由河北藝術(shù)中心音樂廳的聲學(xué)改造引發(fā)的思考

【摘 要】 從河北藝術(shù)中心音樂廳的聲學(xué)改造出發(fā)，并結(jié)合廣州星海音樂廳的音質(zhì)測試以及廈門國際會議中心音樂廳的聲 學(xué)設(shè)計(jì)，引發(fā)出不同時(shí)期中國交響樂團(tuán)對音樂廳音質(zhì)要求轉(zhuǎn)變的思考。

【關(guān)鍵詞】 河北藝術(shù)中心音樂廳；聲學(xué)改造；廣州星海音樂廳；廈門國際會議中心音樂廳；音質(zhì)要求

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.06.008

Reflections on the Acoustic Transformation of the Concert Hall of Hebei Art Center

YANG Zhi-gang

（East China Architectural Design & Research Institute Co.， Ltd.， Shanghai 200041， China）

【Abstract】Starting from the acoustical transformation of the Hebei Art Center Music Hall， and combining the sound quality test of the Guangzhou star sea concert hall and the acoustical design of the concert halls of the Xiamen international conference center， the thinking of the change of the sound quality requirements of the concert hall in different periods of our symphony orchestra was brought out.

【Key Words】Hebei art center concert hall； acoustic modification； Guangzhou Xinghai concert hall； Xiamen international conference center concert hall； sound quality requirements

河北藝術(shù)中心坐落于河北省石家莊市，整體工程占地44.62畝，總建筑面積32 059 m2，總投資3.2億人民幣。主體由大劇院、音樂廳、文化廣場、地下停車場以及藝術(shù)沙龍組成。原建于1997年9月28日，1999年10月投入使用，音樂廳經(jīng)調(diào)試后2000年11月投入使用，建筑外觀和內(nèi)景見圖1、圖2。

1 原聲學(xué)設(shè)計(jì)簡介

原音樂廳聲學(xué)設(shè)計(jì)為北京建筑設(shè)計(jì)研究院聲學(xué)所（北京院聲學(xué)所），音樂廳功能以演奏交響樂和室內(nèi)樂為主，兼顧其他功能，包括電影放映功能。大廳可容納980名聽眾（其中池座535座，樓座445座），有效容積8 500 m3，每座容積8.7 m3，總面積3 368 m3。音樂廳選用六角形平面，聽眾席大部分處于倒扇形范圍內(nèi)，有利于早期反射聲的均勻分布。演奏臺配置在大廳頂端，面積為230 m2，可供四管制樂隊(duì)的大型合唱隊(duì)使用。觀眾席樓座最后排聽眾離演奏臺中心僅29 m，離臺口23 m，平臺寬度為26 m，高度14 m，詳見圖3～圖6。臺上設(shè)有球切面擴(kuò)散體和定向反射面，加強(qiáng)了樂師間的相互聽聞和后座的聲強(qiáng)。為滿足不同音樂和多種功能對混響時(shí)間的不同要求，音樂廳設(shè)置了分布式計(jì)算機(jī)調(diào)控混響時(shí)間裝置，可調(diào)幅度為0.5 s，可調(diào)結(jié)構(gòu)采用圓筒形旋轉(zhuǎn)體和折拉簾幕相結(jié)合的構(gòu)造。

聲學(xué)設(shè)計(jì)的混響時(shí)間指標(biāo)為：以交響樂演奏中頻（500 Hz）1.6 s為上限，會議、電影1.0 s為下限，確定可調(diào)混響幅度為0.6 s（1.0 s～1.6 s）。北京院聲學(xué)所吸取了廣州星海音樂廳的經(jīng)驗(yàn)，將交響樂演奏的混響時(shí)間適當(dāng)降低。主要由于當(dāng)時(shí)中國音樂家還不太習(xí)慣在混響時(shí)間較長的廳堂內(nèi)演奏，傾向于清晰度為主?？請鰲l件下，廳內(nèi)可調(diào)混響時(shí)間幅度的測定結(jié)果見表1。

2 改造要求及采取措施

2.1 改造功能要求及聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)

到2017年為止，原音樂廳已經(jīng)使用了17年，很多設(shè)備和裝修都已老舊不堪。當(dāng)初建造該音樂廳是為了籌備第七屆國際雜技藝術(shù)節(jié)，而這次修繕升級則是為了2017年9月29日第十六屆中國吳橋國際雜技藝術(shù)節(jié)。改造前，音樂廳主要用來外租，多用于演出東北二人轉(zhuǎn)。這次改造明確要求音樂廳滿足交響樂、室內(nèi)樂、獨(dú)奏、民樂等音樂會功能，以自然聲為主。根據(jù)功能要求，聲學(xué)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)為滿場混響時(shí)間提升到1.8 s～2.0 s，音樂明晰度得到顯著改善。

