范 新

（湖北省戲曲藝術(shù)劇院，湖北武漢 430064）

多功能廳以其功能的多樣性而得名。近幾年，多功能廳建設(shè)又有新發(fā)展，比如，興建劇院時(shí)，為了擴(kuò)大經(jīng)營(yíng)，豐富文化活動(dòng)的多樣性，不僅設(shè)有大劇院，同時(shí)還設(shè)置了多座中小規(guī)模的兼具電影放映功能的多功能廳。并按各種功能，采取相應(yīng)的技術(shù)措施和相應(yīng)的配套設(shè)備，以達(dá)到多種功能的使用條件。

兼具電影放映功能的多功能廳的聲學(xué)條件，一是通過(guò)觀眾廳音質(zhì)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的廳內(nèi)建筑聲學(xué)條件，二是通過(guò)配置一套適合多功能還音的電聲系統(tǒng)。本文就多功能廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)如何兼顧數(shù)字電影放映條件展開(kāi)探討。

1 多功能廳音質(zhì)設(shè)計(jì)原則

由于兼具數(shù)字電影放映功能的多功能廳既要實(shí)現(xiàn)會(huì)議活動(dòng)、集會(huì)功能，兼顧舉行戲劇等文藝演出、數(shù)字電影放映等活動(dòng)，常配置一套適配多功能的功率足夠、頻響較好、聲場(chǎng)分布均勻的電聲系統(tǒng)。因此多功能廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)可不考慮以自然聲為主，而應(yīng)以電聲(擴(kuò)聲)為主的設(shè)計(jì)原則，即通過(guò)房間各界面安裝必要的吸聲材料，使室內(nèi)混響時(shí)間達(dá)到功能要求，同時(shí)利用室內(nèi)聲音衰變特性，使較短混響具有較長(zhǎng)混響的聲音聽(tīng)覺(jué)效果。

2 兼具電影放映功能的多功能廳音質(zhì)主要特點(diǎn)

既要具備數(shù)字電影放映功能又要兼顧小型文藝演出功能的多功能廳，其音質(zhì)特點(diǎn)可通過(guò)GY/T 311-2017標(biāo)準(zhǔn)，即 《電影院視聽(tīng)環(huán)境技術(shù)要求和測(cè)量方法》及GB 50356-2005 《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》等設(shè)計(jì)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分析，主要有如下特點(diǎn)。

2.1 混響時(shí)間應(yīng)具有兩個(gè)狀態(tài)值

在作為數(shù)字電影放映功能時(shí)應(yīng)滿足數(shù)字電影放映的聲環(huán)境所需要的中頻混響時(shí)間。即根據(jù)觀眾廳的實(shí)際容積按圖1確定。

圖1 數(shù)字電影院觀眾廳混響時(shí)間與其容積的對(duì)應(yīng)關(guān)系

而作為小型文藝演出時(shí)應(yīng)盡可能接近小型文藝演出的聲環(huán)境所需要的混響時(shí)間，可按多用途劇場(chǎng)功能依據(jù)觀眾廳的實(shí)際容積確定，見(jiàn)圖2。

圖2 多用途劇場(chǎng)不同容積 (V)觀眾廳，在頻率500Hz～1000 Hz時(shí)合適的滿場(chǎng)混響時(shí)間 (T)范圍

2.2 聲源不同

數(shù)字電影放映的聲源為銀幕后的主揚(yáng)聲器。JGJ58-2008 《電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范及條文說(shuō)明》中明確規(guī)定，揚(yáng)聲器的安裝高度與傾斜角應(yīng)以其高頻揚(yáng)聲器的聲輻射中心與聲輻射軸線定位，聲輻射中心宜置于銀幕下沿高度的1/2～2/3處，聲輻射軸線宜指向最后一排觀眾席距地面1.10～1.15m 處。其聲環(huán)境應(yīng)保證各聲道揚(yáng)聲器有較好的聲像定位效果。小型文藝演出時(shí)，其聲源由兩部分組成。一是文藝演出的演員與器樂(lè)等自然聲。為了充分利用自然聲，不希望舞臺(tái)內(nèi)過(guò)度吸聲，且希望在臺(tái)口兩側(cè)墻上利用裝修反射板的做法，以加強(qiáng)觀眾席的早期反射聲，提高聲音的空間感。二是擴(kuò)聲的主揚(yáng)聲器系統(tǒng)。為保證擴(kuò)聲系統(tǒng)有足夠的傳聲增益，其主揚(yáng)聲器不宜放置在舞臺(tái)內(nèi)。一般放置臺(tái)口上方或臺(tái)口兩側(cè)，向整個(gè)觀眾區(qū)均勻輻射。在這種情況下，觀眾聽(tīng)到的聲音是由自然聲與電聲兩部分組成。

