楊志剛，章奎生

（上?，F(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）

廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的建聲設(shè)計(jì)與音質(zhì)評(píng)價(jià)

楊志剛，章奎生

（上?，F(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）

概述廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的工程，介紹該廳的建筑概況、主要建聲設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)、計(jì)算機(jī)模擬分析以及建聲測(cè)試結(jié)果和音質(zhì)評(píng)價(jià)等。

音質(zhì)指標(biāo)；音質(zhì)設(shè)計(jì)；聲擴(kuò)散；噪聲控制；計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬；音質(zhì)縮尺模型試驗(yàn)

1 工程概述

廈門國(guó)際會(huì)議中心是廈門市東部城市副中心的新標(biāo)志，地處廈門島的南半部分思明區(qū)的東端，南臨會(huì)展中心，北接國(guó)際游艇碼頭；與金門島隔海相望，直線距離僅4.6 km?？偨ㄖ娣e140 000 m2，功能包括會(huì)議中心、五星級(jí)酒店、音樂(lè)廳等三部分。廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳外形為橢球形，外表面幕墻采用了雙曲面玻璃幕墻及蜂窩鋁板。音樂(lè)廳建筑和室內(nèi)方案設(shè)計(jì)單位為日本設(shè)計(jì)株式會(huì)社，建筑施工圖設(shè)計(jì)單位為上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，建聲設(shè)計(jì)單位為上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所。圖1為廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳夜景圖。

圖1 廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳夜景圖

2 音樂(lè)廳建筑概況

音樂(lè)廳的使用功能為專業(yè)音樂(lè)廳，以室內(nèi)樂(lè)演出為主，兼顧小型交響音樂(lè)會(huì)及合唱演出。該觀眾廳總?cè)葑鶠?68座，其中池座561座，兩側(cè)升起包廂78座，后部樓座129座。音樂(lè)廳的總體積約為11 000 m3，單座容積約為14m3/人。

觀眾廳的建筑平面呈橢圓形，前部盡端式演奏臺(tái)平面呈扇形，寬12 m ～ 22 m，深度為11.66 m。演奏臺(tái)面比池座第一排地面高0.6 m。演奏后墻至池座后墻水平距離40 m；觀眾廳最大寬度27 m。池座觀眾席為全臺(tái)階起坡升起形式，共21排，前后高差（總起坡）為5.3 m，平均起坡為0.265 m；4個(gè)圓弧形側(cè)包廂各設(shè)2排觀眾席，前后高差（總起坡）為0.3 m，平均起坡為0.3 m；樓座共4排觀眾席，前后高差（總起坡）為1.365 m，平均起坡為0.455 m； 池座、樓座和側(cè)包廂觀眾席末排的視點(diǎn)俯角分別為12°、21°和24°；挑臺(tái)開口高深比為4:5.3 = 1:1.3；音控室、燈控室設(shè)于池座后墻的中部。圖2、圖3為音樂(lè)廳的平、剖面圖。演奏臺(tái)的折線形后墻、展斜形兩側(cè)墻及弧形的前部吊頂構(gòu)成了音樂(lè)反射罩的形式。

圖2 音樂(lè)廳平面圖

圖3 音樂(lè)廳剖面圖

3 音樂(lè)廳主要音質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)音樂(lè)廳的容座規(guī)模、單座容積及使用功能，建聲設(shè)計(jì)確定的主要音質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

4 建聲設(shè)計(jì)措施

在確保音樂(lè)廳內(nèi)的音質(zhì)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求方面，除了平剖面體形起到較為重要的先天作用，觀眾廳內(nèi)各個(gè)界面的材料選擇、構(gòu)造做法以及座椅的吸聲性能也與音樂(lè)廳的音質(zhì)密切相關(guān)。具體建聲設(shè)計(jì)目標(biāo)要求和技術(shù)措施如下：

（1）合理控制混響時(shí)間，并有足夠的低音比

觀眾廳地坪采用木地板彈性實(shí)貼的方法，木地板和混凝土樓板之間不設(shè)木龍骨，即聲學(xué)要求不能有空腔。具體做法：砂漿找平層＋底涂專用膠＋專用彈性粘接膠＋泡沫墊＋專用彈性粘接膠＋木地板。

