海口灣演藝中心劇場的聲學改造設(shè)計

鄧怡情

（華東建筑設(shè)計研究院有限公司，上海 200070）

1 項目概述

海口灣演藝中心（圖1）原名海口市人民大會堂（以下簡稱“人大會堂”），于1999年建成啟用，是海口市少數(shù)幾個能夠承擔大型會議、重要活動、精品演出、惠民演出的場所之一。2018年底，海口市政府啟動對人大會堂的改建提升，原本承擔大型會議為主的人大會堂，提升為與現(xiàn)代化劇場要求相適應(yīng)的高水平文化演出場館，以滿足人民群眾的精神文明需求和海口市城市風貌的要求。

2 功能定位

改建后的海口灣演藝中心劇場，適合演出芭蕾、歌劇、話劇、戲曲、音樂劇、兒童劇等，同時需兼顧交響樂音樂會、器樂獨奏及重奏音樂會等。聲學以電聲為主，建聲為輔。聲學技術(shù)指標如下。

2.1 劇院模式

（1）中頻滿場混響時間RT：T60=1.50 s±0.10 s。

（2）混響時間頻率特性：低頻比重1.0～1.3（提高低頻RT可增強音樂豐滿度）；高頻比重0.8～1.0（降低高頻RT可提高語言清晰度）。

（3）早期衰變時間EDT：1.40 s～1.80 s。

（4）音樂明晰度C80,3（空場）：1.0 dB～3.0 dB。

（5）中頻聲場力度Gmid：-1.0 dB～2.0 dB。

（6）低頻聲場力度G125：-1.05 dB～2.3 dB。

（7）本底噪聲：NR-30（通風、空調(diào)等正常運行時）。

（8）廳內(nèi)任何位置不得出現(xiàn)回聲、多重回聲、顫動回聲、聲聚焦和共振等聲學缺陷。

2.2 樂罩模式

（1）中頻滿場混響時間RT：T60=1.70 s±0.10 s。

（2）早期衰變時間E D T：1.60 s～2.00 s。

（3）音樂明晰度C80,3（空場）：-3.0 dB～0.0 dB。

圖1 海口灣演藝中心

圖2 項目原建筑圖紙

（4）中頻聲場力度Gmid：>3.0 dB。

（5）側(cè)向反射系數(shù)LFE4：0.15～0.35。

（6）舞臺支持度ST-early：>-14 dB。

3 項目原貌概況

人大會堂為多層二類公共建筑，外立面較為規(guī)矩，具有強烈而悠久的年代感。劇場內(nèi)觀眾廳墻面設(shè)計陳舊，吊頂形式傳統(tǒng)，室內(nèi)裝飾問題造成整體觀演感較差；舞臺區(qū)裝修陳舊、專業(yè)設(shè)備滯后；配套用房使用不便，難以滿足劇團的實際需求（圖2～圖3）。

圖3 項目原貌實景圖

4 劇場改建聲學設(shè)計

4.1 建筑概況

海口灣演藝中心總建筑面積約29 314 m2，劇場約1 450座，定位為甲等劇院。觀眾廳平面呈鐘型，廳內(nèi)建筑尺寸長24.2 m～36.4 m，寬24.6 m～35.4 m，平均高約12.0 m；舞臺開口為17 m×8.8 m；臺口側(cè)墻設(shè)兩道耳光，天花設(shè)兩道面光、一道追光；觀眾席為全臺階形式，池座共20排，平均起坡0.14 m，樓座中間區(qū)域共14排，平均起坡0.39 m；觀眾席前部設(shè)升降樂池，舞臺上設(shè)升降舞臺。

圖4 池座原平面的聲線分析

圖5 池座平面聲線分析（聲學修改后）

4.2 體型優(yōu)化

觀眾廳的體型設(shè)計既要“看”得清，也要“聽”得好，即同時滿足“視、聽”效果。結(jié)合池座平面聲線分析圖（見圖4），原來的八字墻形式為平直+內(nèi)凹形狀，平直部分會在臺唇處產(chǎn)生顫動回聲；內(nèi)凹部分使得聲反射集中在池座側(cè)后方，而前中區(qū)缺乏有效的早期側(cè)向聲反射。聲學設(shè)計時，特別要求加設(shè)觀眾廳兩側(cè)包廂，池座前中區(qū)增設(shè)貴賓席（見圖5紅色部分），取消了原來池座與樓座相連的樓梯，并增加抬高的樓座側(cè)邊坐席，形成環(huán)形樓座。增加的坐席與池座之間有隔斷矮墻，池座區(qū)的有效寬度從31.6 m縮小為27 m，為池座觀眾席提供完備、均勻的側(cè)向反射聲，提升該區(qū)域的親切感。聲學修改后的實景見圖6～圖7。

