光華劇院位于天津市河西區(qū),，劇院造型新穎、構(gòu)思獨特,，為五波流水式建筑,。光華劇院集演出、辦公,、排練等功能為一體,，劇院內(nèi)觀眾廳平面呈多邊形，面積785 ㎡,，頂棚高度22.8 m，容積7 162 m3,，可以容納坐席929 座,，劇院每座容積7.7 m3/座，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了理想值,；舞臺面積951 ㎡,，舞臺容積23 014 m3。光華劇院以兒童劇演出為主,，這要求劇院具備良好的聲學(xué)條件,，既要混響時間適當(dāng)，同時聲場應(yīng)盡量均勻,，保證整個觀眾廳各個位置的觀眾有足夠的響度和清晰度,。但是經(jīng)過長時間的使用，設(shè)備,、管道和電路等有不同程度的老化,，同時也存在一些聲學(xué)問題,，需要對劇院內(nèi)觀演廳進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)改造。

進(jìn)行觀演建筑的聲學(xué)改造之前,，要充分了解現(xiàn)狀,，通過現(xiàn)狀分析明確現(xiàn)存的主要問題，從而有針對性地提出聲學(xué)改造建議和方案,。在光華劇院改造工程啟動的初期階段,，項目組對光華劇院進(jìn)行了建聲音質(zhì)水平檢測，并對光華劇院原有的體型進(jìn)行聲學(xué)分析,，發(fā)現(xiàn)主要存在以下問題,。

（1）測試結(jié)果顯示，光華劇院觀眾廳各頻段混響時間均高于規(guī)范要求,。光華劇院觀眾廳容積為7 162 m3,，結(jié)合GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》的要求,，兼顧光華劇院的實際使用要求,，建議其500 Hz～1 000 Hz最佳滿場混響時間為0.9 s～1.1 s之間。通過計算得出500 Hz～1 000 Hz理想空場混響時間的為1.1 s～1.3 s之間,；而通過分析測試結(jié)果發(fā)現(xiàn),，觀眾廳混響時間各頻段均高于規(guī)范要求的數(shù)值0.5 s左右（見表1）。作為以話劇演出為主要功能的劇院,，這容易造成話劇演員語言聲模糊,，降低聲音的清晰度和可懂度，從而影響話劇的演出效果,。通過分析發(fā)現(xiàn),，造成光華劇院混響時間過長的主要原因是：①觀眾廳每座容積高于規(guī)范值，《劇場,、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》推薦話劇院觀眾廳每座容積為4 m3/座～6 m3/座,，而光華劇院觀眾廳每座容積為7.7 m3/座；②觀眾廳內(nèi)吸聲材料布置不足,，觀眾廳內(nèi)裝以弧形反射板為主,，只在后墻布置木質(zhì)吸聲板。

（2）平面采用適宜話劇演出的寬平面,，但通過分析發(fā)現(xiàn),，建成方案并未能充分地利用反射聲，導(dǎo)致反射聲在觀眾席內(nèi)的分布不夠均勻,。主要問題有兩個：①光華劇院觀眾廳建成方案未能充分地利用側(cè)墻中前段對于聲能的反射（側(cè)墻反射聲覆蓋范圍見圖1）,，導(dǎo)致側(cè)向反射聲不能均勻地分布于整個觀眾席區(qū)域內(nèi)，使得大部分觀眾區(qū)缺乏側(cè)向反射聲,；同時,，大部分中前部觀眾區(qū)來自側(cè)墻的側(cè)向反射聲與直達(dá)聲時間間隔在50 ms以上,，如果不進(jìn)行聲學(xué)擴(kuò)散設(shè)計，極易出現(xiàn)回聲等聲缺陷,；②分析光華劇院觀眾廳頂棚反射聲覆蓋范圍（見圖2）,，其結(jié)果顯示頂棚前部反射聲集中于觀眾廳中部，觀眾廳前部缺乏反射聲,，而后部反射聲則集中在觀眾區(qū)最后一排,，這容易同時造成觀眾廳后部區(qū)域聲壓級不足以及聲場不均勻。通過以上分析可以發(fā)現(xiàn),，由于側(cè)墻和頂棚并未能夠從聲學(xué)角度得到有效處理,，造成觀眾廳內(nèi)聲壓級分布不均勻，在觀眾廳前部產(chǎn)生空間感缺失和回聲問題,，影響聲音響度和觀眾的聽音效果,。

（3）舞臺未作任何吸聲處理，會產(chǎn)生耦合效應(yīng),，使得演員的聲音變得模糊,，從而降低觀眾廳內(nèi)的語言清晰度，產(chǎn)生比較嚴(yán)重的聲缺陷,。

根據(jù)以上現(xiàn)有問題分析,，參照《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》的要求,，確定此次光華劇院聲學(xué)改造目標(biāo)如下：

• 在每座容積過高的情況下,，降低混響時間，這需要合理選擇光華劇院內(nèi)觀眾廳側(cè)墻,、后墻以及吊頂?shù)膬?nèi)裝材料,，適當(dāng)增加觀眾廳內(nèi)吸聲量，使得觀眾廳內(nèi)各個頻率混響時間滿足規(guī)范要求,，提高觀眾廳語言清晰度水平,。

