荔枝大劇院整體改造的聲學設計

周克勝 夏媛

[摘要]介紹荔枝大劇院改造的聲學設計方案。

[關鍵詞]荔枝大劇院;改造;聲學設計;優(yōu)化;音質(zhì);計算機模擬

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.04.005

1荔枝大劇院項目簡介

荔枝大劇院容座1100座，是由江蘇省廣播電視總臺傾力打造的多功能藝術表演劇院。荔枝大劇院的改造設計中，室內(nèi)設計方為HPP亨派建筑設計咨詢（上海）有限公司，建筑聲學設計方為華東建筑設計研究院有限公司·聲學及劇院專項設計研究所，雙方緊密配合，不斷互相融合，最終設計了視覺和音效俱佳的劇院，讓觀眾獲得滿意的藝術體驗。圖1為效果圖，圖2為實景照片。

2聲學設計方案

2.1功能定位對聲學設計的要求

改造前的荔枝大劇院，主要的功能是各類電視綜藝節(jié)目的錄制。改造后的荔枝大劇院需要滿足歌劇、舞劇、話劇、戲曲、雜技、會議、新聞發(fā)布和電視晚會演出，輔助以音樂反聲罩，可滿足交響音樂會、民樂音樂會等音樂會的演出。

由于劇院的主要功能產(chǎn)生了變化，劇院的聲學設計也需要進行有針對陛的調(diào)整，主要體現(xiàn)在以下三個方面：

（1）建筑聲學方面，由于主要功能是滿足各類舞臺劇目的演出、音樂會演出，因此，對觀眾的聆聽體驗有了更高的要求，但仍需兼顧電視節(jié)目錄制功能，希望能有一個干凈的聲學環(huán)境。

（2）電聲系統(tǒng)方面，聲學設計需要提前對電聲系統(tǒng)的揚聲器布局、點位、覆蓋進行規(guī)劃，便于劇院擴聲系統(tǒng)的設計建設。

（3）反聲罩建設方面，對于音樂會的演出，在沒有電聲系統(tǒng)的情況下，需要使用音樂反聲罩，才能達到較好的演出和聆聽要求。

當然，以上的設計要素還需要納入劇院整體的裝飾設計中，同時也要考慮到滿足舞臺演出的各類功能性需要。

2.2荔枝大劇院的體型的聲學優(yōu)化設計

荔枝大劇院有橢圓型的觀眾廳和“品”字型的舞臺。觀眾廳長約23.7m，寬約24.6m～30.7m，平均高約12.9m，舞臺開口尺寸為18mX 10m。觀眾廳體積為8132m³，每座容積7.4m³/人。觀眾廳體量適中，適合歌劇、舞劇等綜藝演出劇院要求。圖3和圖4為荔枝大劇院的建筑平面圖和剖面圖。

根據(jù)體型分析，著重對以下三方面采取聲學優(yōu)化措施：

（1）初始延遲時間ITDG的優(yōu)化設計。初始延遲時間與聲音親切感密切相關。結合國內(nèi)外劇院的數(shù)據(jù)分析：劇院的初始延時時間控制在30ms以內(nèi)，親切感較好;劇院的初始延時時間控制在25ms以內(nèi)，親切感優(yōu)秀。荔枝大劇院觀眾廳的寬度略大，改造前初始延遲時間約38ms，聲音的親切感略差。由于是改造項目，原有土建墻體不能改變，因此，僅對八字墻形狀進行局部調(diào)整，側(cè)墻用室內(nèi)造型方式做聲學擴散造型，初始延遲時間控制在29ms，提高了觀眾廳聲音的親切感，優(yōu)化觀眾的主觀聽聞感受。

（2）頂面和墻面反射聲的控制。這一部分的設計體現(xiàn)在側(cè)墻擴散造型和頂面造型設計上，需要確保每位聽眾聽到的聲音都豐滿而細膩。參見圖5的頂面聲線分析圖和圖6的側(cè)墻聲線分析圖。

觀眾廳樓座下高深比為1：1.72，不符合規(guī)范要求。由于本次改造中土建的高深比不能修改，因此，池座后區(qū)4排基本沒有來自頂面的反射聲。

（3）優(yōu)化二次反射聲的設計。由于觀眾廳是橢圓型的，寬度比較大，即使做了側(cè)墻擴散，對于觀眾席中軸線區(qū)域的坐席，側(cè)向聲反射聲強度比較弱。作為改善措施，劇院的樓座盡量延伸至臺口，包圍整個觀眾廳，樓座下部的吊頂采用弧形造型，增加樓座下部頂面給予池座觀眾席的二次反射聲，盡可能地增加不同層次的反射聲，提升每個坐席的觀賞體驗。圖7為二次反射聲示意圖，圖8為樓座下部頂面的弧形造型。

