成都城市音樂廳可變混響的實現方法

陳崑

【摘 要】 通過逐一研究目前常見的可變混響時間技術方案在成都城市音樂廳項目中實施的可行性，總結分析各項技術的特點與差異，綜合各方法投資估算，最終結合項目特點作出選擇。

【關鍵詞】 可變混響技術；改變容積法；改變吸聲量法；電聲法

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.07.004

1 采用可變混響的現實意義

1.1 演出場所的多功能使用需求

正在建設的成都城市音樂廳，擔負著提升成都城市品質、完善城市功能、塑造特色風貌的使命。作為城市文化地標性建筑，成都城市音樂廳擬于2018年底在成都市武侯區建成并投入使用。

成都城市音樂廳的設計功能將同時滿足歌劇、舞劇、話劇、戲曲、交響樂以及歌舞、曲藝、大型綜藝等多種演出需求。雖然該項目中已包含了歌舞劇廳、音樂廳、戲劇廳、小音樂廳等四個專業劇場，但經過對國內既有劇院的走訪發現，在實際使用過程中難免會出現由于專業劇場檔期與來訪院團檔期重疊等原因產生的單項劇場需多功能使用的現象。同時，目前也不乏因票務因素需要指定在其中的戲劇廳劇場來演出一種本不屬該劇場類型的演出形式的先例。鑒于上述現實情況的存在，為確保戲劇廳在不同功能使用情況下仍能獲得良好的觀眾聽感效果，并從專業、經濟、有效等方面綜合考量，在戲劇廳的觀眾廳引入可變混響技術是可行的。

房間中聲場的聲能密度衰減到原來的百萬分之一時所經歷的時間稱為混響時間，記為T60，單位是s（秒）。該指標是廳堂清晰度的決定性指標，亦是直接關系到觀眾對欣賞環境主觀評價的重要參數。孫廣榮先生曾在《混響時間百年研究》一文中提出：在廳堂音質設計中，混響時間是第一位的設計參量。由于不同功能演出場所的最佳混響時間是不同的（見圖1），要滿足多功能使用，也就對廳堂的可變混響時間提出了需求，采用可變混響的技術手段滿足這一需求，從而獲得更加“對味”的聽感。

1.2 戲劇廳的多風格使用需求

在確定各個專業劇場的混響時間設計值的過程中會發現，無論是現行的GB 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》，還是新頒布的JGJ57-2016《劇場建筑設計規范》，都未對廳堂的最佳混響時間給出限制值或建議值。

經與四川音樂學院的諸位藝術家溝通，音樂家們提出，不同風格的作品也對廳堂混響時間有著不同的要求。

通過查閱資料發現，德國紐倫堡研究所的庫爾曾做過一個名為“錄音室最佳混響時間的調查實驗”研究。研究對一百名音樂家及聲音工作者就20種不同聲學環境中錄制的28個不同風格交響樂片段進行音質主觀評價。最后得出了不同風格的作品的確有其對應的最佳演奏廳堂混響時間（見表1）。以上研究不但印證了四川音樂學院音樂家們的說法，也有力地解釋了眾多古典音樂愛好者流傳的“萊比錫聽巴赫，阿姆斯特丹聽瓦格納”說法。因此，適應不同的音樂風格，從另一個層面對于廳堂的可變混響時間提出了需求。

2 實現可變混響時間的建聲方法

2.1 系統原理

在成都城市音樂廳的建筑方案設計前期，首先對可變混響時間的建聲方法進行的可行性探索。實現可變混響時間的建聲方法主要分為改變容積法和改變吸聲量法。美國物理學家賽賓提出的賽賓公式：T60（混響時間）=0.161V（房間容積）/A（吸聲量），發現了混響時間近似與房間體積成正比的關系，與吸聲量成反比關系。上述兩類方式分別是通過改變房間容積V和改變吸聲量A來調整混響時間。

2.2 可行性分析

可變混響時間的建聲方法分兩大類，共9種（具體分析詳見表2）。

2.3 實際效果評估

根據以上分析，筆者所在的項目組對上述9種方法進行了實際效果評估，對每種方法的可行性及效果評價按照優、良、中、差評選。其中，優、良、中各選2種，差選3種。最終項目組評審一致認為：優等級：活動吊頂法、耦合空間法；良等級：升降隔斷法、旋轉法；中等級：翻板法、空腔法；差等級：幕簾法、百葉法、升降法。

