響要求有10%～15%的提升，而高頻混響則容許下跌10%～20%。交響樂演出及歌劇演出條件下的混響時(shí)間及其頻率特性如表1所示。

當(dāng)劇場上演話劇時(shí)，中頻（500 Hz～1 000 Hz）混響時(shí)間（滿場）為：T60 =1.30±0.10（s）。當(dāng)劇場上演話劇時(shí)，主觀眾廳內(nèi)應(yīng)打開所有布置的可變吸聲簾幕，以降低混響時(shí)間（在反射吊頂上部及側(cè)墻上部布置了足夠數(shù)量可變吸聲簾幕）以保證上演話劇時(shí)的語言清晰度。

劇場內(nèi)聲場不均勻度：要求為△LP≤±4 dB。

本底噪聲容許值：符合NR≤25號(hào)噪聲評(píng)價(jià)曲線。

側(cè)向反射系數(shù)LF：在15%～25%之間（要求≥15%）。

聲場力度G：大于0 dB。

早期反射聲延遲時(shí)間：△t ≤20 ms～30 ms。

舞臺(tái)空間內(nèi)的混響時(shí)間：要求在大幕下落時(shí)以及常用舞臺(tái)設(shè)置條件下，舞臺(tái)空間的中頻（500 Hz～1 000 Hz）混響時(shí)間與觀眾廳的空?qǐng)龌祉憰r(shí)間相接近，本底噪聲與觀眾廳基本相同。

觀眾廳的音質(zhì)應(yīng)保證觀眾席各處有足夠的響度、均勻的聲場分布、合適的混響特性、足夠的早期反射聲和側(cè)向反射聲，且有良好的清晰度和豐滿度。觀眾廳內(nèi)任何位置上不得出現(xiàn)回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦等聲缺陷。

考慮到歌劇廳上演交響樂的要求，建議歌劇廳觀眾廳單座容積值宜控制在8.5 m3～ 9.0 m3。

3 室內(nèi)聲學(xué)裝修要求及措施

3.1 舞臺(tái)內(nèi)墻面的吸聲處理

由于舞臺(tái)空間體積比較大，為了避免舞臺(tái)空間與觀眾廳空間之間因耦合空間大對(duì)觀眾廳音質(zhì)產(chǎn)生的不利影響，聲學(xué)設(shè)計(jì)要求舞臺(tái)空間內(nèi)的混響時(shí)間應(yīng)基本接近觀眾廳的混響時(shí)間，最好比觀眾廳具有更短的混響時(shí)間。為此，舞臺(tái)空間內(nèi)墻面必須采取吸聲處理。

聲學(xué)設(shè)計(jì)要求在舞臺(tái)（包括主舞臺(tái)、側(cè)舞臺(tái)及后舞臺(tái)）一層天橋以下墻面均做吸聲處理。

3.2 觀眾廳的墻面處理

（1）觀眾廳兩側(cè)墻墻面的擴(kuò)散反射處理endprint

觀眾廳兩側(cè)墻墻面設(shè)計(jì)成“凹凸條帶弧形狀”的擴(kuò)散反射處理。

（2）觀眾廳后墻墻面的擴(kuò)散反射處理

觀眾廳后墻墻面設(shè)計(jì)成“凹凸條帶弧形狀”的擴(kuò)散反射處理。

觀眾廳墻面布置既可滿足聲音擴(kuò)散的要求，同時(shí)也具有較美觀的裝飾效果。

3.3 觀眾廳內(nèi)頂棚（吊頂天花）的設(shè)計(jì)

觀眾廳內(nèi)頂棚的設(shè)計(jì)在很大程度上決定了一個(gè)大劇場音質(zhì)的優(yōu)劣。

無錫大劇院歌劇廳觀眾廳內(nèi)中心頂棚設(shè)計(jì)為中心通透的大圓盤擴(kuò)散反射吊頂，以擴(kuò)大觀眾席反射聲區(qū)域。在通透反射吊頂?shù)纳峡赵O(shè)計(jì)安裝了可開閉箱式電動(dòng)吸聲簾幕。在頂棚上空靠側(cè)邊馬道下沿也安裝了新型可開閉箱式電動(dòng)升降吸聲簾幕。上空吸聲簾幕安裝面積約480 m2。