3 兼數(shù)字電影放映的多功能廳混響時(shí)間選定

GB/T 50356 《劇場(chǎng)、電影院和多功能廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定，用于電影放映功能的混響時(shí)間依觀眾廳容積按圖1選取，用于會(huì)議等多功能廳的混響時(shí)間依照觀眾廳容積按圖2選取。

由圖1可以看出兼數(shù)字電影放映功能后的多功能廳對(duì)混響時(shí)間要求更短。比如一個(gè)4000m的觀眾廳，僅滿足會(huì)議等多功能的中頻混響時(shí)間為0.8～1.2秒；若同時(shí)兼顧數(shù)字電影放映功能，其中頻混響時(shí)間則減少為0.6～0.8 秒。為此對(duì)于一個(gè)4000m觀眾廳，要兼顧到數(shù)字電影放映的多功能，其中頻混響時(shí)間不得大于0.8 秒。在這種情況下，雖達(dá)到會(huì)議等多功能廳的中頻混響時(shí)間下限，有利于會(huì)議功能的語(yǔ)言清晰度，但對(duì)于在這多功能廳舉行演出類活動(dòng)時(shí)，其音樂(lè)的音質(zhì)會(huì)明顯受到影響。如何解決這一矛盾，就是筆者下面將要與同行一起探討的問(wèn)題。

4 兼數(shù)字電影放映的多功能廳混響設(shè)計(jì)技術(shù)措施

對(duì)于觀眾廳混響時(shí)間的獲得辦法，依據(jù)混響時(shí)間Eyring計(jì)算公式有:

式(1)中4m V 為空氣系數(shù)的值，m 為空氣吸聲系數(shù)。即觀眾廳混響時(shí)間T，在一定的觀眾廳容積V 下，主要決是在觀眾廳內(nèi)各界面 (天棚、地面及四周墻面)布置吸聲材料的面積S和平均吸聲系數(shù)α，其觀眾廳混響時(shí)間的計(jì)算值取決于各種不同吸聲系數(shù)的材料或結(jié)構(gòu)所布置面積的總吸聲量。

那么在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)不同觀眾廳的吸聲量相同時(shí)，混響時(shí)間是否就是唯一確定的值呢？當(dāng)不同觀眾廳的混響時(shí)間一定時(shí)，其音質(zhì)是否相同呢？結(jié)論是否定的。為厘清其原因，可從以下幾個(gè)方面分析。

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4.1 有效混響時(shí)間的概念

我們平常所說(shuō)的混響時(shí)間T 是指聲源在封閉空間內(nèi)停止發(fā)聲后，聲衰減60dB 所經(jīng)歷的時(shí)間。而在實(shí)際觀眾廳中，由于吸聲材料與結(jié)構(gòu)往往采用集中布置，很難釆用“補(bǔ)丁”式原則布置，因此不再符合混響時(shí)間計(jì)算公式推導(dǎo)時(shí)假定的擴(kuò)散聲場(chǎng)條件，所以聲衰減曲線常常出現(xiàn)折線而不是“平滑”的，即反射聲的衰減不是線性的(圖3)。

