長江劇場(chǎng)“黑匣子”劇場(chǎng)的聲學(xué)設(shè)計(jì)

王海玲 徐真德 劉海生

[摘要]介紹長江劇場(chǎng)“黑匣子”場(chǎng)的建筑隔聲設(shè)計(jì)與噪聲控制、音質(zhì)設(shè)計(jì)、全息聲系統(tǒng)等聲學(xué)設(shè)計(jì)，可以滿足戲曲自然聲和全景聲系統(tǒng)對(duì)建聲環(huán)境的需求。

[關(guān)鍵詞]長江劇場(chǎng);黑匣子劇場(chǎng);隔聲設(shè)計(jì);噪聲控制;音質(zhì)設(shè)計(jì);全息聲系統(tǒng)

文章編號(hào)：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.11.010

1項(xiàng)目概況

長江劇場(chǎng)位于上海市黃浦區(qū)黃河路35號(hào)鴻祥大廈輔樓內(nèi)，前身為卡爾登（CARLTON）大戲院，1957年和1976年進(jìn)行過兩次大修。2017年再次進(jìn)行修繕，新的長江劇場(chǎng)在原有的建筑布局基礎(chǔ)上，將大劇場(chǎng)的舞臺(tái)和觀眾廳“一分為二”（圖1），化身為一個(gè)可容納230人的“紅匣子”劇場(chǎng)（原觀眾廳部分，圖2）和一個(gè)可容納100人的“黑匣子”劇場(chǎng)（原舞臺(tái)部分，圖3）。長江劇場(chǎng)裝修工程榮獲2019年上海市優(yōu)秀工程勘查設(shè)計(jì)項(xiàng)目三等獎(jiǎng)。

具有先鋒色彩的“黑匣子”劇場(chǎng)打破舞臺(tái)觀眾席分隔的傳統(tǒng)劇場(chǎng)概念，12塊升降臺(tái)既能做舞臺(tái)也能做觀眾席，輔以可全方位轉(zhuǎn)動(dòng)升降的燈景吊桿系統(tǒng)，可根據(jù)不同藝術(shù)表演要求做自由組合，觀眾席位和表演區(qū)幾乎零距離?！昂谙蛔印眲?chǎng)建筑平面呈近似矩形，最大長度約16.5m，寬約11.5m，水平投影面積約173m²，平均高度為11.5m，主演廳容積約1990m³。廳內(nèi)采取合理的建聲設(shè)計(jì)，配備“四維全息聲”音頻系統(tǒng)，為觀眾提供極致的視聽體驗(yàn)，也為戲曲內(nèi)容的創(chuàng)新演繹提供展示空間。

2建筑隔聲設(shè)計(jì)與噪聲控制

將原劇院的觀眾廳和舞臺(tái)分隔成兩個(gè)獨(dú)立的演出空間，首先要解決的便是兩廳的隔聲問題。為保證兩廳同時(shí)使用的情況下，不受彼此噪聲干擾，在結(jié)構(gòu)荷載非?？量痰臈l件下，本工程采用中間400mm厚加氣混凝土砌塊、兩側(cè)具有隔振和阻尼構(gòu)造的輕質(zhì)隔聲層的復(fù)合隔聲構(gòu)造，在全頻帶取得良好的隔聲效果。施工中期對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聲學(xué)檢測(cè)，復(fù)合墻體的計(jì)權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化聲壓級(jí)差達(dá)到63dB，可基本滿足兩廳同時(shí)使用的隔聲要求。墻體各頻帶的標(biāo)準(zhǔn)化聲壓級(jí)差DnT艙測(cè)結(jié)果見表1。

此外，劇場(chǎng)屋頂有大量機(jī)組設(shè)備，為避免機(jī)組設(shè)備振動(dòng)和噪聲對(duì)劇場(chǎng)內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲干擾，分別在“紅匣子”和“黑匣子”劇場(chǎng)上空做輕質(zhì)隔聲吊頂，并對(duì)新增機(jī)組采取有效隔振措施，有效解決屋頂機(jī)組設(shè)備對(duì)劇場(chǎng)的振動(dòng)噪聲干擾。

3音質(zhì)設(shè)計(jì)