建聲設(shè)計(jì)要求演奏臺(tái)斜側(cè)墻、后墻和觀眾廳下部側(cè)墻的聲擴(kuò)散體后部不能有空腔，具體做法為擴(kuò)散體后部的空腔用細(xì)石混凝土搗實(shí)，裝飾面層為18厘夾板貼實(shí)木皮，用專用膠粘貼在混凝土上。

觀眾廳上部側(cè)墻和吊頂均為GRG板，聲學(xué)要求GRG的面密度為50 kg/m2。

（2）使墻面和頂面均具有高擴(kuò)散性

具體表現(xiàn)在：中部頂面前后共由4塊大的弧形板構(gòu)成，且弧形板表面有微擴(kuò)散處理，兩邊的吊頂均向下傾斜形并呈弧形，以利聲音向廳內(nèi)中部擴(kuò)散反射；演奏臺(tái)周圍側(cè)墻均安裝深度為50 mm ～ 300 mm不等的折線形聲擴(kuò)散體；觀眾廳的下部側(cè)墻由大弧形墻面構(gòu)成且墻的表面又布置深度為50 mm的鋸齒形擴(kuò)散體，上部GRG側(cè)墻由大鋸齒形墻面構(gòu)成且墻的表面有波浪形微擴(kuò)散處理；觀眾廳的后墻采用散射系數(shù)較大的QRD擴(kuò)散體；挑臺(tái)欄板的表面做50 mm深度的鋸齒形擴(kuò)散體，除了演奏臺(tái)的后墻和挑臺(tái)欄板，其余墻面和頂面沒(méi)有布置任何吸聲材料。圖4、圖5為音樂(lè)廳內(nèi)景照片。

表1 音樂(lè)廳主要建聲設(shè)計(jì)指標(biāo)

（3）噪聲控制

合理設(shè)計(jì)音樂(lè)廳的總體建筑布局，讓設(shè)備機(jī)房盡量遠(yuǎn)離聲學(xué)用房；音樂(lè)廳墻體采用雙墻，出入音樂(lè)廳的門均為聲閘，以有效隔絕外界噪聲；音樂(lè)廳內(nèi)所有空調(diào)管道均進(jìn)行最不利風(fēng)管條件計(jì)算，合理配置消聲器和減振器，嚴(yán)格控制風(fēng)管和風(fēng)口的氣流速度，以降低氣流噪聲，并強(qiáng)調(diào)選用低噪聲設(shè)備。

5 聲學(xué)采用的技術(shù)手段

為了確保音樂(lè)廳的音質(zhì)效果達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，本音樂(lè)廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)采用了混響控制計(jì)算、計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬分析和縮尺模型音質(zhì)試驗(yàn)等3種設(shè)計(jì)技術(shù)手段，相互驗(yàn)證，取長(zhǎng)補(bǔ)短，使音質(zhì)設(shè)計(jì)更具科學(xué)性，音質(zhì)效果也更有可靠性。

5.1 混響控制計(jì)算

混響控制計(jì)算是廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)，其目的是要達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)定的廳內(nèi)混響時(shí)間及其頻率特性的目標(biāo)值。其關(guān)鍵是如何設(shè)計(jì)選定廳內(nèi)聲學(xué)材料、構(gòu)造及配置位置和面積，特別是正確合理地確定廳內(nèi)各個(gè)表面的吸聲系數(shù)取值?；祉憰r(shí)間的控制計(jì)算采用的公式為Eyring公式：

計(jì)算表明本音樂(lè)廳的混響時(shí)間及其頻率特性可以達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)定的指標(biāo)。