圖3 實(shí)測(cè)混響時(shí)間的記錄曲線圖

在實(shí)際音質(zhì)設(shè)計(jì)中，聲衰減的初始部分對(duì)音質(zhì)影響十分重要。即使對(duì)同一混響時(shí)間，其聲衰減的初始部分對(duì)應(yīng)的時(shí)間 (即衰減曲線的下降坡度)不同，其音質(zhì)效果差別甚大。為區(qū)別于Eyring計(jì)算公式的所謂標(biāo)準(zhǔn)混響時(shí)間T，便引用有效混響時(shí)間T加以區(qū)別。

式(2)中T、T分別表示聲衰減初始和結(jié)束部分對(duì)應(yīng)的時(shí)間，T表示有效混響時(shí)間(圖4)。

圖4 室內(nèi)聲能衰減特性對(duì)應(yīng)的有效混響時(shí)間

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，有效混響與標(biāo)準(zhǔn)混響的關(guān)系主要影響因素是聲衰減在初始部分的衰減值。初始部分的衰減值ΔL 越大，感覺(jué)其標(biāo)準(zhǔn)混響時(shí)間越短。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出有效混響時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)混響時(shí)間的關(guān)系如圖5所示。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)混響與有效混響的關(guān)系

聲學(xué)手冊(cè)還給出，初始部分衰減值較大時(shí)的有效混響和標(biāo)準(zhǔn)混響時(shí)間T 的關(guān)系如式(3)所示:

T 表示標(biāo)準(zhǔn)混響時(shí)間，R 為觀眾廳房間常數(shù)。

4.2 不同的聲衰減特性帶來(lái)不同的聽(tīng)覺(jué)音質(zhì)

有時(shí)遇到混響時(shí)間相近的觀眾廳，而清晰度卻不相同，也會(huì)碰到較長(zhǎng)混響時(shí)間的觀眾廳也有不錯(cuò)的語(yǔ)言清晰度。這種情況說(shuō)明，混響時(shí)間并不是唯一影響音質(zhì)的因素?；祉憰r(shí)間計(jì)算公式只考慮吸聲量因素，并未將吸聲材料與結(jié)構(gòu)的布置及體型對(duì)聲音衰減特性的影響納入考慮范圍之內(nèi)。

這個(gè)結(jié)論可由明晰度和清晰度的定義來(lái)說(shuō)明。我們知道，對(duì)于音樂(lè)廳，通常用音樂(lè)明晰度C來(lái)定義:

對(duì)于語(yǔ)言觀眾廳，通常用語(yǔ)言清晰度來(lái)定義:

同樣道理，在較小容積或較短的混響時(shí)間觀眾廳，若使聲衰減曲線開(kāi)始段盡可能衰減慢，就可獲取較好的豐滿度與空間感、并避免較短混響時(shí)間使聲音發(fā)干而缺乏活躍度 (即較長(zhǎng)的混響時(shí)間)的效果。這一辦法常用于小容積的劇場(chǎng)、音樂(lè)廳及多功能廳中。

4.3 不同的混響衰減特性獲取的主要技術(shù)措施

為了獲取不同的聲衰減特性，應(yīng)首先了解一般觀眾廳的各個(gè)界面對(duì)聲反射貢獻(xiàn)的時(shí)域特性，即一次反射聲面(早期反射聲面)和多次反射聲面的分布情況(圖6～8，圖中S代表典型電影聲源)。

圖6 天棚上的第一次反射面

通過(guò)以上分析方法可以得到:天棚的中前部、墻面的下部(低于聲源)大部分為一次、二次等早期反射聲面；而天棚的后部、墻面的上部 (高于聲源)大部分為多次反射聲面。為此，要想在起始段100～200ms以內(nèi)的聲衰減加快(大于20d B)，即使混響時(shí)間稍長(zhǎng)，也能獲得較高的語(yǔ)言清晰度。建議盡可能在一次反射面布置吸聲材料與結(jié)構(gòu)，從而在較大容積觀眾廳或稍長(zhǎng)的混響時(shí)間的情況下，也能獲取較好的語(yǔ)言清晰度 (即較短的混響時(shí)間)的效果。同樣道理，要想聲衰減曲線開(kāi)始段盡可能趨緩，以獲取較好的音樂(lè)的豐滿度與空間感，避免較短混響時(shí)間使聲音發(fā)干而缺乏活躍度 (即較長(zhǎng)的混響時(shí)間)的情況，吸聲材料與結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能布置在多次反射面上。

