王靜波，章奎生

（上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司 章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所，上海 200041）

1 引言

中國音樂學(xué)院是以中國民族音樂教育和研究為特色的綜合性高等音樂學(xué)府，位于北京北四環(huán)健翔橋畔。學(xué)院于2005年籌建排演廳及綜合教學(xué)樓工程，綜合樓內(nèi)包括937座的音樂廳、300座的演奏廳、錄音棚及排練廳等，同時(shí)還設(shè)有國樂展廳、圖書閱覽室等公共空間。該工程項(xiàng)目中各專業(yè)的初步設(shè)計(jì)于2005年10 月完成，之后進(jìn)行了施工圖設(shè)計(jì)，2008年8月工程建設(shè)基本完成，其中的音樂廳、演奏廳于2008年10月投入使用。

作為國內(nèi)著名音樂學(xué)府的音樂廳，其功能定位于專業(yè)交響樂和室內(nèi)樂演出、各類民族和西洋樂器的演奏。院方與歐美及亞太地區(qū)的一些音樂院校有著廣泛的交流，因此，在建設(shè)過程中，無論是學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)還是專業(yè)教師，都對(duì)這座新建音樂廳的聲學(xué)效果給予并提出了很高的期望和要求。

音樂廳室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)采用了室內(nèi)聲學(xué)計(jì)算機(jī)模擬分析這一輔助設(shè)計(jì)工具，對(duì)聲場特性及其對(duì)應(yīng)各項(xiàng)音質(zhì)的物理參量進(jìn)行了模擬分析計(jì)算，對(duì)聲學(xué)初步設(shè)計(jì)所提出的音質(zhì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了論證，為音樂廳的室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)提供了優(yōu)化和調(diào)整的依據(jù)。本文對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行介紹，并對(duì)完工后的聲學(xué)測試結(jié)果和使用后的主觀音質(zhì)效果進(jìn)行闡述。

2 功能及建筑概況

937座的音樂廳在規(guī)模上屬于中型音樂廳，該廳以音樂演出為主要功能，為中國音樂學(xué)院排演廳及綜合教學(xué)樓工程的一項(xiàng)重要組成部分。音樂廳平面形狀呈橢圓形，觀眾廳池座長度約36 m，最大寬度約28 m。觀眾坐席環(huán)繞演奏區(qū)布置，包括一個(gè)有起坡的、由欄板分隔的池座區(qū)和一層樓座區(qū)及兩邊側(cè)包廂。音樂廳的建筑平面及剖面圖如圖1a、圖1b和圖2所示，圖3為音樂廳內(nèi)室內(nèi)裝修完工后的圖片。

音樂廳舞臺(tái)演奏區(qū)的寬度約18 m，最大深度約10.5 m，面積約150 m2，可滿足一般交響樂團(tuán)樂隊(duì)演出。廳內(nèi)聲學(xué)有效體積約8 750 m3，每座容積9.3 m3。通過合理的室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)，使音樂廳具有良好的音質(zhì)效果，在各類使用功能條件下，均有較好的主觀音質(zhì)效果。

3 室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)

