余斌

【摘 要】 介紹廈門滄江劇院改造項目的音質(zhì)設(shè)計思想、技術(shù)指標(biāo)及建聲措施，并運用聲場計算機模擬軟件對劇院音質(zhì)進(jìn) 行模擬，模擬結(jié)果驗證了聲學(xué)設(shè)計的有效性。

【關(guān)鍵詞】 廈門滄江劇院；建聲設(shè)計；聲場模擬；音質(zhì)測量

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.01.007

Architectural Acoustics Design and Acoustics Evaluation of Xiamen Cangjiang Theatre

YU Bin

（Shanghai Zhangkuisheng Acoustic Engineering Consultant Co.， Ltd.， Shanghai 200086， China）

【Abstract】An overview on main ideas and technical approaches of acoustics design of Xiamen Cangjiang Theatre is briefly introduced and acoustics simulation analysis was done with Odeon room acoustics program. Objective measurements results show that its acoustics is satisfied.

【Key Words】Xiamen Cangjiang Theatre； acoustics design； acoustics simulation； acoustics measurement

1 建筑概況

廈門滄江劇院（“滄江劇院”）位于廈門市海滄區(qū)，原名海滄文化中心影劇院，只能滿足影視放映和企業(yè)會議等功能。為此，對滄江劇院進(jìn)行全面改造和升級，打造成為東南地區(qū)國際化的精品劇院，成為注重發(fā)揮公益作用的區(qū)域文化標(biāo)桿和“海絲”文化、兩岸文化交流平臺。

改造前，滄江劇院觀眾廳內(nèi)混響時間偏短，局部位置音質(zhì)不佳，只能滿足影視放映等簡單需求，期望通過改造升級，提升室內(nèi)音質(zhì)，使其滿足新的使用功能要求。此次改造主要包括觀眾廳和舞臺聲學(xué)及裝修改造，前廳及功能用房調(diào)整與裝修，舞臺燈光、音響、機械設(shè)備及使用功能改造提升，同時還對空調(diào)、消防、智能化等方面進(jìn)行維修改造。改造前劇院內(nèi)景見圖1，改造后的劇院內(nèi)景見圖2和圖3。

滄江劇院觀眾廳約850座，其中池座約560座，樓座約290座，無側(cè)包廂。池座長約25 m，樓座后墻向后延伸約5 m；觀眾廳最寬處約28 m。側(cè)墻設(shè)兩道耳光，有專門的耳光室；天花設(shè)一道面光和一道追光。池座觀眾席和樓座觀眾席均為全臺階形式。舞臺開口約14 m×7.7 m，舞臺面高度比第一排觀眾席高約1 m；舞臺包括主舞臺和一個側(cè)舞臺；劇場主擴揚聲器采用專用音響天橋；音控室設(shè)于池座后墻的中部。

改造升級后，滄江劇院以“精品話劇+音樂劇+舞劇”為定位，實現(xiàn)以精品話劇演出為主，傳統(tǒng)戲劇、交響樂、室內(nèi)樂、舞劇、室內(nèi)演唱會等為輔的功能。滄江劇院的改造，在硬件設(shè)施、劇院功能及內(nèi)部空間利用等方面都將能夠承接國內(nèi)外主流演出項目和大型活動。[1]

2 建聲設(shè)計

劇院觀眾廳的聲學(xué)設(shè)計要確保整個觀眾席區(qū)域具有合適的混響，為電聲創(chuàng)造合適的建聲環(huán)境。另外，觀眾廳還需要有合理的體型條件，響度合適、聲場擴散條件良好和本底噪聲足夠低，觀眾廳內(nèi)任何位置上不得出現(xiàn)顫動回聲、多重回聲、聲聚焦和共振等可識別的聲缺陷等。為此，在綜合考慮劇場的使用功能和規(guī)模的基礎(chǔ)上，設(shè)定了表1所示的建聲技術(shù)指標(biāo)。