3.4 挑臺(tái)欄板和挑臺(tái)天花聲學(xué)處理

挑臺(tái)欄板（外側(cè)面）采用斜形或凹凸弧形結(jié)構(gòu)，這能使前區(qū)觀眾得到較好的反射聲，并有利于聲場均勻擴(kuò)散。挑臺(tái)欄板是廳內(nèi)容易在前區(qū)造成回聲的部位，建筑及室內(nèi)設(shè)計(jì)中都應(yīng)予以注意。

挑臺(tái)欄板也可結(jié)合表面裝飾做一些局部擴(kuò)散處理，以有利于擴(kuò)散聲波，不至于產(chǎn)生回聲、聚焦等聲學(xué)缺陷。

挑臺(tái)天花建議采用面密度≥20 kg/m2～25 kg/m2的材料做吊頂，做成反射面結(jié)構(gòu)，以利聲音反射，挑臺(tái)天花形狀為平面或弧線形狀。

3.5 聲閘

為了防止外界噪聲通過出入門傳入歌劇廳觀眾廳，因此，出入觀眾廳的門均采用了雙道厚重隔聲門以形成聲閘，且聲閘內(nèi)墻面均做吸聲處理。

3.6 觀眾席座椅的要求

在選擇觀眾廳座椅時(shí)，既要考慮其用料、色彩、裝飾及舒適性，同時(shí)也應(yīng)重視座椅本身的聲學(xué)性能，因?yàn)樽蔚奈暳空颊麄€(gè)觀眾廳總吸聲量的比例最大（通常占到1/2～2/3左右），這對(duì)觀眾廳內(nèi)的混響時(shí)間指標(biāo)起到?jīng)Q定性作用。

3.7 公共空間的聲學(xué)要求

大劇院公共空間應(yīng)有一個(gè)安靜的環(huán)境，特別是大堂空間體量很大。國內(nèi)有些劇院在設(shè)計(jì)的過程中很重視劇場內(nèi)聲學(xué)效果，卻忽略公共空間的聲學(xué)要求，混響時(shí)間很長，甚至于相互交談也發(fā)生困難。所以，大劇院公共空間的頂部都采取了聲學(xué)吸聲處理，除玻璃幕墻外，其他可做吸聲的墻面和大堂頂面都采取了相應(yīng)的吸聲措施。

4 噪聲振動(dòng)控制設(shè)計(jì)

大劇院的噪聲振動(dòng)控制設(shè)計(jì)是大劇院聲學(xué)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，是至關(guān)重要的。為保證大劇院其他相關(guān)技術(shù)用房內(nèi)設(shè)計(jì)的背景噪聲指標(biāo)，除進(jìn)行特別的建筑聲學(xué)音質(zhì)設(shè)計(jì)外，還對(duì)劇院中產(chǎn)生噪聲振動(dòng)的設(shè)備采取必要的控制措施，具體要求如下：

（1）設(shè)備機(jī)房噪聲控制：包括機(jī)房的配置和隔聲吸聲設(shè)計(jì)；

（2）空調(diào)系統(tǒng)噪聲控制：根據(jù)觀眾廳空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)組的選型及相關(guān)的技術(shù)參數(shù)配合空調(diào)設(shè)計(jì)專業(yè)確定送、回風(fēng)管道系統(tǒng)消聲處理的技術(shù)方案；

（3）配合空調(diào)系統(tǒng)施工，提供設(shè)備及管道安裝連接中的隔聲、隔振技術(shù)措施；

（4）大劇院內(nèi)各種機(jī)電設(shè)備隔振降噪技術(shù)措施（包括空調(diào)機(jī)組、熱泵、冷卻塔、水泵、變壓器房等）。

5 觀眾廳音質(zhì)評(píng)價(jià)

