近現代中外劇場聲學技術探索與實踐

黃 帥 劉燕彬

(1.中國人民解放軍后勤工程學院，重慶 401311;2.78438部隊基建營房處，四川 成都 610066)

0 引言

時至今日，聲學的應用范圍越來越廣，在軍事、醫學、建筑等方面有舉足輕重的地位，尤其是建筑聲學更是建筑設計師們一直在研究的重點科目。眾所周知，劇院是世界公認的工程技術難度最高的建筑，聲學系統的建設更是核心難點，因此聲音效果也成為了評判劇院水準的重要衡量標準。

1 國外近現代劇場

1.1 建筑聲學的誕生

建筑聲學于19世紀90年代為人所知。落成于1895年的哈佛大學的福戈藝術博物館演講大廳的回音很大不能使用。當時的校長埃利奧特委托27歲的聲學助教Sabine對這個問題進行了研究。在枯燥的實驗之中，Sabine得到了大量的實驗數據，進而將混響時間的概念公諸于眾，最后在解決方案的實施過程中，Sabine利用軟墊材料座位的較強的吸聲作用，徹底改變了整個演講廳的聲學效果。此后不久業主邀請Sabine對正在建設中的波士頓音樂廳進行建筑聲學優化的設計，最終波士頓音樂廳落成于1900年，值得一提的是，其在音效上取得了空前的成功。因此，波士頓音樂廳也與阿姆斯特丹皇家音樂廳、維也納金色大廳并稱為擁有世界頂級音質的三大廳堂(見圖1)，至今尚無后來者能夠超越［1］。

1.2 20世紀中期的探究與實踐

20世紀50年代～70年代，建筑師們富有創造性的劇場設計令建筑聲學有了廣闊的發展空間，其間的研究成果豐碩，實踐效果顯著。

圖1 維也納金色大廳內部

德國柏林交響音樂廳的平面過渡平滑的多邊形(見圖2)。眾多聲學家努力參與到柏林音樂廳的聲學設計之中，在最終的方案之中，觀眾廳內的布置采用了類似于葡萄田的排列形式，即把觀眾席分散成幾個小塊區域，每塊小區域的側墻都可以將一次有益的反射聲提供給臨近的區域，從而使聲學效果達到最好。這種梯田式的觀眾席設計在劇場建設史上尚屬首次，在最后的測試中，該音樂廳不但聲學效果優異，而且室內的設計也是超越時代的，可以說建筑設計與聲學設計在此相得益彰，藝術與科學在這里得到了完美融合［2］。

悉尼歌劇院于1973年完工(見圖3)，其建筑造型在當時呈貝殼狀，因此如何提升音樂廳內的聲學效果便成了重中之重，正是在這種環境下，聲學中的側向聲能比理論就在此時的澳大利亞產生，通過側向聲能比理論，音樂廳獲得了令觀眾認可的聲學效果［3］。因此，悉尼歌劇院不但在現代主義建筑的歷史中具有劃時代的意義，而且也為建筑聲學側向聲能比理論打造了一個得到廣泛認可的工程案例。與此同時，悉尼歌劇院也是世界上唯一一個建筑師尚在世時就被評為世界文化遺產的建筑，也使悉尼這座城市揚名世界。

圖2 柏林交響音樂廳內部

圖3 悉尼歌劇院

1.3 計算機軟件模擬有效輔助建筑聲學的發展

從20世紀末至今，計算機軟件模擬技術得到了高速發展，ODEON，EASE，ECOTECT等軟件相繼問世，正是因為有了高速運算的計算機軟件，我們才能快速的處理建筑中的聲學問題，以計算機模擬軟件為核心的聲學處理與設計方向也必將成為未來的主導［4］。

2 中國近現代劇場設計

2.1 清朝末年之民國初期

北京的湖廣會館與天津的廣東會館是建成于19世紀的兩個建筑內部的戲臺，這兩個會館都擁有良好的室內聲學效果，有著較大的空腔體積，低頻共振吸聲效果好［5］。此外這一時期還建有一些主要目的是賺取票房的西洋劇場，這些劇場大多位于上海周邊，目的是娛樂民眾。與此形成鮮明對比的是，傳統戲臺場地面積小，容納能力弱。不過，這一時期的劇場在聲學效果方面整體上都不盡如人意，原因就在于當時無聲學專家參與設計。