劇院的音質(zhì)效果主要決定于其接收到的直達(dá)聲與反射聲的時間和空間分布狀況。一個較好的觀眾廳體型（吊頂和墻面形狀）和表面的聲學(xué)性質(zhì)，可以保證廳內(nèi)聲場時間和空間的均勻分布，也就決定了劇院的優(yōu)良音質(zhì)效果。在演出時，觀眾廳內(nèi)任何位置上不得出現(xiàn)可識別的聲缺陷，如：直達(dá)聲與強反射聲的聲程差不應(yīng)超過17 m，否則易造成回聲；避免凹弧形墻面或吊頂造成局部聲聚焦；平行墻面造成顫動回聲；裝修面層與龍骨之間安裝不牢靠易產(chǎn)生共振等聲學(xué)缺陷。其中臺口側(cè)墻和吊頂?shù)男螤钐貏e重要。

（1）合理的形狀能為觀眾廳前中區(qū)提供有效的早期反射聲；早期反射聲聲場分布均勻，使該區(qū)域既能看得好，同時也能聽得好。

（2）臺口側(cè)墻和吊頂?shù)牡胤绞遣贾脫P聲器的位置，因此臺口側(cè)墻和吊頂?shù)男螤顟?yīng)滿足擴聲設(shè)計的要求，保證揚聲器的投射效果和指向性不受影響。

（3）由于吊頂上還要布置面光橋（有時也會布置頂光、追光），因此吊頂?shù)男螤顟?yīng)滿足燈光設(shè)計的要求，保證面光（頂光、追光）的投射角度不受影響。此外，觀眾廳的吊頂應(yīng)是一個有良好聲反射作用的封閉面。

基于此，對觀眾廳的側(cè)墻和吊頂形狀進(jìn)行聲線分析和調(diào)整（見圖4）。經(jīng)過與室內(nèi)裝修設(shè)計者的多次溝通及方案修改，觀眾廳的側(cè)墻和吊頂形狀變得合理，一次反射聲可以均勻有效地覆蓋整個觀眾席區(qū)域。側(cè)墻的角度合理，一次反射聲能有效覆蓋觀眾席大部分區(qū)域（見平面聲線分析圖）。吊頂?shù)男螤詈徒嵌群线m，來自吊頂?shù)囊淮畏瓷渎暷軌蚋采w觀眾席的絕大部分區(qū)域（見剖面聲線分析圖）。此外，眺臺欄板的形狀由兩段平折線改為兩段弧線后能有效發(fā)散投射到其表面的聲能，避免在舞臺區(qū)域產(chǎn)生回聲干擾。

為了控制觀眾廳內(nèi)的混響時間在設(shè)計指標(biāo)范圍內(nèi)，經(jīng)過詳細(xì)的聲學(xué)計算，建議觀眾廳池座后墻和樓座后墻做吸聲處理，具體構(gòu)造為木格柵護面的復(fù)合吸聲構(gòu)造，木格柵內(nèi)填100 mm厚32 kg/m3離心玻璃棉板，離心玻璃棉板采用玻璃絲布包覆，后墻吸聲構(gòu)造圖見圖5。

由于舞臺空間的體積比較大，為了避免舞臺空間與觀眾廳空間之間因耦合效應(yīng)而產(chǎn)生的不利影響，聲學(xué)設(shè)計要求舞臺空間內(nèi)的混響時間應(yīng)基本接近觀眾廳的混響時間。聲學(xué)設(shè)計要求在舞臺一層天橋以下墻面做吸聲處理。

（1）距舞臺面3 m以下的舞臺墻面：20 mm厚防撞木絲吸聲板（刷黑色水性涂料）+100 mm厚空腔（內(nèi)填50 mm厚32 kg/m3袋裝離心玻璃棉）+原有粉刷墻體，以增加抗撞擊強度。

（2）距舞臺面3 m至第一道馬道的舞臺墻面：10 mm厚穿孔FC板（穿孔率≥18%）+100 mm厚空腔（內(nèi)填50 mm厚32 kg/m3袋裝離心玻璃棉）+原有粉刷墻體。

3 室內(nèi)聲場計算機模擬

為驗證建筑聲學(xué)設(shè)計的科學(xué)性和有效性，對劇院進(jìn)行了室內(nèi)音質(zhì)計算機模擬，預(yù)測觀眾廳內(nèi)的各項音質(zhì)設(shè)計指標(biāo)，所采用的室內(nèi)音質(zhì)計算機模擬軟件是Odeon 12.12，兼有聲像法和聲線法的功能。