3.1 觀眾廳平面、剖面形式的確定

音樂廳內(nèi)部的平面形狀呈橢圓形，按照基本的幾何聲學(xué)原理，橢圓形內(nèi)凹的“硬質(zhì)”墻面對(duì)聲音反射均勻地分布是不利的，聲音往往匯聚在特定的區(qū)域，形成局部聲聚焦，使得聲場分布不均勻，表現(xiàn)為廳內(nèi)不同位置處，聲音的響度及音質(zhì)的主觀感受差別很大。當(dāng)今音樂廳設(shè)計(jì)，所關(guān)注的已不僅僅是混響時(shí)間的把握（混響取決于空間的體積、形狀和材料構(gòu)造等），盡管這是非常重要的；同時(shí)，需將注意力放在建筑幾何學(xué)和其他一些聲學(xué)概念上，如響度、明晰度、聲音的自然親切感和舒適感，以及聲音的擴(kuò)散感、反射聲的紋理等等；所有這一切都會(huì)影響音樂廳最終的音質(zhì)整體效果。在建筑方案階段，聲學(xué)設(shè)計(jì)就建筑內(nèi)部的形體、廳的寬度及長度的最佳范圍向建筑師提出了一些建議，并對(duì)音樂廳的側(cè)墻、兩端端墻的幾何形式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，以期望在三維的空間內(nèi)，有效地將早期反射聲引導(dǎo)到觀眾區(qū)的主要區(qū)域，合理的觀眾廳寬度尺度，有利于向觀眾區(qū)提供足夠的早期側(cè)向反射聲。對(duì)于中型音樂廳，需要有效地控制廳內(nèi)的聲場力度，因此，合適的體量是非常重要的。特別是大規(guī)模的交響樂隊(duì)演出，為了降低樂隊(duì)產(chǎn)生的高聲功率級(jí)的聲音，取得很好的音樂融合、平衡的效果，足夠的體積是絕對(duì)必須的。如不能提供足夠的體量，往往會(huì)在演奏臺(tái)的后方開放一些空間，以吸收低音樂器和定音鼓等的聲能量。因此，不少新建的大型音樂廳都在演奏臺(tái)區(qū)域考慮一些構(gòu)造或空間形態(tài)可變的形式。作為音樂學(xué)院的音樂廳，由于投資或建筑空間本身的限制，對(duì)于演奏臺(tái)區(qū)域還是以常規(guī)固定的方式處理，而重點(diǎn)考慮的是確保音樂廳內(nèi)有足夠體量的聲學(xué)有效空間。

建于19世紀(jì)，傳統(tǒng)的藻井式天花的古典音樂廳，如波士頓音樂廳（Boston，Symphony Hall）、阿姆斯特丹音樂廳（Amsterdam， Concertgebouw）、維也納愛樂之友金色大廳（Vienna， Grosser Musikvereinssaal）等，至今仍被譽(yù)為音質(zhì)效果最好的音樂廳，其平緩的吊頂，能很好地將聲音均勻地送達(dá)廳內(nèi)的各個(gè)部位，同時(shí)，還具有一定的幾何擴(kuò)散和肌理擴(kuò)散的反射作用。作為現(xiàn)代室內(nèi)建筑裝修風(fēng)格的音樂廳，本廳的吊頂采用常規(guī)的平緩形式，為外凸的圓弧狀天花排列，弧形輪廓內(nèi)還配有條狀的凹槽，猶如鋼琴的琴鍵。總體上，這樣和緩的天花既有效地提高了廳內(nèi)的體量、也能夠使得聲音均勻分布；從視覺效果來看，與中型音樂廳的建筑形態(tài)是非常和諧的。

音樂廳主要的特征參數(shù)：

聲學(xué)有效容積：約8 750 m3；

座位數(shù)：937座；

每座容積：9.3 m3；

最大寬度：約28 m；

池座長度：約36 m；

樓座最后排到演奏臺(tái)中心距離：約27 m。

3.2 室內(nèi)聲學(xué)音質(zhì)參數(shù)的計(jì)算機(jī)模擬分析

在建筑初步設(shè)計(jì)階段，配合建筑師對(duì)整個(gè)音樂廳的建筑形體基本確定后，聲學(xué)設(shè)計(jì)著手對(duì)音樂廳的室內(nèi)聲學(xué)音質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬分析。室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)中，采用了由丹麥技術(shù)大學(xué)開發(fā)的室內(nèi)聲學(xué)模擬軟件Odeon，對(duì)觀眾廳內(nèi)的混響時(shí)間、明晰度、側(cè)向反射能量因子、聲場強(qiáng)度等室內(nèi)音質(zhì)參量進(jìn)行了分析；同時(shí)，對(duì)觀眾廳內(nèi)特定參考點(diǎn)的反射聲序列的時(shí)間分布、相對(duì)強(qiáng)度等狀況進(jìn)行了直觀的分析。圖4為部分室內(nèi)聲學(xué)參數(shù)的模擬分析。

室內(nèi)聲場計(jì)算機(jī)模擬分析在舞臺(tái)演奏區(qū)上方加裝聲反射板情形下，對(duì)舞臺(tái)及觀眾廳區(qū)域音質(zhì)參量的影響進(jìn)行了分析。