5.2 計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬分析

計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬分析既可驗(yàn)證體型設(shè)計(jì)，更可預(yù)測(cè)各項(xiàng)音質(zhì)參量。目前，廳堂音質(zhì)的計(jì)算機(jī)模擬軟件已經(jīng)較為成熟，廣泛地應(yīng)用于廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)、音質(zhì)評(píng)價(jià)、聲場(chǎng)特性研究等領(lǐng)域。與實(shí)物模型（縮尺模型）相比，它克服了模型制作和測(cè)試中的困難，而且它的模型的建立和修改快捷，大大地節(jié)約了時(shí)間和費(fèi)用。特別是在最近十幾年，計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬分析已經(jīng)成為廳堂良好音質(zhì)設(shè)計(jì)中重要的輔助設(shè)計(jì)技術(shù)。聲場(chǎng)的計(jì)算機(jī)模擬是通過(guò)建立實(shí)際廳堂的數(shù)學(xué)模型，然后按幾何聲學(xué)法則來(lái)模擬聲波在廳堂內(nèi)的傳播規(guī)律。本項(xiàng)目采用的聲學(xué)模擬軟件ODEON 9.2兼有聲像法和聲線法的功能，并可采用Lambert散射算法，使模擬的過(guò)程愈加逼真，計(jì)算的結(jié)果也更加接近實(shí)測(cè)值。圖6為音樂(lè)廳計(jì)算機(jī)模型內(nèi)景圖，圖7 ～ 圖11為5個(gè)聲學(xué)參量的模擬結(jié)果圖。

圖7 混響時(shí)間T30的模擬結(jié)果圖

圖4 音樂(lè)廳內(nèi)景照片一

圖5 音樂(lè)廳內(nèi)景照片二

圖6 音樂(lè)廳計(jì)算機(jī)模型內(nèi)景圖

圖8 早期衰變時(shí)間EDT的模擬結(jié)果圖

圖9 明晰度C80的模擬結(jié)果圖

圖10 側(cè)向反射聲能比LF的模擬結(jié)果圖

圖11 響度G的模擬結(jié)果圖

5.3 縮尺音質(zhì)模型試驗(yàn)

本音樂(lè)廳縮尺模型試驗(yàn)由華南理工大學(xué)建筑技術(shù)研究所完成，模型按照1:10的縮尺比例制作。整個(gè)模型的外框用5 mm厚夾板封閉，表面抹灰打磨噴漆。音樂(lè)廳內(nèi)墻面用8 mm厚夾板制作，表面抹灰打磨噴漆。音樂(lè)廳后墻的QRD擴(kuò)散體用2 mm ABS板制作，表面噴漆。舞臺(tái)反射板用3 mm ABS板，表面噴漆。音樂(lè)廳吊頂用5 mm安迪板制作，表面噴漆。縮尺模型內(nèi)景照片見圖12、圖13?？s尺模型試驗(yàn)結(jié)果表明，音樂(lè)廳無(wú)明顯音質(zhì)缺陷。

6 竣工后的音質(zhì)檢測(cè)

2009年7月，廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳竣工后，章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所和華南理工大學(xué)建筑技術(shù)研究所先后分別進(jìn)行了空?qǐng)龊蜐M場(chǎng)條件下的建聲測(cè)試，兩個(gè)單位的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本一致，測(cè)試儀器和軟件均為B&K系列產(chǎn)品，表明測(cè)試結(jié)果正確可靠，現(xiàn)以章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所測(cè)試數(shù)據(jù)為參考進(jìn)行分析。

圖12 縮尺模型內(nèi)景照一

圖13 縮尺模型內(nèi)景照二

表2 混響時(shí)間（滿場(chǎng)）測(cè)量數(shù)據(jù)

參照美國(guó)聲學(xué)專家白瑞納克著作《音樂(lè)廳和歌劇院》中關(guān)于音樂(lè)廳的客觀評(píng)價(jià)方法，對(duì)廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的EDT、（1-IACCE3）、Gmid、tI、BR、SDI等6個(gè)互不相關(guān)的聲學(xué)參數(shù)進(jìn)行結(jié)果匯總，并與世界上音質(zhì)評(píng)價(jià)等級(jí)為A+和A的音樂(lè)廳進(jìn)行比較，具體結(jié)果如下：