新的長江劇場(chǎng)功能定位為先鋒性、實(shí)驗(yàn)性、創(chuàng)新性小劇場(chǎng)，以戲曲為主，兼顧戲劇類演出和教育展示活動(dòng)?！昂谙蛔印眲?chǎng)需兼顧自然聲演出與全息聲擴(kuò)聲演出需求，而兩者對(duì)聲學(xué)設(shè)計(jì)指標(biāo)與建聲環(huán)境需求有較大差別：自然聲演出時(shí)，為避免聲音過于干澀，提高聲音的豐滿感與空間感，一般要求適當(dāng)?shù)脑缙诜瓷渎暸c稍長混響時(shí)間（本項(xiàng)目規(guī)模理想中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間約1.2s），而全息聲演出是通過擴(kuò)聲系統(tǒng)來構(gòu)建三維聲場(chǎng)環(huán)境，所有音效在演出前已制作完成，并要求廳內(nèi)建聲環(huán)境以直達(dá)聲為主、較短混響時(shí)間（本項(xiàng)目規(guī)模理想中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間約0.7s）。為平衡兩功能要求的沖突，在具體設(shè)計(jì)及聲學(xué)指標(biāo)上進(jìn)行兼顧、折中設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)指標(biāo)如下。

（1）中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間設(shè)計(jì)值：RTmid=0.90±0.10s。

（2）混響時(shí)間頻率特性要求盡量平直，允許低頻段適當(dāng)提升。

（3）廳內(nèi)不應(yīng)出現(xiàn)可識(shí)別的音質(zhì)缺陷，如聲聚焦、回聲、顫動(dòng)回聲、共振等。

具體聲學(xué)設(shè)計(jì)如下。

3.1墻面

采用阻燃裝飾吸聲板與QRD擴(kuò)散體間隔布置，二者面積比例為1：1，既實(shí)現(xiàn)廳內(nèi)在使用全息聲系統(tǒng)時(shí)觀眾區(qū)以直達(dá)聲為主，又保證自然聲演出所需要的合適混響時(shí)間。此外，為均衡低頻吸聲，同時(shí)考慮建筑空間限制，阻燃裝飾吸聲板采用100mm空腔和200mm空腔兩種構(gòu)造（圖4）。

3.2頂面

由于劇場(chǎng)建筑高度較高，高11.5m，為避免出現(xiàn)回聲，也為在自然聲演出模式下給地面觀眾提供來自頂部的早期反射聲，在距地面8.5m高度設(shè)置折線形反聲板，其材質(zhì)為雙層12mm厚石膏板。

3.3音質(zhì)檢測(cè)

劇場(chǎng)竣工后，按照國家測(cè)量規(guī)范對(duì)其進(jìn)行聲學(xué)檢測(cè)（空?qǐng)鰻顟B(tài)）。廳內(nèi)主要音質(zhì)指標(biāo)測(cè)量結(jié)果見表2。

“黑匣子”劇場(chǎng)空?qǐng)鲋蓄l混響時(shí)間為1.0s左右，達(dá)到滿場(chǎng)混響時(shí)間設(shè)計(jì)預(yù)期。廳內(nèi)聲場(chǎng)分布均勻，音質(zhì)明晰，可較好地滿足戲曲自然聲和全景聲系統(tǒng)演出模式對(duì)建聲環(huán)境的需求。

4全息聲系統(tǒng)擴(kuò)聲方案在“黑匣子”劇場(chǎng)中的運(yùn)用

“黑匣子”劇場(chǎng)靈活的演出方式對(duì)電聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出新的挑戰(zhàn)。由于演出和觀演的位置不固定，傳統(tǒng)的立體聲擴(kuò)聲系統(tǒng)無法滿足聲像一致的要求，導(dǎo)致定位感知的失真。因此，采用一套基于波場(chǎng)合成理論（WFS）而開發(fā)的“四維全息聲”系統(tǒng)擴(kuò)聲方案。整個(gè)系統(tǒng)由多層揚(yáng)聲器陣列擴(kuò)聲與全息電子聲罩兩部分組成。該系統(tǒng)能夠不受物理空間限制，全息重構(gòu)聲場(chǎng)，準(zhǔn)確還原聲像;能夠根據(jù)不同場(chǎng)景的演出需求，匹配不同的混響時(shí)間，具有高度的靈活性。

