恩施州文化中心大劇院歌劇廳的建聲設計

宋擁民　楊小軍　章奎生

【摘 要】 介紹湖北省恩施州文化中心大劇院歌劇廳的建聲設計技術指標及措施，并在不同演出條件下對其進行室內(nèi)音質(zhì) 計算機模擬和主觀音質(zhì)評價。

【關鍵詞】 大劇院歌劇廳；聲學設計；計算機模擬；音質(zhì)主觀評價

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.03.010

Acoustics Design of Grand Theater in Enshi Culture Center

SONG Yong-min， YANG Xiao-jun， ZHANG Kui-sheng

（Zhang kui-sheng Acoustic Design and Research Studio， Shanghai 200070， China）

【Abstract】Technical indicators and measures about the acoustical design of Grand Theatre Opera House in Enshi Cultural Centre were introduced， and the acoustics computer simulation and subjective acoustics evaluation of the auditorium under different performance conditions were analysed.

【Key Words】grand theater； acoustical design； computer simulation； subjective acoustics evaluation

1 引言

湖北省恩施州文化中心是一座集會議會展服務、民族文化展示、城市規(guī)劃展覽、市民休閑集會等功能于一體的大型公共建筑，由中國土家博物館、大劇院會展中心、城市規(guī)劃展覽館、文化館及室外大型文化廣場等組成。恩施州文化中心總建筑面積約70 000 m2，投資約9億人民幣。地上居中為劇院和會展中心。劇院占地16 780 m2；會展中心占地19 689 m2；北側(cè)為州博物館，建筑面積17 704 m2；南側(cè)分別是城市規(guī)劃展覽館和州文化館，分別為7 200 m2和7 350 m2；室外大型廣場占地66 820 m2，可同時容納5萬人集會。該項目是恩施土家族苗族自治州“十二五”重點工程項目和建州30周年獻禮工程，于2013年8月建成并投入使用。圖1為文化中心鳥瞰圖。

2 歌劇廳的建筑概況

恩施州文化中心大劇院在裝修風格上融入了土家族、苗族的文化符號，體現(xiàn)了民族文化的特點。

劇院會展中心包括一座歌劇廳和10多間會議廳。歌劇廳觀眾廳的平面近似矩形，最長處約31.3 m，最寬處約30.6 m，最高處約14.9 m。觀眾廳容座為1 298座（不含樂池活動座椅），其中，池座1 005座，分23排，全臺階起坡布置；樓座179座，分6排，全臺階起坡設置；樓座兩側(cè)各布置4個包廂，共114座。舞臺為品字形舞臺，主舞臺進深17.2 m，臺口尺寸18 m×9.6 m（寬×高）；側(cè)舞臺尺寸21.3 m×17.2m（寬×進深），后舞臺尺寸20.2 m×18 m（寬×進深）。舞臺設在觀眾廳前端，舞臺前設置升降樂池，聲光控制室布置在池座后部。歌劇廳平剖面圖見圖2，觀眾廳內(nèi)景見圖3。

3 歌劇廳的聲學設計簡介

3.1 建筑聲學設計目標

歌劇廳的功能設計以滿足歌劇、交響樂演出要求為主，并考慮話劇、戲曲、綜藝演出、其他現(xiàn)代劇目的演出，以及電影放映、會議等需求，實際上是一座多用途劇場。觀眾廳音質(zhì)設計原則為“以自然聲為主，兼容擴聲”，即歌劇及交響樂演出采用自然聲，其他用途則使用擴聲系統(tǒng)。

基于此原則，音質(zhì)設計要求做到體型新穎合理、混響合適、響度足夠、聲場擴散良好、有豐富的前次反射聲、無聲缺陷及本底噪聲低等。因此，音質(zhì)設計中以混響時間T60、明晰度C80、清晰度D50、聲場不均勻度ΔLp、側(cè)向反射因子LF、背景噪聲級BNL及強度G等幾個參量作為最主要的技術指標。

