閩南大戲院的聲學設計

楊志剛，夏 媛

（華東建筑設計研究院有限公司 聲學及劇院專項設計研究所，上海 200070）

閩南大戲院的聲學設計

楊志剛，夏 媛

（華東建筑設計研究院有限公司 聲學及劇院專項設計研究所，上海 200070）

介紹了閩南大戲院的工程、功能及建筑概況，主要音質設計技術指標，劇場裝修用材的聲學設計要求，以及竣工后的建聲測試結果分析，其中重點介紹了觀眾廳的體型分析。

混響時間RT；早期衰變時間EDT；明晰度C80；清晰度D50；側向反射系數LF；聲場力度G

1 工程概況

閩南大戲院坐落于廈門會展北片區海峽交流中心二期，建設規模為地上五層，地下三層；總建筑面積2.7萬平方米，總投資超過4.3億元；參照國際一流劇院水準建設，是目前福建省功能最全、規模最大的演出場館。劇院外形獨特，彰顯濃郁海派特色及閩南韻味（見圖1）；劇場內紅白兩大主色形成強烈對比，營造出熱烈喜慶的氛圍，在視覺上給觀眾帶來全新體驗（見圖2）。

閩南大戲院由中國對外文化集團公司所屬的“中演院線”負責運營管理，在“引進”國內外一流演出劇目的同時，也讓本土的閩南文化藝術“走出去”，成為連接海峽、連接世界文化藝術交流的橋頭堡。

2 功能及建筑概況

閩南大戲院可以適應多種演出需要——歌劇、戲曲、歌舞演出等。觀眾廳（見圖3、圖4）可容納1 497人（其中樂池部分臨時座位114座）。廳內建筑長30 m、寬30 m、平均高約16.3 m。舞臺開口18 m×12 m，舞臺面高度比第一排觀眾席高1 m。臺口兩側觀眾廳內設置二道耳光，天花設兩道面光天橋，一道追光。池座觀眾席為全臺階形式，共21排（不包括樂池區域4排臨時座位），第一排標高為-0.65 m，最后一排標高為4.85 m，前后高差（總起坡）為5.5 m，平均起坡為0.28 m。一層樓座共8排，第一排標高為7.88 m，最后一排標高為10.92 m，前后高差（總起坡）為3.04 m，平均起坡為0.43 m。二層樓座共6排，第一排標高為13.04 m，最后一排標高為15.8 m，前后高差（總起坡）為2.76 m，平均起坡為0.55 m。各層觀眾席末排的視點俯角分別為池座11° 、一層樓座20°、二層樓座27°。觀眾席前部設升降樂池，開口平均長約20.5 m、平均寬約4.5 m。舞臺包括主舞臺和側舞臺，主舞臺長31.7 m、深23.4 m、高約32.2 m（到梁底），約計746 m2；左側舞臺長19.1 m，深23.4 m，高約15.8 m（到梁底），約計426 m2；右側舞臺長19.1 m，深23.4 m，高約15.8 m（到梁底），約計426 m2；后舞臺長23.0 m，深18.8 m，高約15.8 m（到梁底），約計432 m2；主舞臺四層馬道標高分別為13.8 m、17.4 m、21.7 m及24.7 m；舞臺上設升降舞臺及旋轉車臺等機械化舞臺。

