闽南大戏院的声学设计

龙源期刊网闽南大戏院的声学设计作者：杨志刚夏媛来源：《演艺科技》2015年第10期【摘要】介绍了闽南大戏院的工程、功能及建筑概况，主要音质设计技术指标，剧场装修用材的声学设计要求，以及竣工后的建声测试结果分析，其中重点介绍了观众厅的体型分析。【关键词】混响时间RT；早期衰变时间EDT；明晰度C80；清晰度D50；侧向反射系数LF；声场力度G文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2015.10.010AcousticDesignofMinnanTheaterYANGZhi-gang，XIAYuan（EastChinaArchitecturalDesign&ResearchInstituteCo.，Ltd，Shanghai200070，China）【Abstract】Inthispaper，theaythorintroducestheconstruction，functionandarchitectureoftheMinnantheater，themainqualitydesigntechnology，theacousticdesignrequirementsofthetheaterdecorationmaterials，andtheanalysisoftheresultsoftheacoustictestaftercompletion.【KeyWords】reverberationtimeRT；earlydecaytimeEDT；clarityC80；clarityD50；lateralreflectioncoefficientLF；acousticintensityG1工程概况闽南大戏院坐落于厦门会展北片区海峡交流中心二期，建设规模为地上五层，地下三层；总建筑面积2.7万平方米，总投资超过4.3亿元；参照国际一流剧院水准建设，是目前福建省功能最全、规模最大的演出场馆。剧院外形独特，彰显浓郁海派特色及闽南韵味（见图1）；剧场内红白两大主色形成强烈对比，营造出热烈喜庆的氛围，在视觉上给观众带来全新体验（见图2）。闽南大戏院由中国对外文化集团公司所属的“中演院线”负责运营管理，在“引进”国内外一流演出剧目的同时，也让本土的闽南文化艺术“走出去”，成为连接海峡、连接世界文化艺术交流的桥头堡。2功能及建筑概况龙源期刊网闽南大戏院可以适应多种演出需要——歌剧、戏曲、歌舞演出等。观众厅（见图3、图4）可容纳1497人（其中乐池部分临时座位114座）。厅内建筑长30m、宽30m、平均高约16.3m。舞台开口18m×12m，舞台面高度比第一排观众席高1m。台口两侧观众厅内设置二道耳光，天花设两道面光天桥，一道追光。池座观众席为全台阶形式，共21排（不包括乐池区域4排临时座位），第一排标高为-0.65m，最后一排标高为4.85m，前后高差（总起坡）为5.5m，平均起坡为0.28m。一层楼座共8排，第一排标高为7.88m，最后一排标高为10.92m，前后高差（总起坡）为3.04m，平均起坡为0.43m。二层楼座共6排，第一排标高为13.04m，最后一排标高为15.8m，前后高差（总起坡）为2.76m，平均起坡为0.55m。各层观众席末排的视点俯角分别为池座11°、一层楼座20°、二层楼座27°。观众席前部设升降乐池，开口平均长约20.5m、平均宽约4.5m。舞台包括主舞台和侧舞台，主舞台长31.7m、深23.4m、高约32.2m（到梁底），约计746m2；左侧舞台长19.1m，深23.4m，高约15.8m（到梁底），约计426m2；右侧舞台长19.1m，深23.4m，高约15.8m（到梁底），约计426m2；后舞台长23.0m，深18.8m，高约15.8m（到梁底），约计432m2；主舞台四层马道标高分别为13.8m、17.4m、21.7m及24.7m；舞台上设升降舞台及旋转车台等机械化舞台。