關(guān)于音樂廳演奏臺(tái)上方的聲反射板的作用，一般認(rèn)為除了可加強(qiáng)表演者之間的相互聽聞、取得演奏時(shí)良好的聽聞平衡感，也對(duì)前中區(qū)的聽眾提供一定程度的早期反射聲。但也有觀點(diǎn)認(rèn)為，演奏臺(tái)上方的聲反射板作用并不大，某些情況下甚至?xí)幸恍┴?fù)面效果。根據(jù)音樂廳的規(guī)模、使用功能的不同，音樂廳演奏臺(tái)上方反射板的形式也存在不同的設(shè)計(jì)理念，形式上也有很大的不同。近年來比較有代表性的聲反射板設(shè)計(jì)是以美國Artec聲學(xué)和劇院顧問公司設(shè)計(jì)的模式，即演奏臺(tái)上方的聲反射板是由整體一塊巨大、可上下調(diào)節(jié)的反射板構(gòu)成，在很多由Artec公司擔(dān)任聲學(xué)設(shè)計(jì)的大型、中型音樂廳中都可看到這一風(fēng)格的聲反射板，如美國達(dá)拉斯梅耶森交響樂中心麥克德莫特音樂廳（Dallas, Eugene McDermontt Concert Hall in Morton H.Meyerson Symphony Center）、英國伯明翰音樂廳（Birmingham, Symphony Hall）、新加坡濱海藝術(shù)中心音樂廳（Concert Hall, Esplanade-Theatres on the Bay,Singapore），改建后的加拿大多倫多路易湯姆森音樂廳（Toronto, Roy Thompson Hall）,以及中等規(guī)模的加拿大溫哥華常順音樂廳（Chan Shun Concert Hal, Chan Center,University of British Columbia, Vancouver, Canada）等。

綜合考慮造價(jià)、土建結(jié)構(gòu)、機(jī)械等方面的可行性，本音樂廳聲反射板采用比較傳統(tǒng)的形式，在演奏臺(tái)上方懸吊了12塊聚碳酸酯透明聲反射板。最初考慮做成矢徑 2 000 mm、矢高200 mm的球切面形式，但考慮到制作成本等因素，最終形式改為等邊梯形狀的15 mm ～ 20 mm厚Degussa Flexiglas聚碳酸酯透明聲反射板。各反射板之間保持較大的間距，反射板主要對(duì)中高頻的聲音起作用，而低頻聲則繞過反射板，由厚實(shí)的吊頂進(jìn)行反射，并形成整個(gè)大廳的混響。

室內(nèi)聲學(xué)模擬分析對(duì)有、無聲反射板的狀態(tài)進(jìn)行了分析，并比較了反射板懸掛在不同高度時(shí)一些室內(nèi)音質(zhì)參數(shù)的變化情況。

以明晰度C80為例，隨著聲反射板高度降低，池座各測點(diǎn)的C80值均有增大的趨勢(shì)；而高度提升，C80值均有減小的趨勢(shì)。有聲反射板的C80值高于無聲反射板的C80值，各個(gè)測點(diǎn)均有這樣的特性。

完工后對(duì)演奏臺(tái)上方聲反射板高度調(diào)整時(shí)，采用了一定規(guī)模樂隊(duì)進(jìn)行實(shí)際演奏，根據(jù)表演者的主觀音質(zhì)感受來確定聲反射板懸吊的高度。最終確定的高度與模擬分析中得出的合適高度完全一致。

3.3 竣工后的室內(nèi)聲學(xué)音質(zhì)測試

通過測試音樂廳內(nèi)不同位置處傳聲器和測量聲源之間的脈沖響應(yīng)，并對(duì)脈沖響應(yīng)進(jìn)行分析，得出所測的主要音質(zhì)參量，同時(shí)對(duì)音樂廳的本底噪聲進(jìn)行了測定，如圖5所示。主要音質(zhì)參數(shù)測試結(jié)果如下：表1為接收點(diǎn)部分室內(nèi)聲學(xué)參數(shù)模擬計(jì)算平均值，圖6音樂廳三種條件下混響時(shí)間頻率特性，圖7為音樂廳三種條件下明晰度C80頻率特性，圖8為音樂廳空?qǐng)鰝?cè)向能量因子頻率特性，圖9為音樂廳空?qǐng)雎晥鰪?qiáng)度頻率特性。音樂廳本底噪聲頻率特性測量結(jié)果（空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行）見表2。

從混響時(shí)間實(shí)測結(jié)果來看，音樂廳空?qǐng)鰲l件下，側(cè)墻可調(diào)吸聲簾幕在使用與非使用狀態(tài)下，中頻500 Hz平均混響時(shí)間分別為1.99 s和2.51 s，可調(diào)幅度為0.52 s，可見本音樂廳所設(shè)置的吸聲簾幕具有明顯的效果。這對(duì)于使用擴(kuò)聲類的音樂活動(dòng)或在其他電聲設(shè)備使用的情況下，通過墻面吸聲簾幕的使用，可以提高語言清晰度，這在使用電聲系統(tǒng)的條件下是必須的。