2.2 改造前的聲學(xué)各項(xiàng)指標(biāo)檢測

由于改造前音樂廳主要用來外租，上演東北二人轉(zhuǎn)比較多，所以，圓筒形旋轉(zhuǎn)體和折拉簾幕均處于吸聲狀態(tài)。由于年久失修，圓筒形旋轉(zhuǎn)體已經(jīng)無法旋轉(zhuǎn)，因此，筆者所在的團(tuán)隊(duì)只測量了一種狀態(tài)，相當(dāng)于會議功能模式，結(jié)果見表2。

2.3 改造措施

2.3.1 增加音樂廳體積

首先，建議流線型的裝飾吊頂改為鏤空的格柵造型，真正的吊頂為后部的黑色石膏板吊頂，增加了格柵和吊頂之間的體積，見圖7。由于原吊頂內(nèi)有維修馬道和消防管道，不能更改，增加的體積位于舞臺上部的吊頂空間，比較有限，約增加了500 m3。

其次，把舞臺側(cè)墻二層位置打通，增加體積約200 m3，見圖8。

改造前后的音樂廳剖面圖見圖9和圖10。

2.3.2 嚴(yán)格控制材料的吸聲系數(shù)

地面采用實(shí)貼木地板，墻面為40 kg/m2的GRG。吊頂由于結(jié)構(gòu)荷載所限，音樂廳整個(gè)大吊頂均采用單層9.5 mm厚石膏板，樓座底部吊頂采用雙層9.5 mm厚石膏板。由于單、雙層的石膏板面密度比較低，低頻吸聲系數(shù)比較高，這就是導(dǎo)致完工后的低頻混響時(shí)間偏短的原因，測量結(jié)果見表3。

（1）嚴(yán)格控制座椅吸聲系數(shù)

由于其他界面都是布置的反射材料，整個(gè)音樂廳只有座椅屬于吸聲材料，因此，座椅的吸聲系數(shù)直接決定了音樂廳的混響時(shí)間。同時(shí)座椅的吸聲系數(shù)也不能太大或太小，需要滿足空、滿場的混響時(shí)間相差不大的要求，以減少不同上座率對觀眾廳混響時(shí)間的影響。所以，合理控制座椅的吸聲系數(shù)非常關(guān)鍵。由于音樂廳的體積不夠和石膏板吊頂?shù)奈曄禂?shù)偏大，聲學(xué)設(shè)計(jì)也相應(yīng)地要求座椅的吸聲少一些，以契合混響時(shí)間偏短的狀態(tài)。實(shí)際選用座椅空、滿座的每座吸聲量和吸聲系數(shù)見表4。

2.3.3 擴(kuò)散和微擴(kuò)散處理

為了保證聲場均勻以及聲音聽起來柔和、圓潤，聲學(xué)設(shè)計(jì)要求墻面和頂面做擴(kuò)散和微擴(kuò)散處理，見圖11和圖12。

2.4 改造后的聲學(xué)各項(xiàng)指標(biāo)檢測

由于樓座采用了弧形欄板區(qū)域分隔，減少了部分位置。同時(shí)提高了座椅的舒適度，音樂廳座位數(shù)由980個(gè)調(diào)整為798個(gè)。為了分析修繕提升后的音樂廳效果，將測量值與白瑞納克著的《音樂廳和歌劇院》第二版推薦值進(jìn)行了比較。由于音樂廳為798座，比較尷尬，比大于1 400座交響樂廳規(guī)模偏小，比一般小于700座室內(nèi)樂廳規(guī)模大一些，所以同時(shí)進(jìn)行了對比，見表5。對比發(fā)現(xiàn)，改造后的音樂廳的音質(zhì)效果介于交響樂廳和室內(nèi)樂廳之間，換句話說，改造后的音樂廳兼有交響樂廳和室內(nèi)樂廳的音質(zhì)特征。

從表5中可以看到，除了親切感ITDG偏大一些外，其他聲學(xué)指標(biāo)都能滿足交響樂或室內(nèi)樂的演出要求。親切感就是在大房間中聽音樂而有小房間的主觀感覺，白瑞納克將正廳池座中心位置的初始時(shí)延間隙ITDG用作親切感的量度，正廳池座中心位置定義為舞臺前沿和第一層眺臺欄板之間的半程位置（偏離中軸線1 m）。音樂廳裝修后的平均寬度約22 m，并不是太寬；池座中心位置距舞臺前沿僅約5 m，距聲源約為8 m，見圖13。由于直達(dá)聲的聲程比較小，第一次反射聲與直達(dá)聲的聲程差反而偏大了，因此，初始時(shí)延間隙ITDG就會偏大。如果這樣的話，本來縮短音樂廳的長度以減小后排觀眾視距的優(yōu)化措施，反而會使初始時(shí)延間隙ITDG偏大，倒是不利因素了。