圖1 外景圖

圖2 前廳圖

圖3 觀眾廳正面圖

圖4 觀眾廳側面圖

3 音質設計指標

（1）中頻滿場混響時間RT：1.5±0.1s；

（2）低頻比重BR：1.1～1.3（提高低頻RT可增強音樂豐滿度）；

（3）側向反射系數LFE4：15%～35%；

（4）聲場力度Gmid：2.5～4 dB；

（5）初始時間延遲間隙tI：≤30 ms；

（6）表面擴散因子SDI接近于1；

（7）本底噪聲：NR-25 ；

（8）每座容積：7～9 m3/人；

（9）在演出時觀眾廳內任何位置上不得出現回聲、多重回聲、聲聚焦和共振等可識別的聲缺陷。

4 觀眾廳的體型設計

劇院的音質效果主要取決于其接收到的直達聲與反射聲的時間和空間分布狀況。較好的觀眾廳體型（吊頂和墻面形狀）及其表面的聲學性質可以保證廳內聲場在時間和空間上的均勻分布，也就決定了劇院的優良音質效果。在演出時，觀眾廳內任何位置上不得出現可識別的聲缺陷，如：直達聲與強反射聲的聲程差不應超過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生共振等聲學缺陷。

4.1 臺口側墻和觀眾廳側墻的形狀聲線分析

（1）臺口側墻的形狀十分重要，合理的形狀能為觀眾廳前中區提供有效的早期反射聲。閩南大劇院的舞臺側口過于傾斜，導致池座前區和樂池臨時座椅區域沒有反射聲（見圖5，其中紅圈表示缺乏聲反射區域）。

（2）臺口側墻是布置揚聲器的位置，其形狀應滿足擴聲設計的要求，保證揚聲器的投射效果和指向性不受影響。閩南大劇院的臺口側墻沒有考慮揚聲器布置的位置。

（3）觀眾廳側墻的凹弧形墻面容易引起聲聚焦現象（見圖5，其中藍圈表示聲聚焦區域）。

（4）池座后墻和樓座后墻是圓弧形，使得池座后區和樓座有明顯的聲聚焦區域（見圖6，其中紅圈表示聲聚焦區域）。

4.2 吊頂的形狀聲線分析

確定吊頂形狀的原則如下。

（1）應使早期反射聲聲場均勻分布，觀眾廳的吊頂應是一個有良好聲反射作用的封閉面。

（2）由于吊頂上要布置面光橋（有時也會布置追光），吊頂的形狀應滿足燈光設計的要求，保證面光（追光）的投射角度不受影響。閩南大劇院的第一道面光天橋投射線與舞臺的夾角是50°，第二道面光天橋投射線與舞臺的夾角是48°，均符合規范要求。

（3）吊頂的形式需結合聲反射要求布局，使得整個劇場均有良好的聲反射。閩南大劇院的吊頂形式共設計了兩個方案。方案一：吊頂采用弧線為主，聲場比較均勻；但是揚聲器橋下的吊頂，折線角度太大，會導致觀眾區前區和樂池區域缺少頂面聲反射（見圖7，其中紅圈表示缺乏聲反射區域）。方案二：吊頂采用扭弧線為主，從剖面來看，聲場比較均勻（見圖8）。

由于室內設計采用了許多扭轉面，每個剖面的形狀都不同，為了更好地了解廳內聲反射情況，筆者對該頂面設計方案二做了三維聲線分析（見圖9）。經過分析，該頂面形式下的聲反射能達到觀眾廳的全部區域，只是觀眾廳右邊區域聲反射不夠均勻，局部聲反射稍多。

（4）樓座下部的吊頂形式也設計了兩個方案。方案一：由于樓座下頂面形式以折線為主，樓座下的高深比相對較大，導致這些區域沒有直接來自樓座頂面的聲反射（見圖10，其中紅圈表示缺乏聲反射區域）；方案二：樓座下頂面形式為弧線，可將聲音均勻地反射至樓座下的觀眾區。

圖5 大劇院池座平面聲線分析

圖6 大劇院一層樓座聲線分析

圖7 大劇院頂面聲反射圖（方案一）

圖8 大劇院頂面聲反射圖（方案二）

（5）樓座的欄板形式，需要避免聲反射至舞臺而影響演出效果。閩南大劇院舞臺欄板采用折線形，將聲音反射至頂面，有效避免了聲反射至舞臺從而干擾演出的情況。同時，閩南大劇院的欄板較有特色，為扭曲形狀。從樓座欄板三維聲反射圖（見圖11）可以看出，欄板的聲反射比較零亂，不均勻。