6.1 混響感

有3個(gè)參量混響時(shí)間RT、早期衰變時(shí)間EDT和明晰度C80與人的混響感相關(guān)，但EDT相關(guān)性更好。

混響時(shí)間RT是音樂(lè)廳聲學(xué)設(shè)計(jì)中最重要的音質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)，世界上評(píng)價(jià)等級(jí)為A+和A音樂(lè)廳的中頻滿場(chǎng)混響時(shí)間平均值為2.0 s，混響時(shí)間的優(yōu)選值為1.8 s ～ 2.0 s。從廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳混響時(shí)間（滿場(chǎng)）測(cè)量數(shù)據(jù)可以得出，中頻500 Hz和1 000 Hz的平均混響時(shí)間為2.04 s（預(yù)計(jì)整改后滿場(chǎng)中頻混響時(shí)間約為1.95 s），如表2所示。改造前滿場(chǎng)混響特性曲線為：低頻有足夠提升，中高頻基本平直，符合設(shè)計(jì)預(yù)期要求。EDT的優(yōu)選值為2.0 s ～ 2.3 s，廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的空?qǐng)鰧?shí)測(cè)中頻EDT為2.34。明晰度C80（3）的優(yōu)選值為-1 ～ -4之間，從廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳12個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)C80的平均值計(jì)算可得C80（3）為-1.74。

6.2 空間感

空間感即視在聲源寬度ASW，有2個(gè)參量LFE4和（1-IACCE3）與空間感有關(guān)，但（1-IACCE3）可靠性大。世界上評(píng)價(jià)等級(jí)為A+和A音樂(lè)廳的LFE4值范圍為0.17 ～ 0.23，（1-IACCE3）值范圍為0.62 ～ 0.71。廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的LFE4實(shí)測(cè)值為0.30，計(jì)算得到（1-IACCE3）為0.72。

6.3 響度

響度以中頻聲場(chǎng)力度Gmid表示。Gmid的優(yōu)選值為4 dB ～5.5 dB，廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的空?qǐng)鰧?shí)測(cè)Gmid值為5.45 dB。

6.4 親切感

親切感以初始時(shí)延間隙tI表示。音樂(lè)廳中央位置的tI優(yōu)選值為≤20 ms，廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的中央位置（測(cè)點(diǎn)5）實(shí)測(cè)tI值為23 ms，略大于20 ms，預(yù)計(jì)演奏臺(tái)頂部安裝好聲反射板后，應(yīng)會(huì)符合優(yōu)選值的要求。

6.5 溫暖感（豐滿感）

溫暖感用低音比BR來(lái)表示。對(duì)混響時(shí)間較長(zhǎng)的廳堂優(yōu)選值為1.1 ～ 1.25，廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳滿場(chǎng)BR為1.15。

6.6 表面擴(kuò)散因子SDI

廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的墻面和頂面均具有高擴(kuò)散性，因此，SDI值接近于1.0。SDI的最佳值為1.0，世界上評(píng)價(jià)等級(jí)為A+和A音樂(lè)廳的SDI的范圍為0.8 ～ 1.0。

6.7 其他聲學(xué)參量

觀眾廳內(nèi)空調(diào)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)實(shí)測(cè)本底噪聲為30 dB（A），符合噪聲評(píng)價(jià)曲線NR-20曲線。

音樂(lè)廳內(nèi)池座和2個(gè)樓座共58個(gè)測(cè)點(diǎn)各頻率的平均聲場(chǎng)不均勻度均≤±2.9 dB。音樂(lè)廳聲閘的一道隔聲門計(jì)權(quán)隔聲量為37 dB（A），雙道隔聲門計(jì)權(quán)隔聲量為58 dB（A）。

以上廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳的現(xiàn)場(chǎng)客觀測(cè)量結(jié)果表明不僅全部達(dá)到了建聲設(shè)計(jì)預(yù)定的各項(xiàng)音質(zhì)指標(biāo)，而且與國(guó)際上公認(rèn)的幾個(gè)音質(zhì)效果最佳達(dá)到A+級(jí)著名音樂(lè)廳的音質(zhì)指標(biāo)十分接近。與各音樂(lè)廳數(shù)據(jù)對(duì)比見表3，空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)觀眾廳噪聲測(cè)試數(shù)據(jù)見表4。