3音质设计指标（1）中频满场混响时间RT：1.5±0.1s；（2）低频比重BR：1.1～1.3（提高低频RT可增强音乐丰满度）；（3）侧向反射系数LFE4：15%～35%；（4）声场力度Gmid：2.5～4dB；（5）初始时间延迟间隙tI：≤30ms；（6）表面扩散因子SDI接近于1；（7）本底噪声：NR-25；（8）每座容积：7～9m3/人；（9）在演出时观众厅内任何位置上不得出现回声、多重回声、声聚焦和共振等可识别的声缺陷。4观众厅的体型设计剧院的音质效果主要取决于其接收到的直达声与反射声的时间和空间分布状况。较好的观众厅体型（吊顶和墙面形状）及其表面的声学性质可以保证厅内声场在时间和空间上的均匀分布，也就决定了剧院的优良音质效果。在演出时，观众厅内任何位置上不得出现可识别的声缺龙源期刊网陷，如：直达声与强反射声的声程差不应超过17m，否则，易造成回声；避免凹弧形墙面或吊顶造成局部声聚焦；平行墙面造成颤动回声；装修面层与龙骨之间安装不牢靠易产生共振等声学缺陷。4.1台口侧墙和观众厅侧墙的形状声线分析（1）台口侧墙的形状十分重要，合理的形状能为观众厅前中区提供有效的早期反射声。闽南大剧院的舞台侧口过于倾斜，导致池座前区和乐池临时座椅区域没有反射声（见图5，其中红圈表示缺乏声反射区域）。（2）台口侧墙是布置扬声器的位置，其形状应满足扩声设计的要求，保证扬声器的投射效果和指向性不受影响。闽南大剧院的台口侧墙没有考虑扬声器布置的位置。（3）观众厅侧墙的凹弧形墙面容易引起声聚焦现象（见图5，其中蓝圈表示声聚焦区域）。（4）池座后墙和楼座后墙是圆弧形，使得池座后区和楼座有明显的声聚焦区域（见图6，其中红圈表示声聚焦区域）。4.2吊顶的形状声线分析确定吊顶形状的原则如下。（1）应使早期反射声声场均匀分布，观众厅的吊顶应是一个有良好声反射作用的封闭面。（2）由于吊顶上要布置面光桥（有时也会布置追光），吊顶的形状应满足灯光设计的要求，保证面光（追光）的投射角度不受影响。闽南大剧院的第一道面光天桥投射线与舞台的夹角是50°，第二道面光天桥投射线与舞台的夹角是48°，均符合规范要求。（3）吊顶的形式需结合声反射要求布局，使得整个剧场均有良好的声反射。闽南大剧院的吊顶形式共设计了两个方案。方案一：吊顶采用弧线为主，声场比较均匀；但是扬声器桥下的吊顶，折线角度太大，会导致观众区前区和乐池区域缺少顶面声反射（见图7，其中红圈表示缺乏声反射区域）。方案二：吊顶采用扭弧线为主，从剖面来看，声场比较均匀（见图8）。由于室内设计采用了许多扭转面，每个剖面的形状都不同，为了更好地了解厅内声反射情况，笔者对该顶面设计方案二做了三维声线分析（见图9）。经过分析，该顶面形式下的声反射能达到观众厅的全部区域，只是观众厅右边区域声反射不够均匀，局部声反射稍多。龙源期刊网（4）楼座下部的吊顶形式也设计了两个方案。方案一：由于楼座下顶面形式以折线为主，楼座下的高深比相对较大，导致这些区域没有直接来自楼座顶面的声反射（见图10，其中红圈表示缺乏声反射区域）；方案二：楼座下顶面形式为弧线，可将声音均匀地反射至楼座下的观众区。（5）楼座的栏板形式，需要避免声反射至舞台而影响演出效果。闽南大剧院舞台栏板采用折线形，将声音反射至顶面，有效避免了声反射至舞台从而干扰演出的情况。同时，闽南大剧院的栏板较有特色，为扭曲形状。从楼座栏板三维声反射图（见图11）可以看出，栏板的声反射比较零乱，不均匀。4.3闽南大剧院声学设计调整建议原台口侧墙的弧形线折度太大，使得观众前区有声反射空白区。根据功能需要，调整了台口侧墙弧形的形状（见图12，其中红色弧线表示修改后台口侧墙部分）。改进之后以上问题得到了解决，弥补了池座前区和乐池区域的声反射不足，保证了观众区前区有均匀的墙面声反射。原侧墙中区的内凹造型会产生声聚焦现象。