圖9 閩南大劇院吊頂設計方案二的三維聲線分析圖

4.3 閩南大劇院聲學設計調整建議

原臺口側墻的弧形線折度太大，使得觀眾前區有聲反射空白區。根據功能需要，調整了臺口側墻弧形的形狀（見圖12，其中紅色弧線表示修改后臺口側墻部分）。改進之后以上問題得到了解決，彌補了池座前區和樂池區域的聲反射不足，保證了觀眾區前區有均勻的墻面聲反射。原側墻中區的內凹造型會產生聲聚焦現象。聲學局部調整弧線形式，盡量以凸弧形代替凹弧形（見圖12，其中紅色弧線表示修改后側墻部分），避免產生聲聚焦。吊頂形狀方案一需要局部優化，原吊頂形式使得觀眾區前區和樂池臨時座位區域缺少頂面聲反射，經過聲學調整后（見圖13，其中紅色弧線表示修改后的頂面形式），來自吊頂的反射聲均勻覆蓋了觀眾席和樂池臨時座位區。同時也充分考慮了臺口上方的主揚聲器的位置、兩道面光和一道追光的投射角度。

圖10 大劇院樓座聲反射圖（方案一）

圖11 樓座欄板三維聲反射圖

樓座下方的高深比以及樓座下方吊頂的形式（見圖13、圖14，其中紅線表示修改后的樓座下方頂面形式），使得來自吊頂的反射聲均勻覆蓋了觀眾席。

樓座下方高深比的情況如下：一層眺臺開口高3.9 m，深5.2 m，高深比為1:1.33；二層眺臺開口高4.4 m，深6.6 m，高深比為1:1.5。從以上的高深比可以看出，均小于GB/T50356—2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》要求的1:1.2，建議提高樓座下方吊頂的高度來優化設計以滿足規范要求。

從室內提供的側剖面看，閩南大劇院舞臺欄板采用折線形，將聲反射至頂面，有效避免了聲反射至舞臺從而干擾演出的情況；欄板較有特色，為扭曲形狀，為了保證每個扭段聲反射均勻，建議在欄板表面做凹凸造型，凹凸尺度需≥50 mm，具體形狀由室內設計深化。

圖12 大劇院池座聲反射圖（聲學調整后）

圖13 大劇院頂面聲反射圖（方案一，聲學調整后）

圖14 一層樓座下頂面反射圖(聲學調整后)

圖15 二層樓座下頂面反射圖(聲學調整后)

5 劇場裝修用材的聲學設計要求

經過音質計算和計算機模擬分析，從建聲設計角度對各部位裝修用料、配置及構造設計進行說明。

5.1 觀眾廳內地坪及走道

劇場的觀眾廳內地坪用料為木地板，龍骨間隙填實，以避免地板共振吸收低頻。

5.2 墻面

劇場的觀眾廳墻面為木裝修，面密度為50 kg/m2，并設計了大小不等的聲擴散體。眺臺欄板采用GRG，面密度也為50 kg/m2，并做了微擴散處理，考慮到視覺美觀性，微擴散處理尺度略小（見圖16）。

5.3 天花

天花在建聲上會起到重要的前次反射聲作用，因此，要求在屋架荷載允許的條件下盡可能采用較為厚重的反射型天花，以避免過多的低頻聲能被吸收，一般要求吊頂采用面密度為50 kg/m2的GRG板。

圖16 劇場觀眾廳墻面和眺臺欄板做法

5.4 舞臺墻面

由于舞臺包括1個主舞臺、2個側舞臺，空間體積比較大。為了避免舞臺空間與觀眾廳空間之間因耦合空間而產生的不利影響，聲學設計要求舞臺空間內的混響時間應基本接近觀眾廳的混響時間。因此，要求在舞臺（包括主舞臺、側舞臺）一層天橋以下墻面做吸聲處理，具體做法為：3 m以下的墻面采用厚度為25 mm的防撞木絲吸聲板（刷黑色水性涂料）+75系列輕鋼龍骨（內填厚度為50 mm、密度為48 kg/m3的離心玻璃棉板，外包玻璃絲布）+原有粉刷墻體；3 m以上的墻面采用厚度為5 mm的穿孔KT板（穿孔率P=20%，刷黑色涂料）＋75系列輕鋼龍骨、內填厚度為50 mm、密度為48 kg/m3的離心玻璃棉（外包玻璃絲布）。