為檢驗(yàn)歌劇廳的實(shí)際音質(zhì)效果，2012年4月對(duì)觀眾廳進(jìn)行了現(xiàn)場音質(zhì)測試。主要建筑聲學(xué)測量內(nèi)容包括：觀眾廳內(nèi)混響時(shí)間（空?qǐng)觯㏕30、早期衰減時(shí)間EDT、音樂透明度C80、語言清晰度D50、側(cè)向反射系數(shù)LF、聲場力度G、聲場不均勻度△Lp、廳內(nèi)本底噪聲LA等主要聲學(xué)參量。 同時(shí)，還分別對(duì)頂部可升降吸聲簾幕和舞臺(tái)音樂反射罩引起的觀眾廳內(nèi)混響時(shí)間的可調(diào)幅度做了檢測。測試結(jié)果如表2所示。

混響時(shí)間是建聲設(shè)計(jì)中最重要的音質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。由表2可以得出，吸聲簾幕完全升起關(guān)閉時(shí)，場內(nèi)空?qǐng)?9點(diǎn)平均中頻（500 Hz～1 000 Hz）混響時(shí)間為1.66 s；吸聲簾幕完全下降打開時(shí)，場內(nèi)空?qǐng)?9點(diǎn)平均中頻（500 Hz～1 000 Hz）混響時(shí)間為1.5 s； 當(dāng)舞臺(tái)加裝樂罩時(shí)，空?qǐng)?9點(diǎn)平均中頻（500 Hz～1 000 Hz）混響時(shí)間提高到1.9 s?；祉懱匦钥傮w較滿意，符合設(shè)計(jì)預(yù)期要求?；祉憰r(shí)間實(shí)測結(jié)果表明，舞臺(tái)音樂罩及升降吸聲簾幕的共同使用，可使觀眾廳內(nèi)的混響時(shí)間得到0.4 s左右的變化幅度，樂罩和升降吸聲簾幕各起到了一半的作用。

表2同時(shí)表明，實(shí)測低音比BR值平均為1.15，高頻混響僅略有下跌。清晰度D50參數(shù)主要用于評(píng)價(jià)觀眾廳內(nèi)的語言清晰度，觀眾廳內(nèi)中高頻（500 Hz～4 kHz）平均D50值為0.5左右，表明廳內(nèi)有較好的語言清晰度。

從廳內(nèi)音樂明晰度指標(biāo)C80值實(shí)測結(jié)果分析可見，觀眾廳的C80（3）平均值為2.19 dB，表明廳內(nèi)有較好的音樂明晰度。

本次現(xiàn)場測量還利用先進(jìn)的可調(diào)指向性測試傳聲器對(duì)歌劇廳觀眾廳進(jìn)行了側(cè)向反射聲系數(shù)LF值的測量，結(jié)果表明，觀眾廳全頻LF值達(dá)0.36～0.46，中頻平均達(dá)0.37。表明本歌劇廳有很好的側(cè)向反射聲系數(shù)，側(cè)向反射聲十分豐富，這也說明觀眾廳的平面體形設(shè)計(jì)和聲場擴(kuò)散處理均較好。

觀眾廳內(nèi)池座和樓座共71個(gè)測點(diǎn)各頻率的平均聲場不均勻度為≤±3.1 dB。表明觀眾廳的聲場十分均勻，符合設(shè)計(jì)預(yù)期要求，可見觀眾廳的平面體形設(shè)計(jì)是科學(xué)合理的。

6 結(jié)語

無錫大劇院是國內(nèi)第一個(gè)在觀眾廳內(nèi)墻面、地面、包括座椅的扶手及后背面全部采用高密度竹板作為主要裝飾材料的劇場，也是第一個(gè)舞臺(tái)上（包括主側(cè)臺(tái)及后臺(tái)）采用5個(gè)機(jī)械臺(tái)的劇場。通過兩年多來的演出實(shí)踐，無錫大劇院歌劇廳的音質(zhì)效果得到了業(yè)主單位、國內(nèi)外演出院團(tuán)和眾多觀眾的好評(píng)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 余斌. 多功能劇院音樂反射罩的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]. 聲學(xué)技術(shù)，2014（3）.endprint