声学局部调整弧线形式，尽量以凸弧形代替凹弧形（见图12，其中红色弧线表示修改后侧墙部分），避免产生声聚焦。吊顶形状方案一需要局部优化，原吊顶形式使得观众区前区和乐池临时座位区域缺少顶面声反射，经过声学调整后（见图13，其中红色弧线表示修改后的顶面形式），来自吊顶的反射声均匀覆盖了观众席和乐池临时座位区。同时也充分考虑了台口上方的主扬声器的位置、两道面光和一道追光的投射角度。楼座下方的高深比以及楼座下方吊顶的形式（见图13、图14，其中红线表示修改后的楼座下方顶面形式），使得来自吊顶的反射声均匀覆盖了观众席。楼座下方高深比的情况如下：一层眺台开口高3.9m，深5.2m，高深比为1：1.33；二层眺台开口高4.4m，深6.6m，高深比为1：1.5。从以上的高深比可以看出，均小于GB/T50356—2005《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》要求的1：1.2，建议提高楼座下方吊顶的高度来优化设计以满足规范要求。从室内提供的侧剖面看，闽南大剧院舞台栏板采用折线形，将声反射至顶面，有效避免了声反射至舞台从而干扰演出的情况；栏板较有特色，为扭曲形状，为了保证每个扭段声反射均匀，建议在栏板表面做凹凸造型，凹凸尺度需≥50mm，具体形状由室内设计深化。5剧场装修用材的声学设计要求经过音质计算和计算机模拟分析，从建声设计角度对各部位装修用料、配置及构造设计进行说明。5.1观众厅内地坪及走道龙源期刊网剧场的观众厅内地坪用料为木地板，龙骨间隙填实，以避免地板共振吸收低频。5.2墙面剧场的观众厅墙面为木装修，面密度为50kg/m2，并设计了大小不等的声扩散体。眺台栏板采用GRG，面密度也为50kg/m2，并做了微扩散处理，考虑到视觉美观性，微扩散处理尺度略小（见图16）。5.3天花天花在建声上会起到重要的前次反射声作用，因此，要求在屋架荷载允许的条件下尽可能采用较为厚重的反射型天花，以避免过多的低频声能被吸收，一般要求吊顶采用面密度为50kg/m2的GRG板。5.4舞台墙面由于舞台包括1个主舞台、2个侧舞台，空间体积比较大。为了避免舞台空间与观众厅空间之间因耦合空间而产生的不利影响，声学设计要求舞台空间内的混响时间应基本接近观众厅的混响时间。因此，要求在舞台（包括主舞台、侧舞台）一层天桥以下墙面做吸声处理，具体做法为：3m以下的墙面采用厚度为25mm的防撞木丝吸声板（刷黑色水性涂料）+75系列轻钢龙骨（内填厚度为50mm、密度为48kg/m3的离心玻璃棉板，外包玻璃丝布）+原有粉刷墙体；3m以上的墙面采用厚度为5mm的穿孔KT板（穿孔率P=20%，刷黑色涂料）+75系列轻钢龙骨、内填厚度为50mm、密度为48kg/m3的离心玻璃棉（外包玻璃丝布）。6建声测试结果6.1建声测试仪器笔者所在的声学所于2012年9月27日对新建成的闽南大戏院进行了现场建声测试工作，测试的软件和仪器为丹麦B&K7841——DIRACRoomAcousticsSoftware建声测试分析软件、丹麦B&K2250B声学频谱分析仪、德国SENNHEISERMKH800无线测试传声器（可调指向性）、德国SENNHEISERSKP500无线发射系统、德国SENNHEISEREW500无线接收系统、丹麦B&K4292无指向球面声源和丹麦B&K2734测试功率放大器等。6.2主要建声测试结果剧场空场声学参量的测试结果汇总见表1。6.3主要建声测试结果分析龙源期刊网（1）混响时间是剧院建声设计中最重要的音质评价指标，从混响时间（空场）测量数据可以得出，剧场空场21点平均中频（500Hz～1kHz）混响时间为1.60s，这对约1500座的中等规模剧院而言是十分满意的中频混响时间指标，达到设计预期要求，其平均低音比BR值达1.2，混响频率特性优良。（2）实测D50参数主要用于评价观众厅内的语言清晰度，测得大剧场观众厅内中高频（500Hz～4kHz）平均D50值达到0.5