2.2 解放初期

1950年建造的重慶大禮堂(見圖4)，主要供會議與演出使用，正是這種多功能的使用要求導致了在建設過程中對聲學設計的忽視，導致其僅僅作為重慶的標志性建筑物供游客進行參觀［6］，鮮有專業人員在此演出。重慶大劇院和延安時期禮堂的教訓使時任總理的周恩來等工程項目負責人深刻認識到如果沒有嚴謹的科學態度是永遠沒有辦法解決劇場的聲學問題的。因此周恩來親自任命聲學專家馬大猷以及他的團隊來攻克這一難題。馬大猷的團隊利用穿孔吸聲板來降低大會堂內的混響時間，采用區域補聲器和座椅揚聲器與主揚聲器相結合的極具創造性的措施，保證了聲能能夠均勻分布于每個座位［7］。人民大會堂在聲學問題方面的重大突破拉開我國近代建筑聲學設計的新篇章。

圖4 重慶大禮堂

圖5 國家大劇院實景

2.3 十年文革與改革開放初期

十年文革使我國劇院的建設水平與數量嚴重下滑。在這其間所建造的劇場在設計上體現為謙遜精神的缺失與模仿抄襲思想的泛濫。南寧劇院在設計時對頂棚聲進行擴散反射作用的船形吊頂，在其他此時建設的劇場中被任意改變船形體的尺寸和材料而出現，這種完全不負責任的做法導致其完全喪失了聲音的擴散作用，淪為形式上的擺設［8］。

從改革開放開始，國外的建筑設計公司開始介入我國的劇場設計。先進的建筑思想與我國實際相結合，其中最具代表性的就是深圳大劇院，由英國的舞臺設計公司參與設計并于1989年建成。同時這一時期的劇院的確不乏聲學設計較為成功的實例，但是建筑仍以政治會議以及例行演出為主。

2.4 21 世紀之后

21世紀的十多年以來，各大城市都涌現出的大型劇場不計其數。這些劇場在造型上令人震撼，并且從建筑聲學角度來講，這些劇場的專用廳堂都有著與演出類型相適應的混響時間。歌劇院一般約為1.5 s，音樂廳一般約為2.0 s，戲劇與話劇演出一般約為1.2 s［9］。于2007年落成的中國國家大劇院有著獨特的半橢圓球造型(見圖5)。盡管國家大劇院在方案、管理與造價等方面受到了質疑，但是就其實際演出時的音質效果而言，國家大劇院是劇院設計之中比較成功的案例。

3 結語

近現代劇場設計的高速發展使建筑聲學的研究水平得到了長足的提高。當下，后現代主義的非線性設計風靡全球，新的演藝中心或大劇院不計其數，每一座都卓爾不群，引人注目。與此同時，觀眾們對建筑聲學效果的重視程度也越來越高，邀請專業的聲學團隊參與建筑設計流程無疑將成為今后劇場建筑的發展趨勢。

［1］林 杰，譚 華，徐 春，等.建筑聲學技術研究進展［J］.建筑科學，2013(10)：41-47.

［2］王季卿.建筑聲學近代的發展及其在建筑上的應用［J］.同濟大學學報，1957(1)：49-65.

［3］朱相棟.觀演建筑聲學設計進展研究［D］.北京：清華大學，2012.

［4］樂 意，趙其昌，沈 勇，等.大型廳堂的建筑聲學設計方法研究［J］.南京大學學報(自然科學版)，2011(2)：208-217.

［5］李志斐.專業話劇院建筑聲學設計研究［D］.長沙：湖南大學，2009.

［6］張晟鵬，任 勁.重慶大劇院建筑聲學設計淺析［J］.演藝科技，2010(2)：33-37.

［7］王季卿.中國建筑聲學的過去和現在［J］.聲學學報，1996(1)：1-9.

［8］王改麗，孫洪慶.新中國建立初期中國建筑聲學的發展［J］.廣西民族大學學報(自然科學版)，2010(4)：33-40.

［9］燕 翔，周慶琳.國家大劇院建筑聲學的創新應用［J］.建筑學報，2008(2)：68-71.