楊志剛

（華東建筑設(shè)計研究院有限公司 聲學及劇院專項設(shè)計研究所，上海 200041）

流動的建筑 悅耳的音色
——哈爾濱大劇院的聲學設(shè)計

楊志剛

（華東建筑設(shè)計研究院有限公司 聲學及劇院專項設(shè)計研究所，上海 200041）

介紹哈爾濱大劇院的建筑概況、主要功能、建聲設(shè)計技術(shù)指標、觀眾廳的體型分析、觀眾廳表面裝修用材的聲學設(shè)計要求，以及竣工后的建聲測試結(jié)果和評價。

哈爾濱大劇院；聲學設(shè)計；技術(shù)指標；建聲測試；聲學評價

哈爾濱大劇院坐落在哈爾濱市松花江北岸的太陽島，位于由前進堤、外貿(mào)堤和改線堤圍合區(qū)域內(nèi)，東側(cè)為東北虎林園、南側(cè)為太陽島濕地公園，北側(cè)與三環(huán)毗鄰。哈爾濱大劇院總建筑面積7.9萬平方米，為了突出其主體位置，降低施工難度和成本，將±0標高抬高7 m，自然地面為118 m，±0標高為125 m，±0以上高56 m，±0以下高15 m（主要為停車場）。整體建筑包括地上八層、地下一層（局部地下二層）。

哈爾濱大劇院包括一個1 600座大劇院、一個400座小劇場、地下車庫和附屬配套用房等（見圖1、圖2），總投資約12.79億。其建筑設(shè)計由MAD建筑師事務(wù)所和北京市建筑設(shè)計研究院共同負責；建筑聲學、擴聲系統(tǒng)和舞臺燈光設(shè)計均由華東建筑設(shè)計研究院有限公司聲學及劇院專項設(shè)計研究所負責。

哈爾濱作為我國北方歷史文化名城、聯(lián)合國命名的“音樂之城”，一直缺少一座國際性的大劇院，新建成的哈爾濱大劇院不僅是一座具有國際標準的大劇院，能夠滿足歌舞劇和交響樂演出，而且已經(jīng)成為哈爾濱的標志性文化建筑。其建筑構(gòu)造的靈感來自于松花江潮漲和潮落、泛濫和凍結(jié)交替過程中的流線型，建筑外形被設(shè)計成江和冰的延伸（見圖3、圖4）。不僅如此，哈爾濱大劇院還有幾個特點：考慮到觀演和觀光的需要，大劇場采用了將自然光引入劇場的方式，豐富了非演出時段的照明方式，創(chuàng)造了節(jié)能環(huán)保新模式（見圖5）；劇場內(nèi)采用多島式看臺的流線造型，與建筑的整體造型風格統(tǒng)一（見圖6）；小劇場采用了后開啟式舞臺，室外景觀成為舞臺背景，為觀眾提供了新的觀劇感受；在大劇場設(shè)置了特有的人行觀光環(huán)廊和觀景平臺，游人可俯瞰周邊濕地，領(lǐng)略哈爾濱獨具特色的自然濕地風光。

1 1 600座大劇院建筑概況

1 600座大劇院的舞臺（見圖7）包括主舞臺、左右側(cè)舞臺和后舞臺；主舞臺長32 m，深25 m，高約31.6 m（到梁底），面積約800 m2；左右側(cè)舞臺長21.4 m，深25 m，高約15.35 m（到梁底），面積約535 m2；后舞臺長23.6 m，深22 m，高約15.35 m（到梁底），面積約484 m2；主舞臺一層柵頂標高為25 m，二層柵頂標高為28 m；三層馬道標高分別為：13.800、21.000及25.00；舞臺上設(shè)升降舞臺及旋轉(zhuǎn)車臺等機械化舞臺。