3 可變混響時間的電聲方法

觀眾廳可變混響的電聲方法是指采用電聲系統，通過電聲聲場控制技術來控制室內的混響時間特性。它所建立的聲場具有自然的時間特性和空間特性。

3.1 系統原理

目前電聲可變混響的方式有很多種，在此不做算法層面比較。目前較為常見的做法是，在舞臺及觀眾廳上空設置傳聲器，在觀眾廳上空及側墻（可共用環繞聲揚聲器）設置揚聲器。將不同傳聲器的信號通過信號放大及處理后分配到不同揚聲器中（詳見圖2）。

3.2 可行性分析

從土建條件的角度講，電聲可變混響技術對于土建的要求和限制極小，只是增加部分揚聲器預留吊掛點，也不需要裝修專業做構造空間的預留。

從投資造價的角度講，電聲可變混響技術增加的是獨立于擴聲系統之外部分傳聲器、揚聲器、處理器及功放的造價。若該廳堂本身設計有環繞揚聲器的話，部分揚聲器及其功放是可以共用的。由于不需要做空間預留，也不會產生傳動機械造價，因此，增加的成本可控性較強。

3.3 相關案例考察

為確保技術實現順利落地，特就此技術對國內的部分案例進行了實地考察，并在現場通過樂器演奏的方式進行效果實驗。考察的劇院包括：北京天橋藝術中心、甘肅敦煌大劇院、深圳觀瀾藝術中心等。

經現場考察，安裝電聲可變混響的劇場（見圖3）本身建聲設計混響時間均在1.5 s以內。經過電聲可變混響技術處理后，能明顯地提升觀眾廳的聽覺空間感。系統設計時，可針對各劇場設置多種可變混響模式（見圖4），以便于使用人員一鍵式操作。

通過現場對不同樂器演奏的主觀評價（見圖5），當電聲可變混響時間設置在2.5 s以內時，均不會有明顯的人耳可辨聲染色。從實際效果上講，可以說這是一種良好的可變混響技術手段。因此，項目組參照前述建聲方法評估的結果，一致給予了優等級的效果評分。

4 投資估算

成都城市音樂廳項目一直秉持節約、經濟、高效的原則開展規劃、設計及施工。為了使可變混響時間技術能夠更加合理地使用，項目組在完成技術可行性研究和考察后，又進行了投資估算分析。具體方式是，在本項目場景應用情況下對上述10種方法逐一做投資估算。為使結果更加客觀地反應實際情況，此投資估算除包含方法本身所需的設備設施成本外，還包含了因此而增加的土建、裝修配合費用、所占用面積、容積的相應土地成本、使用5年內的設施維護成本等。具體結果詳見表3。

5 總結

可變混響的建聲方法及電聲方法在國內外劇場有大量的實用案例，為便于總結，列舉了部分比較項，詳見表4。

為了便于比較各種方式的性價比，同時通過數字的方式一目了然體現各自的優缺點。研究過程中設計了一個性價比的計算公式，即：聲學效果得分-該技術應用于本項目中的投資估算×0.000 000 1=最終得分。

其中，聲學效果得分根據其可行性及案例效果來進行客觀評價，按照優（10分）、良（8分）、中（6分）、差（4分）計算，滿分10分。具體計算詳見表5。

通過上述計算可見，電聲方法綜合得分遙遙領先，位列二、三位的分別是建聲方法中的活動吊頂法和耦合空間法。這與各種方法主觀評價結果也較為相似。除上述比較項以外，本項目原本設計有環繞揚聲器。電聲可變混響的回放揚聲器可與這些環繞揚聲器共用，亦可節約部分投資。這從另一個角度也成為了該技術的“加分項”。

在本項目對于用地面積以及投資均有嚴格限制的情況下，經多方專家評估，最終成都城市音樂廳項目的戲劇廳選擇了電聲可變混響的技術。通過對大量技術細節及案例的比較，可以說兩種技術其實是在用各自不同的思維來解決同一個問題。兩種技術雖然各有所長，但都有各自尚待完善的技術細節。很期待兩種技術并肩發展，甚至融合發展，造就出更完善合理的可變混響解決方案。

電聲可變混響技術作為現代科技進步的新興手段，植入到成都城市音樂廳這座現代化建筑中，充分體現了該建筑的科技感、時代感和先進性。這與本項目建設初期所提出的“世界一流、時代之巔”的目標不謀而合。在為音樂愛好者提供高品質視聽享受的同時，也為運營者提供了完善的可持續發展基礎。期待著增加了可變混響技術的成都城市音樂廳戲劇廳，能夠如虎添翼，專業性、經濟性并舉，為提升成都城市品位、打造城市文化新名片發揮更大的作用。

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