圖7 側(cè)墻上的第一次反射面

圖8 后墻上的第一次反射面

由此可見(jiàn)，在進(jìn)行兼數(shù)字電影放映功能的多功能廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)時(shí)，其混響時(shí)間宜按數(shù)字電影功能的上限、會(huì)議等多功能的下限來(lái)選取，同時(shí)為使數(shù)字電影獲有較好的聲像定位能力，在電影放映主聲源S的一次反射面 (如主揚(yáng)聲器附近的舞臺(tái)后墻、側(cè)墻、天棚及地面)應(yīng)布置強(qiáng)吸聲材料或結(jié)構(gòu)。

5 兼數(shù)字電影放映的多功能廳室內(nèi)聲學(xué)裝修要點(diǎn)

為了使多功能廳能較好的滿足數(shù)字電影放映與小型文藝演出的聲學(xué)條件，通常在室內(nèi)裝修時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。

5.1 舞臺(tái)裝修

數(shù)字電影的主揚(yáng)聲器所在空間的舞臺(tái)，為具備良好聲像定位的聲環(huán)境，其銀幕后墻應(yīng)做寬頻帶強(qiáng)吸聲處理。通常是采用木絲板、玻璃棉氈或軟包裝飾吸聲板。同時(shí)為防止舞臺(tái)地面或地板的聲反射破壞聲像定位，又通常是采用在地板上鋪上厚質(zhì)絨毛地毯，其吸聲性能如表1所示。

表1 幾種吸聲材料吸聲系數(shù)

在作小型文藝演出時(shí)，演員與器樂(lè)等自然聲在舞臺(tái)上，為獲得較好的聲音效果，舞臺(tái)所形成的空間應(yīng)能充分地把這些自然聲向觀眾區(qū)輻射，以充分利用這些自然聲聲能，增強(qiáng)音樂(lè)的圓潤(rùn)與豐滿度。此時(shí)并不希望舞臺(tái)內(nèi)過(guò)多的吸聲。這時(shí)的通常做法，一是在舞臺(tái)后墻前掛一背景幕，二是把舞臺(tái)臺(tái)面上的地毯卷起另存，以削減舞臺(tái)后墻和舞臺(tái)地面上地毯的吸聲量，以適當(dāng)增加混響時(shí)間，讓它盡可能滿足或接近文藝演出的聲學(xué)環(huán)境。

5.2 觀眾廳裝修

對(duì)于電影功能，觀眾廳后墻宜做寬頻帶強(qiáng)吸聲，其側(cè)墻宜做吸聲處理，特別是環(huán)繞揚(yáng)聲器所在的側(cè)墻。

對(duì)于小型文藝演出功能，觀眾廳后墻宜做寬頻帶強(qiáng)吸聲，但其側(cè)墻，特別是臺(tái)口附近的兩側(cè)墻不宜做強(qiáng)吸聲，而宜做反射面，以提高演出時(shí)聲音的空間感。為兼顧這兩功能，通常是在環(huán)繞揚(yáng)聲器所在的側(cè)墻，布置可變吸聲結(jié)構(gòu)，使其在電影狀態(tài)時(shí)有吸聲作用，而在小型文藝演出時(shí)對(duì)聲音有反射或擴(kuò)散作用。

6 多功能廳兼數(shù)字電影放映功能實(shí)踐

圖9為湖北劇院內(nèi)原數(shù)字電影廳改造為兼數(shù)字電影放映的多功能廳，既可滿足數(shù)字電影放映使用，又可兼報(bào)告、新聞發(fā)布等會(huì)議及小型文藝演出活動(dòng)。觀眾廳寬×深為13m×13.5m，觀眾廳最大凈高5.25m；舞臺(tái)深6.05m，最大凈高6.65m。該廳總?cè)莘e1134m，共153座，每座容積7.4m。為滿足多功能使用，音質(zhì)設(shè)計(jì)釆取了如下措施:50356 《劇場(chǎng)、電影院和多功能廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定選取。其中，中頻混響時(shí)間設(shè)計(jì)值在數(shù)字電影放映模式下:中頻500 Hz-1000 Hz混響時(shí)間設(shè)計(jì)值為0.6s。