6 建聲測試結果

6.1 建聲測試儀器

筆者所在的聲學所于2012年9月27日對新建成的閩南大戲院進行了現場建聲測試工作，測試的軟件和儀器為丹麥B＆K 7841——DIRAC Room Acoustics Software建聲測試分析軟件、丹麥B＆K 2250B聲學頻譜分析儀、德國SENNHEISER MKH800無線測試傳聲器（可調指向性）、德國SENNHEISER SKP500 無線發射系統、德國SENNHEISER EW500無線接收系統、丹麥B＆K 4292無指向球面聲源和丹麥B＆K 2734測試功率放大器等。

6.2 主要建聲測試結果

劇場空場聲學參量的測試結果匯總見表1。

6.3 主要建聲測試結果分析

（1）混響時間是劇院建聲設計中最重要的音質評價指標，從混響時間（空場）測量數據可以得出，劇場空場21點平均中頻（500 Hz～1 kHz）混響時間為1.60 s，這對約1 500座的中等規模劇院而言是十分滿意的中頻混響時間指標，達到設計預期要求，其平均低音比BR值達1.2，混響頻率特性優良。

表1 大劇院空場聲學參量的測試數據

（2）實測D50參數主要用于評價觀眾廳內的語言清晰度，測得大劇場觀眾廳內中高頻（500 Hz～4 kHz）平均D50值達到0.51(一般認為清晰度D50＞50%，語言的清晰度比較好)，表明觀眾廳內有較好的清晰度。

（3）從劇場明晰度指標C80值實測結果分析可見，大劇場觀眾廳的C80（3）平均值為2.23 dB，達到劇場C80（3）值為1～3的要求范圍，這表明該劇場既有一定的音樂透明度，又有較好的清晰度。

（4）現場測量用先進的可調指向性測試話筒對觀眾廳進行了側向反射聲系數LF值的測量，結果表明劇場觀眾廳全頻LF值達0.22～0.44、中頻平均達0.39，表明劇場有相當高的側向反射系數，側向反射聲十分豐富。

（5）劇場觀眾廳內空調開時實測本底噪聲為33 dB（A），基本符合NR-25噪聲評價曲線要求，表明兩廳的建筑隔聲及機電設備的噪聲控制設計較好。

閩南大戲院空場聲學檢測時要求舞臺上掛滿側幕、檐幕和天幕等。根據以往劇院測試的經驗，舞臺上幕布和道具的變化對混響時間的影響比較明顯，中頻約有0.3 s的延長。

7 結語

從聲學設計、現場施工、后期聲學測試以及使用效果來看，閩南大戲院整個工程基本上令人滿意。然而，由于工期緊張，施工單位并沒有按照聲學和室內設計的要求將擴散體之間的縫隙完全封堵，只是將碎木條塞進縫隙。由于這些縫隙的存在，增加了觀眾廳側墻的吸聲，導致混響時間略微偏短，這也是美中不足之處。

（編輯 薛云霞）

Acoustic Design of Minnan Theater

YANG Zhi-gang, XIA Yuan
(East China Architectural Design & Research Institute Co., Ltd, Shanghai 200070, China)

In this paper, the aythor introduces the construction, function and architecture of the Minnan theater, the main quality design technology, the acoustic design requirements of the theater decoration materials, and the analysis of the results of the acoustic test after completion.

reverberation time RT; early decay time EDT; clarity C80; clarity D50; lateral reflection coefficient LF; acoustic intensity G

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.10.010