本劇場改建后的室內(nèi)吊頂形式比較連貫流暢，經(jīng)過聲線分析可以看出，整個觀眾席的頂面聲反射基本依賴于第一塊吊頂，反射聲不均勻且比較弱（見圖8）。聲學設(shè)計尊重室內(nèi)設(shè)計，對造型進行弧度微調(diào)，綜合電聲揚聲器和建聲反射需要，特別調(diào)整了第一塊吊頂?shù)幕《龋⒄{(diào)了兩道面光下部吊頂?shù)男问剑ㄒ妶D9）。聲學調(diào)整后的觀眾廳有良好均勻的頂面聲反射，提高了混響感。

圖6 劇場改建后實景

圖7 改建后兩側(cè)抬高的樓座部分

圖8 劇場改建后室內(nèi)吊頂?shù)娜S聲線分析

二層樓座欄板總體為內(nèi)凹弧形，且造型較為平直，可能會在舞臺處產(chǎn)生輕微聲聚焦（見圖10）。聲學設(shè)計時，此欄板做大擴散造型（凹凸起伏一般大于200 mm），而室內(nèi)設(shè)計主要考慮觀眾廳內(nèi)效果的協(xié)調(diào)一致性，折中后，在欄板上做了小的跌級造型（見圖11）。

4.3 音質(zhì)設(shè)計與室內(nèi)用材

為達到預(yù)期的聲學指標，通過混響時間計算和計算機三維軟件模擬（ODEON 14.0），確定室內(nèi)用材的面密度、構(gòu)造及布置方式。考慮到老建筑改建對結(jié)構(gòu)荷載壓力很大，經(jīng)過和結(jié)構(gòu)專業(yè)多次研討，在結(jié)構(gòu)可承受范圍內(nèi)，提高墻面、樓座下吊頂?shù)挠貌拿芏龋m當降低大吊頂?shù)挠貌拿芏取２⒑妥螐S家一起研討座椅選型，嚴格控制座椅吸聲量。

劇院模式下的部分模擬結(jié)果見圖12～圖13，模擬數(shù)據(jù)見表1～表2。可以看出，中頻滿場混響時間T30=1.48 s，中頻空場早期衰變時間EDT=1.55 s，均符合設(shè)計目標范圍。

樂罩模式下的部分模擬結(jié)果見圖14～圖15，模擬數(shù)據(jù)見表3～表4。可以看出，中頻滿場混響時間T30=1.71 s，中頻空場早期衰變時間EDT=1.84 s，均符合設(shè)計目標范圍。

圖9 調(diào)整后吊頂?shù)穆暰€分析（云線內(nèi)為聲學修改部分）

圖10 樓座欄板的三維聲反射模擬

圖11 樓座欄板上的跌級造型

圖12 坐席區(qū)的滿場混響時間T30（劇院模式）

表1 多個測點T30的平均值及最大、最小值（滿場，劇院模式）

圖13 坐席區(qū)的空場早期衰變時間EDT（劇院模式）

室內(nèi)用材的具體聲學要求如下。

（1）墻面：需做擴散造型，用材為硬質(zhì)反射材料，聲學要求材料的面密度≥50 kg/m2，可使用木飾面板（面層和基層板總厚度需50 mm）或G R G板材，表面考慮凹凸尺寸約50 mm的微擴散肌理，提高聲場均勻度。室內(nèi)最終采用律動線條造型，對應(yīng)起伏的浪花，展現(xiàn)沉靜而浪漫的氛圍。

表2 多個測點EDT的平均值及最大、最小值（空場，劇院模式）

表3 多個測點T30的平均值及最大、最小值（滿場，樂罩模式）

表4 多個測點EDT的平均值及最大、最小值（空場，樂罩模式）

表5 座椅吸聲量宜控制的情況

圖14 坐席區(qū)的滿場混響時間T30（樂罩模式）

（2）吊頂：建聲設(shè)計要求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。但老建筑的頂面荷載有限，只能承受35 kg/m2面密度的吊頂材料。