依據(jù)劇場規(guī)模和容積，并參考相關規(guī)范，最后確定歌劇廳音質(zhì)設計目標值如表1所示。

3.2 聲學技術措施

在歌劇演出條件下，歌劇廳的吸聲完全由座椅提供，其他表面不作吸聲處理。

觀眾廳地面采用實鋪木地板，吊頂天花采用增強纖維預制石膏板，GRG板的面密度要求達到40 kg/m2以上。

側(cè)墻及后墻均在原有結(jié)構(gòu)墻面外干掛GRG板，而板的面密度要求達到45 kg/m2以上。側(cè)墻及臺框輔以土家族擺手舞造型的浮雕。

為滿足民樂演出，在品字形舞臺的主舞臺安裝音樂反聲罩。

4 計算機聲場模擬

為了確保歌劇廳的音質(zhì)效果達到預期的設計目標，音質(zhì)設計采用了計算機聲場模擬分析，從而優(yōu)化平剖面體型、計算音質(zhì)參量并作音質(zhì)預測評價。模擬分析采用Odeon 9.0室內(nèi)聲學模擬軟件，兼具聲像法和聲線法的功能。圖5為計算機模擬分析后聲學模型的效果圖，圖中顏色的深淺分別代表表面材料吸聲性能的優(yōu)劣。

表2和表3分別為歌劇演出時滿場和空場條件下音質(zhì)參量——中頻混響時間T30、中頻早期衰變時間EDT、明晰度C80、清晰度D50、側(cè)向反射因子LF、強度G、聲場不均勻度ΔLp的模擬結(jié)果。

考慮到劇場還要兼顧音樂、戲劇及會議使用，為此，對觀眾廳還進行了音樂會、戲劇使用功能時滿場條件下的音質(zhì)參量模擬，其結(jié)果如表4和表5所示。

5 歌劇廳的音質(zhì)評價

歌劇廳投入使用前，筆者所在單位對劇場進行了現(xiàn)場實測，并牽頭組織了上海、武漢及恩施當?shù)氐膶＜覍σ魳费莩鰰r的音質(zhì)效果進行了主觀音質(zhì)評價。歌劇廳民樂及歌劇演出空場條件下的測試結(jié)果見表6和表7。從測試結(jié)果來看，除強度G值外，其余音質(zhì)指標都在設計要求范圍內(nèi)，且在相關劇場規(guī)范推薦的最佳值范圍內(nèi)。

聲學專家在現(xiàn)場感受了歌劇廳空場的音質(zhì)效果，并聆聽了恩施州青年民族樂團演出的民族音樂會，分別對歌劇廳的音質(zhì)效果進行了主觀聽音評價。專家們認為：歌劇廳的混響合適、響度足夠、清晰度較好；民樂演出中，無論是合奏還是獨奏，樂器的聲音清晰、音質(zhì)純真、聲音亮度較好；樂隊各聲部明晰可辨、層次分明且融合度較好；聲場擴散良好、分布均勻，本底噪音足夠低。

2013年8月19日，中央民族樂團在歌劇廳舉行了專場演出，演出圓滿成功，為恩施土家族苗族自治州成立30周年慶典增添了光彩。演出團隊以及觀眾對歌劇廳的音質(zhì)效果評價很好。

（編輯 薛云霞）endprint

【摘 要】 介紹湖北省恩施州文化中心大劇院歌劇廳的建聲設計技術指標及措施，并在不同演出條件下對其進行室內(nèi)音質(zhì) 計算機模擬和主觀音質(zhì)評價。

【關鍵詞】 大劇院歌劇廳；聲學設計；計算機模擬；音質(zhì)主觀評價

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.03.010

Acoustics Design of Grand Theater in Enshi Culture Center

SONG Yong-min， YANG Xiao-jun， ZHANG Kui-sheng

（Zhang kui-sheng Acoustic Design and Research Studio， Shanghai 200070， China）

【Abstract】Technical indicators and measures about the acoustical design of Grand Theatre Opera House in Enshi Cultural Centre were introduced， and the acoustics computer simulation and subjective acoustics evaluation of the auditorium under different performance conditions were analysed.