2.3音質(zhì)指標設計

荔枝大劇院改造的功能定位：在使用電聲系統(tǒng)的情況下滿足歌劇、話劇、戲曲等舞臺演出需求，兼顧電視節(jié)目錄制。輔助以音樂反聲罩的情況下，滿足音樂會的演出。

（1）中頻滿場混響時間RT：1.20s±0.10s;

考慮到交響樂為兼顧情況，舞臺上加設樂罩（演奏交響樂時）中頻滿場混響時間RT：1.40s±0.10s，混響目標值對于交響樂來說偏短，需要電聲適當補充。

根據(jù)荔枝大劇院的體量和功能，初始建議的滿場混響時間是1.40s±0.10s。由于較短的混響時間有利于電視節(jié)目的錄制，并考慮到劇院人均體積不大，最終確定了以上混響目標值。

（2）混響時間頻率特性：

低頻比重BR：1.1～1.3（提高低頻RT珂增強音樂豐滿度）高頻混響比重：0.8～0.9（降低高頻RT珂提高語言清晰度）;

（3）側(cè)向反射系數(shù)LFE4：15%～35%;

（4）聲場力度Gmind：-1dB～2dB;1.5dB～5.5dB（有樂罩）;

（5）音樂明晰度G80（30）（空場）：1.0～3.0;

（6）本底噪聲：NR-30;

（7）每座容積：7m³/人～9m³/人;

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

2.4荔枝大劇院的用材介紹

根據(jù)音質(zhì)計算，對于荔枝大劇院的室內(nèi)用材進行了聲學控制。

（1）觀眾廳的吊頂應是一個封閉面，以避免產(chǎn)生耦合效應。在整體裝飾設計的“LED漫天星光、光影如夢如幻”創(chuàng)意頂面的前提下，要求每個LED的空洞做好封堵，同時在這層滿是燈光孔的上部再做一層GRG封閉頂面，整個頂面材料的面密度≥50kg/m²，以避免過多的低頻聲能被吸收。

（2）觀眾廳的墻面，結合音質(zhì)計算和體型分析，全部采用厚重的擴散造型，材料的面密度≥50kg/m²。

（3）欄板需要做擴散造型，避免反射聲返回舞臺，干擾演出，并采用厚重的擴散造型，材料的面密度≥50kg/m²。

（4）觀眾廳地板面料為木地板，在龍骨間隙用輕料混凝土填實，以避免地板共振吸收低頻。

（5）座椅吸聲系數(shù)吸聲量在聲學控制指標范圍內(nèi)。

（6）舞臺吸聲處理，確保舞臺的混響時間接近觀眾廳，避免耦合現(xiàn)象。

（7）結合消聲計算，設置暖通設備管路上的消聲措施。

（8）觀眾廳和舞臺的圍合墻體隔聲量達到60dB。

（9）觀眾廳和舞臺均設置聲閘，采用雙道35dB隔聲量的專業(yè)隔聲門。

2.5荔枝大劇院的計算機模擬

在音質(zhì)設計控制好用材的前提下，結合裝飾設計方最終的室內(nèi)方案和圖紙，對大劇院進行了計算機模擬，以確保達到聲學目標值。圖9為荔枝大劇院的odeon模型，圖10～圖14為荔枝大劇院計算機模擬測色網(wǎng)格圖，表1為荔枝大劇院計算機模擬結果。

對觀眾廳14個接收點的模擬計算結果進行統(tǒng)計分析，并結合觀眾廳內(nèi)各聲學參量的網(wǎng)格分布圖，關于本觀眾廳的音質(zhì)效果可以得到以下結論：

（1）對于滿場條件下混響時間RT及其頻率特性這一重要的音質(zhì)評價指標，從模擬計算結果來看，觀眾廳的滿場中頻混響時間約1.13s，符合設計目標值?？疾旎祉憰r間的頻率特性：低頻T30值相對中頻T30值有一定提升，高頻T30受到空氣吸聲的影響相對中頻有一定的下降。

（2）中頻聲場力度平均值Gmid為1.7dB，符合設計要求。

（3）從觀眾廳內(nèi)聲場分布網(wǎng)格圖可以直觀地看出，觀眾廳內(nèi)的聲場分布相對比較均勻，最大最小聲級的差值都在8dB以內(nèi)，對于帶有兩層樓座的廳堂而言，即便是±4.5dB的差值，也是非常小的差別。再考察觀眾廳內(nèi)相鄰位置聲級變化的趨勢，可以看出聲級變化是緩慢而連續(xù)的，這表明相鄰位置的聲級差異不明顯，這也證明室內(nèi)聲場分布不僅是均勻的，而且不存在聲聚焦、聲共振等音質(zhì)缺陷。