舞臺開口為18 m×12 m，舞臺面高度比第一排觀眾席高1 m；臺口側(cè)墻設(shè)二道耳光；天花設(shè)二道面光天橋，一道追光；一層挑臺開口高4.3 m，深3.9 m，高深比為1∶0.9，完全符合并優(yōu)于規(guī)范要求的1∶1.2；二層挑臺開口高3.8 m，深5.5 m，高深比為1∶1.4。池座（見圖8）和一層樓座（見圖9）觀眾席為全臺階形式，共12＋9=21排，第一排標高為-1.000 m，最后一排標高為4.492 m，前后高差（總起坡）為5.492 m，平均起坡為0.27 m；二層樓座（見圖10）共7排（中間區(qū)域），第一排標高為7.430 m，最后一排標高為10.000 m，前后高差（總起坡）為2.570 m，平均起坡為0.43 m；三層樓座共7排（中間區(qū)域），第一排標高為11.945 m，最后一排標高為15.000 m，前后高差（總起坡）為3.055 m，平均起坡為0.51 m；各層觀眾席末排的視點俯角分別為二層樓座9°，二層樓座19°，三層樓座25°；觀眾席前部設(shè)升降樂池，開口尺寸約為：平均長約17 m，平均寬約4.95 m。

大劇院觀眾廳（見圖11、圖12）長約29 m（其中二層樓座后墻向后延伸3.45 m，三層樓座后墻向后延伸5.14 m）；寬約20.4 m～31 m；平均高約16 m。

2 大劇院的主要功能和建聲設(shè)計指標

2.1 主要功能

哈爾濱大劇院主要承接國內(nèi)高水平的大型歌劇、舞劇、大型綜藝晚會的演出并兼顧交響樂、室內(nèi)樂、合唱等演出和會議的需要，具備承接國際演出團隊演出的基本功能和條件。

2.2 主要建筑聲學技術(shù)指標

（1）中頻滿場混響時間RT：

上演大型歌劇、舞劇、大型綜藝晚會的演出時：1.5±0.1 s

上演交響樂、室內(nèi)樂、合唱等演出時：1.8±0.1 s（設(shè)置舞臺聲學反射罩）

（2）混響時間頻率特性見表1（相對于中頻500 Hz～1 000 Hz的比值）

（3）側(cè)向反射系數(shù) LFE4：15%～35%

（4）音樂明晰度 C（80,3）：1.0～3.0

（5）表面擴散因子SDI：＞0.5

（6）聲場力度Gmid：-1.0 dB～2.0 dB

（7）初始時間延遲間隙 tI：≤23 ms

（8）背景噪聲：≤NR-25 噪聲評價曲線

（9）每座容積：7～9 m3/人

3 大劇院觀眾廳的體型分析

3.1 建筑尺寸分析將哈爾濱大劇院的建筑尺寸與世界上公認音質(zhì)效果最好的歌劇院進行對比，結(jié)果如表2所示。

3.2 體型對比分析

由于國內(nèi)新建劇院座椅的間距和排距一般為550 mm×950 mm，貴賓座椅的一般為650 mm×（1 050 mm～1 100 mm），與國外的劇院相比都比較大，舒適度也較好，因此，同樣面積的觀眾廳，布置的座位就較少，相對而言，每座容積就較大一些。通過與世界上音質(zhì)效果最好的歌劇院建筑尺寸和體型對比可以看出，哈爾濱大劇院觀眾廳的寬度較大、高度較小，這主要是由于在同樣的體積下設(shè)計方希望盡量多布置一些座位。

3.3 觀眾廳三維聲線分析

分別對觀眾廳的頂面、臺口側(cè)墻、池座墻面、池座分區(qū)矮墻、側(cè)包廂下部墻面、側(cè)包廂上部墻面、一層樓座墻面、二層樓座墻面、一層樓座挑臺欄板、二層樓座挑臺欄板進行三維聲線分析（見圖15），并根據(jù)分析結(jié)果對觀眾廳各個界面提出聲學建議如下：適當調(diào)整臺口反射面，保證前三排的中間觀眾能夠獲得早期側(cè)向反射聲；由于墻面造型多內(nèi)凹面，導致側(cè)向反射聲只能反射到就近區(qū)域，很難達到中區(qū)觀眾，因此，建議將墻面的內(nèi)凹面改為外凸面。其他很多界面的修改不再一一贅述（如觀眾廳吊頂?shù)男螤钚薷木筒簧儆谌危?/p>