【Key Words】grand theater； acoustical design； computer simulation； subjective acoustics evaluation

1 引言

湖北省恩施州文化中心是一座集會議會展服務、民族文化展示、城市規(guī)劃展覽、市民休閑集會等功能于一體的大型公共建筑，由中國土家博物館、大劇院會展中心、城市規(guī)劃展覽館、文化館及室外大型文化廣場等組成。恩施州文化中心總建筑面積約70 000 m2，投資約9億人民幣。地上居中為劇院和會展中心。劇院占地16 780 m2；會展中心占地19 689 m2；北側(cè)為州博物館，建筑面積17 704 m2；南側(cè)分別是城市規(guī)劃展覽館和州文化館，分別為7 200 m2和7 350 m2；室外大型廣場占地66 820 m2，可同時容納5萬人集會。該項目是恩施土家族苗族自治州“十二五”重點工程項目和建州30周年獻禮工程，于2013年8月建成并投入使用。圖1為文化中心鳥瞰圖。

2 歌劇廳的建筑概況

恩施州文化中心大劇院在裝修風格上融入了土家族、苗族的文化符號，體現(xiàn)了民族文化的特點。

劇院會展中心包括一座歌劇廳和10多間會議廳。歌劇廳觀眾廳的平面近似矩形，最長處約31.3 m，最寬處約30.6 m，最高處約14.9 m。觀眾廳容座為1 298座（不含樂池活動座椅），其中，池座1 005座，分23排，全臺階起坡布置；樓座179座，分6排，全臺階起坡設置；樓座兩側(cè)各布置4個包廂，共114座。舞臺為品字形舞臺，主舞臺進深17.2 m，臺口尺寸18 m×9.6 m（寬×高）；側(cè)舞臺尺寸21.3 m×17.2m（寬×進深），后舞臺尺寸20.2 m×18 m（寬×進深）。舞臺設在觀眾廳前端，舞臺前設置升降樂池，聲光控制室布置在池座后部。歌劇廳平剖面圖見圖2，觀眾廳內(nèi)景見圖3。

3 歌劇廳的聲學設計簡介

3.1 建筑聲學設計目標

歌劇廳的功能設計以滿足歌劇、交響樂演出要求為主，并考慮話劇、戲曲、綜藝演出、其他現(xiàn)代劇目的演出，以及電影放映、會議等需求，實際上是一座多用途劇場。觀眾廳音質(zhì)設計原則為“以自然聲為主，兼容擴聲”，即歌劇及交響樂演出采用自然聲，其他用途則使用擴聲系統(tǒng)。

基于此原則，音質(zhì)設計要求做到體型新穎合理、混響合適、響度足夠、聲場擴散良好、有豐富的前次反射聲、無聲缺陷及本底噪聲低等。因此，音質(zhì)設計中以混響時間T60、明晰度C80、清晰度D50、聲場不均勻度ΔLp、側(cè)向反射因子LF、背景噪聲級BNL及強度G等幾個參量作為最主要的技術指標。

依據(jù)劇場規(guī)模和容積，并參考相關規(guī)范，最后確定歌劇廳音質(zhì)設計目標值如表1所示。

3.2 聲學技術措施

在歌劇演出條件下，歌劇廳的吸聲完全由座椅提供，其他表面不作吸聲處理。

觀眾廳地面采用實鋪木地板，吊頂天花采用增強纖維預制石膏板，GRG板的面密度要求達到40 kg/m2以上。

側(cè)墻及后墻均在原有結(jié)構(gòu)墻面外干掛GRG板，而板的面密度要求達到45 kg/m2以上。側(cè)墻及臺框輔以土家族擺手舞造型的浮雕。

為滿足民樂演出，在品字形舞臺的主舞臺安裝音樂反聲罩。

4 計算機聲場模擬

為了確保歌劇廳的音質(zhì)效果達到預期的設計目標，音質(zhì)設計采用了計算機聲場模擬分析，從而優(yōu)化平剖面體型、計算音質(zhì)參量并作音質(zhì)預測評價。模擬分析采用Odeon 9.0室內(nèi)聲學模擬軟件，兼具聲像法和聲線法的功能。圖5為計算機模擬分析后聲學模型的效果圖，圖中顏色的深淺分別代表表面材料吸聲性能的優(yōu)劣。

表2和表3分別為歌劇演出時滿場和空場條件下音質(zhì)參量——中頻混響時間T30、中頻早期衰變時間EDT、明晰度C80、清晰度D50、側(cè)向反射因子LF、強度G、聲場不均勻度ΔLp的模擬結(jié)果。

