南通大劇院歌劇廳聲學(xué)設(shè)計(jì)解析

夏 媛

（華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200011）

歌劇廳通常是城市文化生活的地標(biāo)，筆者有幸在此設(shè)計(jì)領(lǐng)域工作多年，參與建造了一座座嶄新的歌劇廳。本文借助南通大劇院1 600座歌劇廳（以下簡(jiǎn)稱：歌劇廳），總結(jié)聲學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程和設(shè)計(jì)手法，以便為下一個(gè)新地標(biāo)做的更好打下基礎(chǔ)。

1 功能定位

建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是廳堂的功能定位，歌劇廳容座1 600座，主要承接國(guó)內(nèi)高水平的大型歌劇、舞劇、大型綜藝晚會(huì)演出并兼顧交響樂(lè)、室內(nèi)樂(lè)、合唱等演出和兩會(huì)的需要，具備承接國(guó)際演出團(tuán)隊(duì)演出的基本功能和條件。歌劇廳內(nèi)景見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 歌劇廳竣工照1

圖2 歌劇廳竣工照2

2 主要建筑聲學(xué)技術(shù)指標(biāo)

· 中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間 RT： 1.4 s～1.6 s

· 混響時(shí)間頻率特性：

低頻比重 BR：1.1～1.3；高頻混響比：0.8～1.0

· 早期衰變時(shí)間 EDT：1.5 s～1.9 s

· 音樂(lè)明晰度 C80,3（空?qǐng)觯?.0～3.0

· 中頻聲場(chǎng)力度 Gmid：-1.0 dB～2.0 dB

· 低頻聲場(chǎng)力度 G125：-1.05 dB～2.3 dB

· 本底噪聲：NR 25曲線

· 每座容積：7 m3/座～9 m3/座

· 廳內(nèi)任何位置上不得出現(xiàn)回聲、多重回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦和共振等聲學(xué)缺陷。

3 觀眾廳體量和體型分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)研究，音質(zhì)效果的好壞與觀眾廳體量和體型關(guān)系密切，因此在音質(zhì)計(jì)算前，首先對(duì)歌劇廳觀眾廳的體量和體型做了分析，并進(jìn)行聲學(xué)優(yōu)化。

3.1 觀眾廳體量分析

選取了功能定位接近、座位數(shù)接近、音質(zhì)效果優(yōu)秀的沈陽(yáng)盛京大劇院（1 800 座）和無(wú)錫大劇院（1 600座）進(jìn)行了平剖面對(duì)比。同時(shí)計(jì)算歌劇廳的每座容積。

根據(jù)與成熟觀眾廳的平面和剖面的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)本觀眾廳側(cè)墻前部間距略寬，這樣的話，初始時(shí)延間隙ITDG偏長(zhǎng)，親切感稍低。因此聲學(xué)建議設(shè)置八字墻，有效縮小側(cè)墻前部間距，保證歌劇廳有良好的親切感。參見(jiàn)圖3和圖4。

圖3 側(cè)墻前部間距（原圖）

圖4 側(cè)墻前部間距（優(yōu)化后）

觀眾廳的寬度和高度合適；每座容積8.8 m3/座，觀眾廳體積合適。

3.2 觀眾廳體型分析

觀眾廳墻面和頂面的造型都需進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致的聲學(xué)分析，采用二維和三維結(jié)合的手段，多次分析和優(yōu)化室內(nèi)造型的角度和形狀，最終的觀眾廳具有均勻和完備的頂面和墻面反射聲，參見(jiàn)圖5和圖6。

圖5 歌劇廳二維聲線分析

圖6 歌劇廳三維聲線分析

4 音質(zhì)計(jì)算和各界面用材的聲學(xué)要求

4.1 音質(zhì)計(jì)算和音質(zhì)模擬

體量和體型分析優(yōu)化后，對(duì)觀眾廳進(jìn)行混響時(shí)間計(jì)算和Odeon計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬工作，確保用材都有明確的聲學(xué)要求；確保音質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)得以嚴(yán)格把控。Odeon模擬的部分結(jié)論參見(jiàn)圖7、圖8和圖9。

圖7 T30（滿場(chǎng)500 Hz、1 000 Hz）模擬結(jié)果

圖8 C80（空?qǐng)?00 Hz、1 000 Hz）模擬結(jié)果

圖9 G（空?qǐng)?00 Hz、1 000 Hz）模擬結(jié)果

4.2 各界面用材的聲學(xué)要求

根據(jù)音質(zhì)計(jì)算和Odeon音質(zhì)模擬，觀眾廳用材聲學(xué)要求如下：除了座椅、各類開(kāi)口（面光、耳光、音響），頂面采用擴(kuò)散措施，材料為面密度50 kg/m2的GRG板；墻面采用擴(kuò)散措施，材料為面密度40 kg/m2的GRG板；地面采用實(shí)貼木地板。舞臺(tái)墻面采用吸聲措施。室內(nèi)圖中嚴(yán)格落實(shí)聲學(xué)顧問(wèn)要求，這是音質(zhì)成敗的關(guān)鍵。

5 隔聲和消聲控制

音質(zhì)設(shè)計(jì)以外，聲學(xué)設(shè)計(jì)還有隔聲設(shè)計(jì)和消聲控制兩個(gè)重要部分。隔聲設(shè)計(jì)部分，歌劇廳的圍護(hù)構(gòu)造的做法都經(jīng)過(guò)聲學(xué)理論計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)評(píng)估的，確保歌劇廳內(nèi)外不會(huì)互相影響，隔聲控制圖參見(jiàn)圖10。

消聲控制部分，對(duì)最不利機(jī)組進(jìn)行消聲計(jì)算，在管道上添加消聲措施，嚴(yán)控機(jī)組噪聲過(guò)多地傳入歌劇廳，確保歌劇廳有一個(gè)安靜的環(huán)境。消聲計(jì)算示意參見(jiàn)表1。

表1 歌劇廳最不利送風(fēng)機(jī)組消聲計(jì)算（續(xù)表1）

表1 歌劇廳最不利送風(fēng)機(jī)組消聲計(jì)算

6 聲學(xué)測(cè)試結(jié)論

經(jīng)過(guò)嚴(yán)格細(xì)致的設(shè)計(jì)把控和現(xiàn)場(chǎng)把控，竣工后，進(jìn)行歌劇廳（空?qǐng)觯┞晫W(xué)檢測(cè)，最終測(cè)試數(shù)據(jù)都在聲學(xué)目標(biāo)范圍內(nèi)，參見(jiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)匯總表2、數(shù)據(jù)結(jié)果分析表3和圖11。

表2 測(cè)試數(shù)據(jù)匯總

圖11 歌劇廳T30（觀眾廳）混響時(shí)間頻率特性曲線圖

表3 數(shù)據(jù)結(jié)果分析

此時(shí)此刻，南通大劇院的1 600座歌劇廳已經(jīng)竣工綻放，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去猶如紫瑯湖畔的一顆璀璨的文化明珠，熠熠生輝。此文通過(guò)對(duì)歌劇廳聲學(xué)設(shè)計(jì)的總結(jié)，為未來(lái)建設(shè)更多“聽(tīng)得好”的歌劇劇場(chǎng)做好準(zhǔn)備。