經(jīng)過不斷修改、調(diào)整，大劇院觀眾廳的效果圖由中間過程（見圖16）修改為最終的效果圖（見圖17）。

4 大劇院觀眾廳表面裝修用材的聲學設(shè)計要求

對大劇院觀眾廳進行計算機模擬分析，得到各聲學參量（中頻1 000 Hz）的計算機模擬分析結(jié)果（見圖18）。

根據(jù)計算機模擬分析和計算結(jié)果，確定了觀眾廳各界面的聲學裝修材料、配置及構(gòu)造，具體要求如下。

4.1 觀眾廳內(nèi)地坪及走道

劇院的觀眾廳內(nèi)地坪用料采用木地板，龍骨間隙填實，以避免地板共振吸收低頻。

第四，科技為普法宣傳提供了便利。法律的遵守和實施，以人們知法為前提，因而需要加強普法工作。科學技術(shù)的發(fā)展，為普法提供了更便捷的方式?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)日益發(fā)達，它的即時性和廣泛性使人們更容易接觸到更新更多地法律知識。

4.2 墻面

觀眾廳墻面選用GRG板，裝修材料的面密度為40 kg/m2～50 kg/m2，大部分墻面表面貼木皮。由于墻面多為凸弧面，所以需要將木條一條一條地貼上去，并用槍釘固定。側(cè)包廂墻面為GRG板上實貼皮革。

4.3 天花

天花在建聲上會起到重要的前次反射聲作用，因此，要求在屋架荷載允許的條件下，盡可能采用較為厚重的反射型天花，以避免過多的低頻聲能被吸收，采用了面密度為50 kg/m2的GRG板，表面刷木紋涂料。

4.4 舞臺墻面

由于舞臺包括1個主舞臺和2個側(cè)舞臺，空間體積比較大。為了避免舞臺空間與觀眾廳空間之間因耦合空間而產(chǎn)生的不利影響，聲學設(shè)計上要求舞臺空間內(nèi)的混響時間應(yīng)基本接近觀眾廳的混響時間。要求在舞臺（包括主舞臺、側(cè)舞臺）一層天橋以下的墻面做吸聲處理。具體做法為：3 m以下的墻面采用厚度為25 mm的防撞木絲吸聲板（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內(nèi)填厚度為50 mm、密度為48 kg/m3的離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體；3 m以上的墻面采用厚度為6 mm的穿孔KT板，穿孔率20%（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內(nèi)填厚度為50 mm、密度為48 kg/m3的離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體。

5 竣工后的建聲測試結(jié)果和評價

5.1 測試儀器

筆者所在的聲學所于2015年8月22日和9月25日對新建成的哈爾濱大劇院進行了現(xiàn)場建聲測試工作，測量的內(nèi)容包含綜合劇場的空場和滿場、音樂廳的空場、多功能廳的空場和滿場。測試的儀器和軟件為丹麥B＆K 7841—DIRAC Room Acoustics Software建聲測試分析軟件、丹麥B＆K 2250B聲學頻譜分析儀、德國SENNHEISER MKH800無線測試話筒(可調(diào)指向性)、德國SENNHEISER SKP500 無線發(fā)射系統(tǒng)、德國SENNHEISER EW500 無線接收系統(tǒng)、丹麥B＆K 4292無指向球面聲源和丹麥B＆K 2734測試功率放大器等。

5.2 主要建聲測試結(jié)果

分別對大劇院主要聲學參數(shù)T30、EDT、C80、D50、 G、IACCE、LF、ST-early和ITDG進行測試，得到表3中的測試結(jié)果。

5.3 主要建聲測試結(jié)果分析

對劇院進行聲學設(shè)計時，首先要確定的就是聲學技術(shù)指標，而確定聲學技術(shù)指標國內(nèi)可參照的只有JGJ57-2000《劇場建筑設(shè)計規(guī)范》，其中只對混響時間及其頻率特性、背景噪聲、每座容積做了明確規(guī)定。如果要設(shè)定更多的聲學技術(shù)指標，比較權(quán)威的參考文件為世界著名聲學家白瑞納克寫的《音樂廳和歌劇院》。由于哈爾濱大劇院設(shè)計時主要參照《音樂廳和歌劇院》的第一版，而后面出版的第二版對聲學參量又做了一定的修改，所以，建聲測試結(jié)果主要針對第二版的聲學參量建議值進行比較分析。大劇院歌劇演出條件和交響樂演出條件下的聲學參量測試結(jié)果與優(yōu)選范圍對比分析分別見表4和表5。