考慮到劇場還要兼顧音樂、戲劇及會議使用，為此，對觀眾廳還進行了音樂會、戲劇使用功能時滿場條件下的音質(zhì)參量模擬，其結(jié)果如表4和表5所示。

5 歌劇廳的音質(zhì)評價

歌劇廳投入使用前，筆者所在單位對劇場進行了現(xiàn)場實測，并牽頭組織了上海、武漢及恩施當?shù)氐膶＜覍σ魳费莩鰰r的音質(zhì)效果進行了主觀音質(zhì)評價。歌劇廳民樂及歌劇演出空場條件下的測試結(jié)果見表6和表7。從測試結(jié)果來看，除強度G值外，其余音質(zhì)指標都在設計要求范圍內(nèi)，且在相關劇場規(guī)范推薦的最佳值范圍內(nèi)。

聲學專家在現(xiàn)場感受了歌劇廳空場的音質(zhì)效果，并聆聽了恩施州青年民族樂團演出的民族音樂會，分別對歌劇廳的音質(zhì)效果進行了主觀聽音評價。專家們認為：歌劇廳的混響合適、響度足夠、清晰度較好；民樂演出中，無論是合奏還是獨奏，樂器的聲音清晰、音質(zhì)純真、聲音亮度較好；樂隊各聲部明晰可辨、層次分明且融合度較好；聲場擴散良好、分布均勻，本底噪音足夠低。

2013年8月19日，中央民族樂團在歌劇廳舉行了專場演出，演出圓滿成功，為恩施土家族苗族自治州成立30周年慶典增添了光彩。演出團隊以及觀眾對歌劇廳的音質(zhì)效果評價很好。

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【摘 要】 介紹湖北省恩施州文化中心大劇院歌劇廳的建聲設計技術指標及措施，并在不同演出條件下對其進行室內(nèi)音質(zhì) 計算機模擬和主觀音質(zhì)評價。

【關鍵詞】 大劇院歌劇廳；聲學設計；計算機模擬；音質(zhì)主觀評價

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2014.03.010

Acoustics Design of Grand Theater in Enshi Culture Center

SONG Yong-min， YANG Xiao-jun， ZHANG Kui-sheng

（Zhang kui-sheng Acoustic Design and Research Studio， Shanghai 200070， China）

【Abstract】Technical indicators and measures about the acoustical design of Grand Theatre Opera House in Enshi Cultural Centre were introduced， and the acoustics computer simulation and subjective acoustics evaluation of the auditorium under different performance conditions were analysed.

【Key Words】grand theater； acoustical design； computer simulation； subjective acoustics evaluation

1 引言

湖北省恩施州文化中心是一座集會議會展服務、民族文化展示、城市規(guī)劃展覽、市民休閑集會等功能于一體的大型公共建筑，由中國土家博物館、大劇院會展中心、城市規(guī)劃展覽館、文化館及室外大型文化廣場等組成。恩施州文化中心總建筑面積約70 000 m2，投資約9億人民幣。地上居中為劇院和會展中心。劇院占地16 780 m2；會展中心占地19 689 m2；北側(cè)為州博物館，建筑面積17 704 m2；南側(cè)分別是城市規(guī)劃展覽館和州文化館，分別為7 200 m2和7 350 m2；室外大型廣場占地66 820 m2，可同時容納5萬人集會。該項目是恩施土家族苗族自治州“十二五”重點工程項目和建州30周年獻禮工程，于2013年8月建成并投入使用。圖1為文化中心鳥瞰圖。

2 歌劇廳的建筑概況

恩施州文化中心大劇院在裝修風格上融入了土家族、苗族的文化符號，體現(xiàn)了民族文化的特點。

劇院會展中心包括一座歌劇廳和10多間會議廳。歌劇廳觀眾廳的平面近似矩形，最長處約31.3 m，最寬處約30.6 m，最高處約14.9 m。觀眾廳容座為1 298座（不含樂池活動座椅），其中，池座1 005座，分23排，全臺階起坡布置；樓座179座，分6排，全臺階起坡設置；樓座兩側(cè)各布置4個包廂，共114座。舞臺為品字形舞臺，主舞臺進深17.2 m，臺口尺寸18 m×9.6 m（寬×高）；側(cè)舞臺尺寸21.3 m×17.2m（寬×進深），后舞臺尺寸20.2 m×18 m（寬×進深）。舞臺設在觀眾廳前端，舞臺前設置升降樂池，聲光控制室布置在池座后部。歌劇廳平剖面圖見圖2，觀眾廳內(nèi)景見圖3。