表3 與著名音樂(lè)廳音質(zhì)指標(biāo)對(duì)比

表4 空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)觀眾廳噪聲測(cè)試

7 主觀音質(zhì)評(píng)價(jià)

2009年8月底，業(yè)主邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)著名建聲專家、錄音師、指揮家和作曲家等，在廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳聽了兩場(chǎng)音樂(lè)會(huì)并對(duì)音質(zhì)效果作了主觀聽音評(píng)價(jià)。聽音者認(rèn)為廳內(nèi)混響適當(dāng)，有較好的溫暖感、親切感和空間感，響度適中，廳內(nèi)本底噪聲足夠低，聲場(chǎng)分布均勻；但也有人認(rèn)為混響時(shí)間偏長(zhǎng)，清晰度有些影響；總體評(píng)價(jià)本音樂(lè)廳的音質(zhì)效果達(dá)到優(yōu)良水平。

2009年10月，章奎生聲學(xué)設(shè)計(jì)研究所又對(duì)音樂(lè)廳做了一些局部改進(jìn)，具體措施為：在演奏臺(tái)后墻局部、均勻增加安裝織物軟包棱錐形裝飾吸聲體；二樓挑臺(tái)中段欄板局部加做吸聲和擴(kuò)散處理；空?qǐng)雠啪殨r(shí)每2 ～ 3排座椅加蓋一層吸聲布。改進(jìn)后滿場(chǎng)混響時(shí)間由2 s縮短到1.95 s左右，減少了局部挑臺(tái)欄板的不利聲反射，減少排練和演出時(shí)的混響差別。

2009年9月7日，荷蘭海牙愛樂(lè)樂(lè)團(tuán)在廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳進(jìn)行了一場(chǎng)演出，鋼琴師認(rèn)為不管是排練和演出聲音都很清晰、但又不覺得干澀。同年12月31日晚，“中國(guó)2010新年音樂(lè)會(huì)”在廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳隆重舉行。音樂(lè)會(huì)由中國(guó)愛樂(lè)樂(lè)團(tuán)演奏，并特邀眾多名家和內(nèi)蒙五彩呼倫貝爾少年合唱團(tuán)參與演出。杰出的中國(guó)指揮家之一、現(xiàn)任中國(guó)愛樂(lè)樂(lè)團(tuán)藝術(shù)總監(jiān)和首席指揮余隆演出后認(rèn)為音樂(lè)廳音質(zhì)效果很好。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(dòng)，聲音效果達(dá)到國(guó)內(nèi)一流水平。中國(guó)愛樂(lè)樂(lè)團(tuán)的許多演奏人員認(rèn)為該音樂(lè)廳的聲音效果很好。

如今廈門國(guó)際會(huì)議中心音樂(lè)廳已成為廈門愛樂(lè)樂(lè)團(tuán)的駐團(tuán)音樂(lè)廳，將為廈門人民帶來(lái)更多優(yōu)美動(dòng)聽的音樂(lè)演出盛會(huì)，成為廈門市的一個(gè)嶄新而燦爛的文化亮點(diǎn)。

（編輯 潘 浪）

The Construction Audio Design and Sound Quality Evaluation for Musical Hall of Xiamen International Conference Centre

YANG Zhi-gang，ZHANG Kui-sheng
(Zhang kui-sheng Acoustic Design and Research Studio, Shanghai Xian Dai Architectural Design (Group) Co. Ltd., Shanghai 200041, China)

A bird's-eye view of building for Musical hall of Amoy International Conference Centre was got from the aspects of general situation of construction, technique parameters of audio design, numerical simulation analysis, testing result,sound quality and the like.

sound quality index; audio design; sound spread; noise control; numerical simulation for sound fi eld; testing of scale model on room acoustic design

10.3969/j.issn.1674-8239.2011.1.008