（3）地面：聲學設(shè)計要求地板面料為貼實材料，如用木地板，則必須注意將龍骨間隙填實，以避免地板共振吸收低頻。

（4）座椅：由于座椅的吸聲量占整個觀眾廳總吸聲量的比例最大（通常占到1/2～2/3），因此，對觀眾廳內(nèi)的混響時間指標起到?jīng)Q定性影響。要求座椅在空座和滿座時，其吸聲量變化盡可能小，以減少不同上座率條件下，觀眾廳混響時間的變化。為此，對觀眾廳內(nèi)座椅提出表5所示的聲學要求，數(shù)據(jù)允許有±0.05的誤差。

（5）音樂反射罩：為了使大劇院適應(yīng)交響樂或大型音樂演出，可沿舞臺框設(shè)置音樂反射罩，它不但對臺上樂師有較大幫助，對觀眾席也有一些作用。音樂反射罩盡可能采用輕質(zhì)、剛度大（不易引起共振）的用材，并應(yīng)具有防火、防潮、不易變形等特性，所用板材面密度通常在15 kg/m2左右。例如，可采用剛度很好的鋁蜂窩板表面貼木飾面層，可取得良好的聲反射效果。

圖15 坐席區(qū)的空場早期衰變時間EDT（樂罩模式）

圖16 現(xiàn)場音質(zhì)檢測

5 竣工音質(zhì)檢測

海口灣演藝中心劇場分別在2019年12月25日、2020年1月15日進行了空場建筑聲學測試工作，分為正常劇院演出模式、劇院帶樂罩模式兩種情況（圖16）。

5.1 測試結(jié)果

劇場空場測試結(jié)果見表6。

5.2 匯總分析

樂罩模式（空場）測試結(jié)果見表7。

表6 劇場空場測試結(jié)果

表7 樂罩模式（空場）測試結(jié)果

表8 劇院模式（空場）測試結(jié)果

（1）測試結(jié)果顯示，混響時間空場1.9 s，預(yù)估滿場在1.7 s左右，符合設(shè)計要求。

（2）早期衰變時間是評價混響的另一參量，測試結(jié)果為1.92 s，與混響時間基本一致，說明該廳擴散良好，聲場能量衰減均勻。

（3）明晰度測量結(jié)果為-1.3 dB，符合音樂廳對音樂明晰度的要求，有較長的混響感。

（4）在樂罩的模式下，聲場響度測量結(jié)果為6 dB，響度與相同規(guī)模的音樂廳基本一致。

（5）空間感相關(guān)的側(cè)向反射聲能比測量結(jié)果為0.17，滿足要求。

（6）舞臺支持度達到了比較好的音樂廳舞臺效果。

（7）測試時因舞臺機械因素，導(dǎo)致頂面樂罩高度不夠，無法覆蓋舞臺框。建議正式演出時抬高頂面樂罩，可以更好地包絡(luò)臺框，樂罩形成的有效體積更大，混響感更好。

劇院模式（空場）測試結(jié)果見表8。

（1）測試結(jié)果顯示，混響時間空場1.57 s，預(yù)估滿場在1.42 s左右，符合設(shè)計要求。

（2）明晰度測量結(jié)果為2.3 dB，表明音樂較清晰，能夠較好地呈現(xiàn)細節(jié)。

（3）聲場中頻響度測量結(jié)果為2.5 dB，略高于設(shè)計值指標，說明劇院的自然聲響度足夠。

（4）空間感相關(guān)的側(cè)向反射聲能比測量結(jié)果為0.18，滿足要求。

（5）親切感測量數(shù)值略大于推薦值，原因是觀眾廳寬度比較寬，反射聲與直達聲的聲程差較大。

（6）測試時背景噪聲超出了設(shè)計值，業(yè)主按聲學建議調(diào)整了空調(diào)系統(tǒng)和風口后，基本符合設(shè)計要求。

6 結(jié)語

海口灣演藝中心改建提升工程于2019年底完工并投入使用，項目得到業(yè)主、首演調(diào)音師和指揮家的高度評價。調(diào)音師潘博表示：“劇場聲音不錯，低頻響應(yīng)和清晰度都很好，混響也是夠的，總體感覺很好。”音樂家譚盾現(xiàn)場演出后評價：“首演圓滿結(jié)束，劇場的音響是華南區(qū)最好的。”這些都是對該項目聲學工作的肯定和好評。至此，經(jīng)過華麗蛻變，嶄新的高雅藝術(shù)殿堂——海口灣演藝中心拉開序幕，精彩紛呈的演出期待觀眾鑒賞。