3 歌劇廳的聲學設計簡介

3.1 建筑聲學設計目標

歌劇廳的功能設計以滿足歌劇、交響樂演出要求為主，并考慮話劇、戲曲、綜藝演出、其他現(xiàn)代劇目的演出，以及電影放映、會議等需求，實際上是一座多用途劇場。觀眾廳音質(zhì)設計原則為“以自然聲為主，兼容擴聲”，即歌劇及交響樂演出采用自然聲，其他用途則使用擴聲系統(tǒng)。

基于此原則，音質(zhì)設計要求做到體型新穎合理、混響合適、響度足夠、聲場擴散良好、有豐富的前次反射聲、無聲缺陷及本底噪聲低等。因此，音質(zhì)設計中以混響時間T60、明晰度C80、清晰度D50、聲場不均勻度ΔLp、側(cè)向反射因子LF、背景噪聲級BNL及強度G等幾個參量作為最主要的技術指標。

依據(jù)劇場規(guī)模和容積，并參考相關規(guī)范，最后確定歌劇廳音質(zhì)設計目標值如表1所示。

3.2 聲學技術措施

在歌劇演出條件下，歌劇廳的吸聲完全由座椅提供，其他表面不作吸聲處理。

觀眾廳地面采用實鋪木地板，吊頂天花采用增強纖維預制石膏板，GRG板的面密度要求達到40 kg/m2以上。

側(cè)墻及后墻均在原有結(jié)構(gòu)墻面外干掛GRG板，而板的面密度要求達到45 kg/m2以上。側(cè)墻及臺框輔以土家族擺手舞造型的浮雕。

為滿足民樂演出，在品字形舞臺的主舞臺安裝音樂反聲罩。

4 計算機聲場模擬

為了確保歌劇廳的音質(zhì)效果達到預期的設計目標，音質(zhì)設計采用了計算機聲場模擬分析，從而優(yōu)化平剖面體型、計算音質(zhì)參量并作音質(zhì)預測評價。模擬分析采用Odeon 9.0室內(nèi)聲學模擬軟件，兼具聲像法和聲線法的功能。圖5為計算機模擬分析后聲學模型的效果圖，圖中顏色的深淺分別代表表面材料吸聲性能的優(yōu)劣。

表2和表3分別為歌劇演出時滿場和空場條件下音質(zhì)參量——中頻混響時間T30、中頻早期衰變時間EDT、明晰度C80、清晰度D50、側(cè)向反射因子LF、強度G、聲場不均勻度ΔLp的模擬結(jié)果。

考慮到劇場還要兼顧音樂、戲劇及會議使用，為此，對觀眾廳還進行了音樂會、戲劇使用功能時滿場條件下的音質(zhì)參量模擬，其結(jié)果如表4和表5所示。

5 歌劇廳的音質(zhì)評價

歌劇廳投入使用前，筆者所在單位對劇場進行了現(xiàn)場實測，并牽頭組織了上海、武漢及恩施當?shù)氐膶＜覍σ魳费莩鰰r的音質(zhì)效果進行了主觀音質(zhì)評價。歌劇廳民樂及歌劇演出空場條件下的測試結(jié)果見表6和表7。從測試結(jié)果來看，除強度G值外，其余音質(zhì)指標都在設計要求范圍內(nèi)，且在相關劇場規(guī)范推薦的最佳值范圍內(nèi)。

聲學專家在現(xiàn)場感受了歌劇廳空場的音質(zhì)效果，并聆聽了恩施州青年民族樂團演出的民族音樂會，分別對歌劇廳的音質(zhì)效果進行了主觀聽音評價。專家們認為：歌劇廳的混響合適、響度足夠、清晰度較好；民樂演出中，無論是合奏還是獨奏，樂器的聲音清晰、音質(zhì)純真、聲音亮度較好；樂隊各聲部明晰可辨、層次分明且融合度較好；聲場擴散良好、分布均勻，本底噪音足夠低。

2013年8月19日，中央民族樂團在歌劇廳舉行了專場演出，演出圓滿成功，為恩施土家族苗族自治州成立30周年慶典增添了光彩。演出團隊以及觀眾對歌劇廳的音質(zhì)效果評價很好。

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