采用Odeon軟件進(jìn)行室內(nèi)音質(zhì)計算機模擬的步驟為：首先，建立實際廳堂符合聲學(xué)軟件要求的三維幾何模型，劇院三維聲學(xué)模型圖見圖6；然后，對三維幾何模型的所有面布置聲學(xué)材料，將材料聲學(xué)特性參數(shù)值輸入計算機軟件，包括吸聲系數(shù)和散射系數(shù)，就形成了三維聲學(xué)模型；最后，由軟件按幾何聲學(xué)法則，兼顧考慮材料的散射和吸聲特性來模擬聲波在廳堂內(nèi)的傳播規(guī)律，并得到聲場的特性。

模擬計算結(jié)果表明：中頻（500 Hz～1 kHz）滿場混響時間平均值為1.16 s；中頻清晰度D50平均值約為0.6；側(cè)向反射系數(shù)LF平均值約0.2；語言傳輸指數(shù)平均值約0.62，均在設(shè)計指標(biāo)范圍內(nèi)。此外，從觀眾席多個接收點滿場反射聲序列圖看出，未發(fā)現(xiàn)明顯的聲聚焦、聲共振等音質(zhì)缺陷，初始時延間隙ITDG均小于35 ms，廳內(nèi)有較好的親切感。

4 音質(zhì)測量

聲學(xué)設(shè)計團隊于2016年7月27日對改造升級后的滄江劇院進(jìn)行了建筑聲學(xué)測量，測試在無樂罩的空場條件下進(jìn)行。測量聲源采用無指向性的12面體球面聲源，置于舞臺臺口中心線內(nèi)3 m處，距舞臺地面1.5 m高。因觀眾廳平面左右對稱，故測點均布置在一側(cè)的半場內(nèi)，池座選取了12個測點，樓座布置6個測點，測點高度均離地1.2 m。測量聲源信號采用掃頻信號（e-sweep）。建聲現(xiàn)場實測結(jié)果見表2。觀眾廳125 Hz～4 kHz各倍頻帶的背景噪聲值見表3，滿足NR-30噪聲評價曲線的要求。觀眾廳混響時間頻率特性曲線見圖7。

混響時間為1.20 s，預(yù)計滿場中頻混響時間為1.10 s左右，基本符合設(shè)計要求?？紤]到劇場以精品話劇演出為主，設(shè)計略短的混響時間有助于提高話劇演出的語言清晰度。清晰度D50參數(shù)主要用于評價觀眾廳內(nèi)的語言清晰度，測得本劇場觀眾廳內(nèi)中頻空場D50值為0.57，表明話劇、地方戲或歌劇演出中，觀眾廳內(nèi)具有相對合適的語言清晰度。聲學(xué)上的親切感很大程度上取決于初始時延間隙，目前國際上最好的劇場中池座中心位置初始時延間隙范圍為15 ms～30 ms；本劇場測得的值為17 ms，在最佳值范圍內(nèi)。劇場觀眾廳內(nèi)實測本底噪聲不超過NR-30噪聲評價曲線，符合設(shè)計要求。

現(xiàn)場測量中還利用先進(jìn)的可調(diào)指向性測試傳聲器對劇場進(jìn)行了側(cè)向反射聲系數(shù)LF值的測量。LF中頻平均值為19%，表明側(cè)墻面起到了較好的側(cè)向擴散反射作用，劇場空間感和環(huán)繞感也比較好。這也說明劇院觀眾廳的平剖面體形設(shè)計和聲場擴散處理是比較成功的。

測試結(jié)果表明，前期聲學(xué)設(shè)計合理，未發(fā)現(xiàn)明顯的音質(zhì)缺陷和聲學(xué)計算失誤。廳內(nèi)混響時間等主要音質(zhì)參量的控制符合設(shè)計要求。

5 結(jié)語

通過采用各種專業(yè)設(shè)計手段對滄江劇院進(jìn)行聲學(xué)設(shè)計，克服了改造項目存在的各種限制，按期完成了聲學(xué)設(shè)計任務(wù)。聲場計算機模擬計算結(jié)果和現(xiàn)場實測結(jié)果表明混響時間等主要音質(zhì)參量均滿足聲學(xué)設(shè)計要求，為電聲營造了良好的建聲環(huán)境。劇院演出時具有良好的音質(zhì)效果，可以滿足業(yè)主的使用要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 滄江劇院建聲設(shè)計獲得一致贊譽. http：//zadi-sh.cn/xwdt/gsdt/2016/0817/433.html.