南通大劇院歌劇廳聲學設計解析

夏 媛

（華東建筑設計研究院有限公司，上海 200011）

歌劇廳通常是城市文化生活的地標，筆者有幸在此設計領域工作多年，參與建造了一座座嶄新的歌劇廳。本文借助南通大劇院1 600座歌劇廳（以下簡稱：歌劇廳），總結聲學設計的過程和設計手法，以便為下一個新地標做的更好打下基礎。

1 功能定位

建筑聲學設計的基礎是廳堂的功能定位，歌劇廳容座1 600座，主要承接國內高水平的大型歌劇、舞劇、大型綜藝晚會演出并兼顧交響樂、室內樂、合唱等演出和兩會的需要，具備承接國際演出團隊演出的基本功能和條件。歌劇廳內景見圖1、圖2。

圖1 歌劇廳竣工照1

圖2 歌劇廳竣工照2

2 主要建筑聲學技術指標

· 中頻滿場混響時間 RT： 1.4 s～1.6 s

· 混響時間頻率特性：

低頻比重 BR：1.1～1.3；高頻混響比：0.8～1.0

· 早期衰變時間 EDT：1.5 s～1.9 s

· 音樂明晰度 C80,3（空場）：1.0～3.0

· 中頻聲場力度 Gmid：-1.0 dB～2.0 dB

· 低頻聲場力度 G125：-1.05 dB～2.3 dB

· 本底噪聲：NR 25曲線

· 每座容積：7 m3/座～9 m3/座

· 廳內任何位置上不得出現回聲、多重回聲、顫動回聲、聲聚焦和共振等聲學缺陷。

3 觀眾廳體量和體型分析

根據統計研究，音質效果的好壞與觀眾廳體量和體型關系密切，因此在音質計算前，首先對歌劇廳觀眾廳的體量和體型做了分析，并進行聲學優化。

3.1 觀眾廳體量分析

選取了功能定位接近、座位數接近、音質效果優秀的沈陽盛京大劇院（1 800 座）和無錫大劇院（1 600座）進行了平剖面對比。同時計算歌劇廳的每座容積。

根據與成熟觀眾廳的平面和剖面的對比，發現本觀眾廳側墻前部間距略寬，這樣的話，初始時延間隙ITDG偏長，親切感稍低。因此聲學建議設置八字墻，有效縮小側墻前部間距，保證歌劇廳有良好的親切感。參見圖3和圖4。

圖3 側墻前部間距（原圖）

圖4 側墻前部間距（優化后）

觀眾廳的寬度和高度合適；每座容積8.8 m3/座，觀眾廳體積合適。

3.2 觀眾廳體型分析

觀眾廳墻面和頂面的造型都需進行嚴格、細致的聲學分析，采用二維和三維結合的手段，多次分析和優化室內造型的角度和形狀，最終的觀眾廳具有均勻和完備的頂面和墻面反射聲，參見圖5和圖6。

圖5 歌劇廳二維聲線分析

圖6 歌劇廳三維聲線分析

4 音質計算和各界面用材的聲學要求

4.1 音質計算和音質模擬

體量和體型分析優化后，對觀眾廳進行混響時間計算和Odeon計算機聲場模擬工作，確保用材都有明確的聲學要求；確保音質各項指標得以嚴格把控。Odeon模擬的部分結論參見圖7、圖8和圖9。

圖7 T30（滿場500 Hz、1 000 Hz）模擬結果

圖8 C80（空場500 Hz、1 000 Hz）模擬結果

圖9 G（空場500 Hz、1 000 Hz）模擬結果

4.2 各界面用材的聲學要求

根據音質計算和Odeon音質模擬，觀眾廳用材聲學要求如下：除了座椅、各類開口（面光、耳光、音響），頂面采用擴散措施，材料為面密度50 kg/m2的GRG板；墻面采用擴散措施，材料為面密度40 kg/m2的GRG板；地面采用實貼木地板。舞臺墻面采用吸聲措施。室內圖中嚴格落實聲學顧問要求，這是音質成敗的關鍵。

5 隔聲和消聲控制

音質設計以外，聲學設計還有隔聲設計和消聲控制兩個重要部分。隔聲設計部分，歌劇廳的圍護構造的做法都經過聲學理論計算和經驗評估的，確保歌劇廳內外不會互相影響，隔聲控制圖參見圖10。

消聲控制部分，對最不利機組進行消聲計算，在管道上添加消聲措施，嚴控機組噪聲過多地傳入歌劇廳，確保歌劇廳有一個安靜的環境。消聲計算示意參見表1。

表1 歌劇廳最不利送風機組消聲計算（續表1）

表1 歌劇廳最不利送風機組消聲計算

6 聲學測試結論

經過嚴格細致的設計把控和現場把控，竣工后，進行歌劇廳（空場）聲學檢測，最終測試數據都在聲學目標范圍內，參見測試數據匯總表2、數據結果分析表3和圖11。

表2 測試數據匯總

圖11 歌劇廳T30（觀眾廳）混響時間頻率特性曲線圖

表3 數據結果分析

此時此刻，南通大劇院的1 600座歌劇廳已經竣工綻放，遠遠看去猶如紫瑯湖畔的一顆璀璨的文化明珠，熠熠生輝。此文通過對歌劇廳聲學設計的總結，為未來建設更多“聽得好”的歌劇劇場做好準備。