圖9 兼數(shù)字電影放映多功能廳

(1)中頻混響時(shí)間按GB/T

(2)吸聲材料優(yōu)先布置在觀眾廳多次反射面上，即天棚的兩邊及后部、墻面的上部(高于聲源)，以獲取短混響的長(zhǎng)混響的聽(tīng)覺(jué)效果。為使數(shù)字電影放映獲得較好的聲像定位能力，在主揚(yáng)聲器附近的一次反射面(即舞臺(tái)后墻、側(cè)墻、天棚及地面)，應(yīng)布置強(qiáng)吸聲材料或結(jié)構(gòu)。

(3)為了進(jìn)一步滿足兼顧數(shù)字電影放映與文藝演出兩種功能對(duì)混響時(shí)間差異較大的要求，需在觀眾廳兩側(cè)墻采用可調(diào)混響結(jié)構(gòu)。在兩側(cè)墻布置硬質(zhì)墻板反射面的基礎(chǔ)上，同時(shí)設(shè)置厚絨質(zhì)三折幕簾，其中在立體聲電影放映狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)墻幕簾電動(dòng)進(jìn)行閉合，為厚絨質(zhì)幕簾覆蓋兩側(cè)墻的強(qiáng)吸聲面。在文藝演出狀態(tài)時(shí)，只需按動(dòng)按扭，兩側(cè)墻幕簾自動(dòng)收入幕簾盒，露出具有反射作用的混凝土墻面。

建聲做法如圖10～11所示。

圖10 建聲做法平面圖

圖11 建聲做法剖面圖

本項(xiàng)目竣工后，使用各種功能時(shí)的音質(zhì)效果基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語(yǔ)

混響時(shí)間是建聲音質(zhì)設(shè)計(jì)中十分重要的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于一個(gè)兼數(shù)字電影放映功能的多功能廳混響時(shí)間，同樣必須依據(jù)GB/T 50356 《劇場(chǎng)、電影院和多功能多功能廳建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求確定。但同時(shí)要兼數(shù)字電影放映與文藝演出兩個(gè)對(duì)混響時(shí)間有較大差別的音質(zhì)效果要求，必須注意如下幾點(diǎn):

(1)混響時(shí)間值宜按數(shù)字電影放映功能的上限、會(huì)議等多功能的下限選取。

(2)聲衰減曲線開(kāi)始段盡可能衰減慢，以在較短混響條件下獲取較好的音樂(lè)的豐滿度與空間感，避免較短混響時(shí)間使聲音發(fā)干而缺乏活躍度 (即較長(zhǎng)的混響時(shí)間)的效果。吸聲材料與結(jié)構(gòu)盡可能布置于觀眾廳多次反射面上，即天棚的兩邊及后部，高于聲源的墻面上部。同時(shí)為數(shù)字電影放映獲有較好的聲像定位能力，主揚(yáng)聲器附近舞臺(tái)的一次反射面應(yīng)布置強(qiáng)吸聲材料或結(jié)構(gòu)，如舞臺(tái)后墻、側(cè)墻、天棚及地面。

(3)為進(jìn)一步滿足這兩功能對(duì)混響要求存在較大差異的情況，可采用可變混響措施:一是用建聲手段的可變混響，如舞臺(tái)后墻增掛背景幕、收卷舞臺(tái)地面地毯等人工可變混響法和觀眾廳兩側(cè)墻機(jī)電可變混響法；二是用電聲手段的可變混響。

總之，多功能廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)，一定要利用相應(yīng)的技術(shù)措施，使其觀眾廳的聲學(xué)條件滿足功能要求，獲取良好的音質(zhì)效果，既有較高的語(yǔ)言清晰度與立體聲方位感，又有優(yōu)美的音樂(lè)豐滿度與空間感。?