由于傳統(tǒng)的音樂廳多是“窄、長、高”的鞋盒形，池座的中心位置一般距離舞臺前沿相對比較大。如世界上三大頂級音樂廳阿姆斯特丹音樂廳、波士頓音樂廳和維也納金色大廳的池座中心位置距舞臺前沿距離分別約為11 m、15.6 m和13.8 m，也就是說，池座中心位置的直達(dá)聲距離都比較大。假如減少三個(gè)頂級音樂廳的座位數(shù)，縮短后排觀眾到舞臺的距離，它們的初始時(shí)延間隙ITDG也會偏大。因此，白瑞納克將正廳池座中心位置的初始時(shí)延間隙ITDG用作親切感的量度是有一定的局限性的。

河北藝術(shù)中心音樂廳修繕提升后，先后承辦了尤國通個(gè)人獨(dú)唱演唱會、河北交響樂團(tuán)2017音樂季收官演出、波蘭龐德卡愛樂交響樂團(tuán)新年音樂會等多場專業(yè)音樂會，大家普遍反映聲學(xué)效果較好。

3 不同時(shí)期中國交響樂團(tuán)對音樂廳音質(zhì)要求的轉(zhuǎn)變

筆者曾參與廣州星海音樂廳的音質(zhì)測試以及廈門國際會議中心音樂廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)工作，結(jié)合這次河北藝術(shù)中心音樂廳聲學(xué)改造設(shè)計(jì)，可以看出近二十年來中國交響樂團(tuán)對音樂廳音質(zhì)要求的轉(zhuǎn)變。

1998年6月13日（冼星海誕生日）正式使用的廣州星海音樂廳（聲學(xué)設(shè)計(jì)為北京院聲學(xué)所），見圖14，其各項(xiàng)聲學(xué)參數(shù)雖然達(dá)到了國際一流音樂廳的指標(biāo)（如中頻500 Hz滿場混響時(shí)間為1.82 s，空場為2.19 s；空場C（80，3）為-1.43 s），但是由廣州交響樂團(tuán)普通反映混響時(shí)間長，因而層次不夠，清晰度差。為了降低混響時(shí)間，聲學(xué)設(shè)計(jì)單位采取了兩方面措施：（1）在演奏臺上方的球切面反射上，配置人工翻動的錐狀可調(diào)吸聲結(jié)構(gòu)，使大廳混響時(shí)間可在1.66 s～1.82 s之間調(diào)節(jié)；（2）在堂座走道和演奏臺兩側(cè)樓梯可鋪設(shè)地毯，根據(jù)需要可進(jìn)一步降低混響時(shí)間至1.5 s。

2009年7月建成的廈門國際會議中心音樂廳，見圖15，其各項(xiàng)聲學(xué)指標(biāo)雖然達(dá)到了國際一流音樂廳的指標(biāo)（如中頻滿場T30為2.03 s；C（80，3）為-1.74；Gmid為5.45），由于主要使用方廈門交響樂團(tuán)試演后反映混響時(shí)間偏長，清晰度較差。筆者所在的設(shè)計(jì)院采用兩方面措施：（1）在演奏臺后墻局部、均勻地安裝織物軟包棱錐形裝飾吸聲體；（2）在二樓眺臺中段欄板局部加做吸聲處理。滿場混響時(shí)間由2.03 s縮短到1.95 s，即使這樣還是有樂團(tuán)人員認(rèn)為雖然有改進(jìn)，但清晰度還是不夠高。直到中國2010新年音樂會在此成功舉辦后，音樂廳的音質(zhì)效果才得到認(rèn)可。時(shí)任中國愛樂樂團(tuán)指揮的余隆，在演出結(jié)束后評價(jià)廈門國際會議中心音樂廳音質(zhì)效果很好，在國內(nèi)可以名列前茅。首席大提琴家趙云鵬認(rèn)為清晰度很好，但又不干澀，包圍感很好，聲音親切、生動，聲音效果堪稱國內(nèi)一流水平。

河北藝術(shù)中心音樂廳1999年建成使用初期，有一些音樂家（主要是河北交響樂團(tuán)）認(rèn)為音樂廳的混響上限由1.6 s提升至1.7 s，對交響樂演奏將會有更好的效果；為此，北京院聲學(xué)所也提出了改進(jìn)方案（后因有不同意見而未實(shí)施）。2017年聲學(xué)改造后，空場混響時(shí)間由1.6 s提高到2.02 s（預(yù)計(jì)滿場約1.8 s），指揮及樂隊(duì)演奏人員普遍反應(yīng)混響合適、豐滿度較高，音質(zhì)很好。

從以上三個(gè)例子可以看出，早期由于中國還沒有專門的交響樂廳，樂隊(duì)經(jīng)常在容積小、混響短（一般為1.0 s）的排練廳練習(xí)，突然在混響較長的大音樂廳內(nèi)排練和演奏，反差太大，難以習(xí)慣。隨著一批國外優(yōu)秀指揮和演奏人員的回歸，以及中國一流聲效音樂廳的建設(shè)，中國交響樂團(tuán)也完成了由追求清晰度到享受音樂豐滿度的慢慢轉(zhuǎn)變。

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