全息擴(kuò)聲系統(tǒng)由4只超重低音揚(yáng)聲器、“0層”37只墻面環(huán)繞揚(yáng)聲器、“+1層”13只墻面環(huán)繞揚(yáng)聲器、“+2層”10只頂面揚(yáng)聲器共計(jì)64只揚(yáng)聲器組成的聲陣列組成，合成三維聲場(chǎng)。揚(yáng)聲器布置示意如圖5所示?！?層”位于人的耳朵高度，在水平面內(nèi)對(duì)不同方向的聲音進(jìn)行定位，與上面兩層及吊頂下的揚(yáng)聲器相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)三維聲像定位，在垂直方向上較為豐滿地延伸了聽音效果。全息電子聲罩由16支分布于劇場(chǎng)天花以及四周墻面的定制傳聲器組成。

全息聲擴(kuò)聲系統(tǒng)模擬的聲源分兩類，場(chǎng)外聲源和場(chǎng)內(nèi)聲源。場(chǎng)外聲源主要是風(fēng)聲、雨聲、雷電、市井喧鬧聲等環(huán)境聲。這部分聲效預(yù)先制作完畢，通過激發(fā)不同方向的揚(yáng)聲器，進(jìn)行延遲和預(yù)濾波后合成聲場(chǎng)，再現(xiàn)場(chǎng)外聲的方位、距離和時(shí)頻特性。場(chǎng)內(nèi)聲源主要是演員和樂器，電子聲罩系統(tǒng)獲得信號(hào)后，對(duì)強(qiáng)度和方位等信息進(jìn)行分析，驅(qū)動(dòng)不同的揚(yáng)聲器單元，再現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)聲源的空間位置和時(shí)頻特性。由于WFS技術(shù)是基于聲場(chǎng)合成的原理，因此相比于傳統(tǒng)的立體聲技術(shù)，它對(duì)聲音空間感的再現(xiàn)更強(qiáng)。在整個(gè)觀演空間中，每個(gè)位置都能獲得比較真實(shí)的方位感，不存在“皇帝位”。

2019年5月，沉浸式全息聲版越劇《再生緣》以戲曲藝術(shù)為載體，結(jié)合費(fèi)迪曼遜四維全息聲技術(shù)，為觀眾呈現(xiàn)全新的觀演體驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)反響熱烈、好評(píng)如潮（圖6）。

5結(jié)論

作為時(shí)尚、先鋒的戲曲專屬實(shí)驗(yàn)劇場(chǎng)，長江劇場(chǎng)“黑匣子”通過合理的聲學(xué)設(shè)計(jì)，兼顧自然聲演出和全景聲擴(kuò)聲系統(tǒng)，在音效再現(xiàn)上獲得良好的空間感?！昂谙蛔印眲?chǎng)打破演員和觀眾的界限，使觀眾置身于戲曲中，成為戲曲演出的一部分，實(shí)現(xiàn)聲學(xué)技術(shù)和戲曲演出藝術(shù)的同步創(chuàng)新，為觀眾帶來沉浸式戲曲觀演的美妙體驗(yàn)。

作者簡介：

王海玲，聲學(xué)工程師，建筑聲學(xué)專業(yè)碩士，主要從事建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)與研究、噪聲與振動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)與研究以及聲學(xué)測(cè)量工作。

王海玲，聲學(xué)工程師，建筑聲學(xué)專業(yè)碩士，主要從事建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)與研究、噪聲與振動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)與研究以及聲學(xué)測(cè)量工作。

徐真德，全息聲與3D音頻技術(shù)專家，錄音師，中國美術(shù)學(xué)院音畫雙3D研究所研究員，現(xiàn)任費(fèi)迪曼遜多媒體科技（上海）有限公司董事、總經(jīng)理兼技術(shù)總監(jiān)。曾主持設(shè)計(jì)與建設(shè)上海中心126阻尼器全息聲效音樂廳、上海交響樂團(tuán)錄制系統(tǒng)、數(shù)字電視國家工程研究中心實(shí)驗(yàn)室等幾十例工程項(xiàng)目。

劉海生，同濟(jì)大學(xué)聲學(xué)研究所副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)與研究、噪聲與振動(dòng)控制工程設(shè)計(jì)與研究以及聲學(xué)測(cè)量工作。

（編輯：王芳）