在接近滿場演出條件下（測試時(shí)的上座率約為70%），中頻500 Hz平均混響時(shí)間為2.0 s，如在完全滿座條件下，滿場混響時(shí)間估計(jì)約在1.85 s ～ 1.95 s，上述實(shí)測混響時(shí)間與設(shè)計(jì)預(yù)期值完全吻合，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期的混響時(shí)間指標(biāo)。滿場混響時(shí)間的頻率特性也和設(shè)計(jì)預(yù)期相吻合。

實(shí)測音樂廳的明晰度C80結(jié)果表明，音樂廳空?qǐng)?，在墻面有、無吸聲簾幕的情況下，C80值的變化幅度非常明顯，中頻有1.3 dB左右的變化幅度，并且在整個(gè)頻率范圍內(nèi)均有較為明顯的數(shù)值變化幅度，這表明墻面有、無吸聲簾幕對(duì)于廳內(nèi)的明晰度C80有明顯的改變，這樣實(shí)際使用時(shí)，可很好地滿足特定使用場合下對(duì)音樂豐滿度和語言清晰度的不同要求。

側(cè)向能量因子LF的測量結(jié)果表明，該廳具有較好的側(cè)向反射聲分布，因而音質(zhì)方面具有較好的空間感，這與該廳的合適的寬度、墻體有利于聲學(xué)的建筑形態(tài)是有直接關(guān)系的。

聲場強(qiáng)度G的測量結(jié)果表明，該廳具有非常合適的聲音自然響度，符合中型音樂廳聲場強(qiáng)度G的數(shù)值規(guī)律。對(duì)于中型音樂廳合適地控制聲場強(qiáng)度是非常重要的。

廳內(nèi)本底噪聲測試表明，該廳本底噪聲達(dá)到設(shè)計(jì)要求，即NR-20噪聲曲線。

表2 音樂廳本底噪聲頻率特性測量結(jié)果（空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)行）

4 結(jié)語

本廳于2008年10月完工后即投入使用，先后舉行過2008北京國際低音提琴音樂節(jié)、中國音樂學(xué)院歌劇大師班匯報(bào)音樂會(huì)等多場演出活動(dòng)，包括交響樂、室內(nèi)樂、獨(dú)奏、獨(dú)唱等。據(jù)校方的介紹，音樂節(jié)期間，來自國內(nèi)外的音樂人士對(duì)音樂廳的音質(zhì)給予了很高的評(píng)價(jià)。荷蘭飛利浦唱片公司的錄音師聆聽了現(xiàn)場音樂會(huì)的效果后，向校方表示，擬投資一些錄音設(shè)備，將此音樂廳作為他們?cè)诒本┈F(xiàn)場錄音的場地。而一般非專業(yè)的人士認(rèn)為，廳內(nèi)不同位置的聲音效果都很好，即使在大廳的最后排，也能夠非常清晰地聽到臺(tái)上不同樂器的演奏，樂隊(duì)演出聲音的平衡感、融合度都非常好。

當(dāng)然，客觀地評(píng)價(jià)一座音樂廳的室內(nèi)音質(zhì)，有待于在建成后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)聽取各方的意見，這些人士包括熟悉世界各地不同音樂廳特點(diǎn)的樂隊(duì)指揮、演奏者、專業(yè)的音樂鑒賞家和評(píng)論家，以及有很好音樂素養(yǎng)的聽眾。

音樂廳的設(shè)計(jì)建造是一項(xiàng)多專業(yè)的協(xié)同設(shè)計(jì)，聲學(xué)專業(yè)理應(yīng)從建筑方案階段就深入其中，協(xié)同建筑師尋求最佳的建筑、聲學(xué)方案，并在整個(gè)設(shè)計(jì)、施工過程中，關(guān)注所有與聲學(xué)相關(guān)的問題，尋求穩(wěn)妥并有創(chuàng)新的解決方案。

1.Cremer L., Mueller H.王季卿譯.室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)原理及其應(yīng)用，上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1995

2.Leo Beranek.Concert Halls and Opera Houses.Second Edition