（4）從明晰度Go來看，平均值C80（3）等于4.8dB，模擬結果符合設計目標值。此外，從其網(wǎng)格分布圖可以看出，分布均勻，變化緩慢而連續(xù)。

（5）清晰度平均值D50大于0.5，表明觀眾廳內(nèi)具有良好的語言清晰度。其分布圖顯示該參量在整個觀眾席分布均勻，變化起伏較小。

（6）各頻帶LF砰均值均大于0.15，這說明本觀眾廳側(cè)墻形狀對側(cè)向聲反射有一定的貢獻，來自側(cè)向的聲反射會豐富聽眾的空間環(huán)繞感。

通過對觀眾廳的室內(nèi)音質(zhì)計算機模擬計算結果的分析可知，混響時間T30、聲場力度G、明晰度Cso等主要音質(zhì)參量的模擬計算結果基本符合建聲設計目標值。

2.6竣工后的音質(zhì)檢測

劇院整體項目建設完成后，進行了聲學測試（空場），主要測試數(shù)據(jù)見表2。

對測試結果進行分析：

（1）混響時間測量結果：荔枝大劇院空場情況下，中頻1.16s，低音比1.08。舞臺上搭建樂罩后，空場情況下，中頻1.48s，低音比0.91。

結合業(yè)主要求，場內(nèi)混響指標是1.20s±0.10s（滿場），座位的空滿場數(shù)值差距較小，混響基本在目標低限值?；祉憰r間頻率特性還是較好的，即低頻有一定提升，中頻基本平直，高頻由于空氣吸聲可適當下跌。

舞臺上搭建樂罩后場內(nèi)混響指標是1.40s±0.10s（滿場），混響基本在目標低限值，但是樂罩的面密度過小，僅8kg/m²～12kg/m²，因此，收了較多的低頻，頻率特性較為平直、未能翹起。

（2）通過明晰度的測量結果，顯示音樂明晰度較高，音樂細節(jié)的可識別度較高。

（3）語言清晰度達到了0.67，說明廳內(nèi)語言聲音的可識別度相當好。

（4）本劇院觀眾廳測量結果聲場力度、聲場均勻度、初始時延間隙都符合國際上較好的劇院的響度要求。

（5）本廳背景噪聲達到NR-30的標準。

3總結和思考

荔枝大劇院投入運營一年來，成功舉辦各類演出近八十場，演出類型囊括了歌劇、交響樂、音樂劇、合唱、演唱會、戲曲、曲藝、歌舞晚會、電視綜藝節(jié)目等大部分舞臺演出形式。這些演出形式中，既有對電聲依賴較強的流行音樂類節(jié)目，也有完全不使用電聲系統(tǒng)的交響音樂會。總體來說，荔枝大劇院的聲學設計充分滿足了功能需要，演出的聲音效果獲得了國內(nèi)外各演出團隊的贊賞。

從專業(yè)的角度來看，由于受建筑條件和裝飾的限制，荔枝大劇院的聲學性能還是有可以改進的地方，一是低頻問題;二是電影揚聲器側(cè)墻開孔的問題;三是反聲罩和聲橋的銜接問題。

（1）低頻問題主要體現(xiàn)是流行音樂演出時，超低揚聲器的能量無法均勻覆蓋全場。

（2）劇院在功能設計后期，又增加了一組電影放映用的環(huán)繞聲揚聲器，導致側(cè)墻的開孔增加，削弱了側(cè)向反射聲。

（3）由于劇院反聲罩的結構和吊桿的結構限制，頂部反聲罩無法同聲橋銜接，導致交響樂演出時樂隊前排的反射聲能量較低。

對一個兼容性比較強的演出場所進行聲學設計時，需要厘清什么是最核心、最常用的功能，什么是兼顧的功能，并由此進行核心的聲學指標的設計。如：（1）荔枝大劇院舞臺原開口22m，此次根據(jù)功能需求調(diào)整為18m，并且對舞臺及八字墻造型、揚聲器安裝空間、字幕屏安裝點位進行了優(yōu)化設計。這方面雖然犧牲了舞臺應用于電視拍攝的靈活性，但是確保了核心的演出功能。（2）頂部及側(cè)墻的造型設計與聲學功能方面，優(yōu)化了反射聲，但是在電影揚聲器開孔方面做了妥協(xié)。（3）座椅選型方面，在考慮舒適美觀的基礎上，嚴格把控了座椅的吸聲性能。

這些聲學設計方面的堅持和妥協(xié)，最終體現(xiàn)在觀眾和演員的感受中。當然，聲學設計也不是孤立的，如何在進行聲學設計時兼顧劇院的其他功能和需求，比如觀眾的視覺體驗、演出的舞美需求、燈光需求等，都有進一步探索和研究的價值。

（編輯：薛云霞）