從表4中分析可得：有樂罩狀態(tài)下空場、滿場的混響時間RTmid分別為1.81 s和1.7 s，空、滿場差值約為1 s，因此，根據(jù)無樂罩狀態(tài)（歌劇演出條件）下空場的RTmid為1.6 s，可以推測滿場時RTmid（無樂罩、即歌劇演出條件）約為1.5 s，完全符合設(shè)計要求的1.5 s±0.1 s（滿場）。響度、低音力度、空間感等參量均符合優(yōu)選范圍。EDTmid和C(80,3)具有相關(guān)性，兩個值略微超出優(yōu)選范圍，主要是早期衰變時間略短而致，但也有利于清晰度的提高。親切感ITDG偏長主要是由于中國劇院普遍臺口偏大、池座偏寬所致，有關(guān)ITDG（初始時延間隙）的詳細論述可參見本人所寫的《盛京大劇院的聲學設(shè)計和檢測結(jié)果》一文（發(fā)表于《演藝科技》雜志2015年第4期）。

首先需要明確一點，劇院演出是以歌舞劇為主，在舞臺上設(shè)置音樂反聲罩（混響時間約可增加0.3 s）可以演出交響樂。但與專業(yè)音樂廳相比是有區(qū)別的，最主要的區(qū)別是混響時間相對短一些（考慮歌劇演出的唱詞清晰度）。因此，在劇院演出交響樂時（相對專業(yè)音樂廳）清晰度會更高一些，而音樂的明晰度或豐滿度則會略差一些。從測試結(jié)果（見表5）也可以看出，混響時間RT及其相關(guān)的EDT和C80三個值都超出優(yōu)選范圍，響度、空間感和舞臺支持度均能滿足交響樂演出要求，低音力度略低于要求，主要是因為音樂反聲罩采用的是紙蜂窩板表面貼木皮（面密度較低），吸收低頻聲能過多所致?？偟膩碚f，哈爾濱大劇院演出交響樂的整體效果不錯，響度、空間感和舞臺支持度以及各種樂器演奏的清晰度和層次感相對較好，且由于墻面多凸弧形擴散造型，音色會比較柔和、圓潤。

6 結(jié)語

2015年8月28日～9月3日，作為首屆中俄文化藝術(shù)交流周開幕式的“友誼樂章”交響音樂會，在新落成的哈爾濱大劇院舉行，由俄羅斯國家交響樂團與哈爾濱交響樂團聯(lián)袂演出。10月11日晚，第二屆中俄博覽會（第26屆“哈洽會”）在哈爾濱大劇院拉開帷幕，開幕式進行了交響音樂和俄羅斯歌舞演出。演出結(jié)束后，哈爾濱大劇院的聲學效果得到了俄羅斯國家交響樂團指揮、演員以及國內(nèi)相關(guān)專家的認可。無論是建筑設(shè)計還是聲音效果，哈爾濱大劇院和國內(nèi)外一流大劇院相比都毫不遜色，甚至在功能性上更勝一籌，尤其是舞臺上相互聽聞清晰，觀眾區(qū)音色比較圓潤。

哈爾濱大劇院似雪堆、如冰晶，和松花江的自然景觀融為一體，其流線型的建筑外形恰似流動的音樂旋律，在蒼茫的大地上久久回蕩。哈爾濱大劇院建筑外形美觀，音質(zhì)優(yōu)良，將在中國的文化建筑領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)重要的一席之地。

（編輯 薛云霞）

Acoustic Design of Harbin Grand Theater

YANG Zhi-gang
(Acoustics and theater special design institute of East China Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200041, China)

In this paper, the author introduced the acoustic design of Harbin grand theater, including construction survey, main function, acoustical design technical indicators, analysis of audience hall, acoustical design requirements for surface decoration materials of auditorium, and the acoustical test results and evaluation after completion.

Harbin grand theater; acoustic design; technical indicators; acoustical test; acoustic evaluation

10.3969/j.issn.1674-8239.2016.01.006