• 調(diào)整觀眾廳側(cè)墻以及頂棚的體型，充分利用早期反射聲,，使得反射聲能夠較為均勻地分布在坐席區(qū)，整體提升觀眾的主觀聽感,。

• 舞臺容積較大,，為防止舞臺混響時間過長，需要進(jìn)行聲學(xué)處理,，使得舞臺混響時間與觀眾廳接近,。

為了充分利用早期反射聲，保證觀眾廳內(nèi)具有理想的聲場均勻度,，對劇場原有觀眾廳側(cè)墻以及頂棚輪廓線進(jìn)行調(diào)整,。同時,，為了保證墻體對聲音的擴(kuò)散，并結(jié)合觀眾廳內(nèi)部視覺效果,，將原來平直的輪廓線調(diào)整為連續(xù)弧形,，經(jīng)過調(diào)整的光華劇院觀眾廳側(cè)墻輪廓線方案如圖3所示。對改造后的反射聲覆蓋范圍進(jìn)行分析（見圖4）,，結(jié)果顯示側(cè)墻反射聲能較為均勻地分布于整個觀眾區(qū)域內(nèi),，反射效果良好，同時增加了聲擴(kuò)散,，避免出現(xiàn)回聲等聲學(xué)問題,。為了增加觀眾區(qū)前部的早期反射聲，同時保證整個觀眾區(qū)聲場分布均勻,，對觀眾廳頂棚輪廓進(jìn)行調(diào)整,，整過后的頂棚輪廓如圖5所示，經(jīng)過聲線分析（見圖6）發(fā)現(xiàn),，與現(xiàn)狀方案相比,，更多的直達(dá)聲能被反射到觀眾廳坐席區(qū)前部以及后部，這能夠有效地改善坐席區(qū)后部的聲音強(qiáng)度和聽聞效果,，同時頂棚反射聲分布較為均勻,，保證整個觀眾廳的音質(zhì)效果。

光華劇院觀眾廳容積為7 162 m3,，以兒童話劇演出為主,，因此其主要功能定位為語言類演出。根據(jù)《劇場,、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計規(guī)范》,，并兼顧擴(kuò)聲需求，建議其500 Hz～1 000 Hz最佳滿場混響時間約為0.9 s～1.1 s之間,，各中心頻率最佳滿場和空場混響時間如表2示,。確定混響時間的主要目標(biāo)后，結(jié)合觀眾廳的視覺效果與聲學(xué)要求,，確定了廳內(nèi)各個界面的材質(zhì)分布,。側(cè)墻前部主要為觀眾廳提供足夠的反射聲，因而側(cè)墻靠近舞臺的三段弧面墻采用36 mm厚的木質(zhì)反射板,，具體做法詳見圖7,。由于前三段側(cè)墻已經(jīng)足夠使早期反射聲能分布均勻，因此,，后兩段側(cè)墻提供的側(cè)向反射作用很小,，同時考慮到觀眾廳每座容積比較大，混響時間過長，需要足夠的吸聲面積,，將側(cè)墻后兩段圓弧采用吸聲處理,，這樣也為了避免產(chǎn)生聲源定位問題，吸聲部位為木制穿孔吸聲板（孔徑10 mm,，孔距32 mm）,，板后附無紡布以及100 mm厚礦棉，礦棉后留100 mm空腔,，具體做法詳見圖8,，為了避免出現(xiàn)回聲，后墻同樣采用吸聲處理,，具體的材料選擇與構(gòu)造做法與側(cè)墻后三段圓弧一致,。

為了保證聲能的反射，吊頂前部采用G.R.G反射板面貼木皮,。同時,，為了縮短觀眾廳內(nèi)的混響時間，保證話劇演出的清晰度,，在吊頂?shù)暮蟀氩糠謪^(qū)域采用雙層石膏板面貼木皮,，其后附吸聲無紡布與100 mm厚礦棉板，從而增加吸聲量,。整個觀眾廳的選材方案示意見圖9,，改造后的混響時間計算詳見表3，可以看出改造方案可以實現(xiàn)劇院觀眾廳混響時間的設(shè)計目標(biāo),，能夠滿足兒童劇演出的需求,。

光華劇院舞臺容積為14 900 m3，舞臺容積較大,，容易出現(xiàn)混響聲能倒灌觀眾廳的問題,，為了保證觀眾廳的音質(zhì)效果以及演員的現(xiàn)場聽覺感受，應(yīng)對舞臺進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈曁幚?，盡量控制舞臺的混響時間,，使其與觀眾廳混響時間保持一致。為了達(dá)到設(shè)計目標(biāo),，綜合考慮整個舞臺的視覺效果,，最終確定了舞臺的選材方案如表4所示。

對舞臺選材方案進(jìn)行混響時間計算,，結(jié)果如表5所示,，結(jié)果顯示此選材方案能夠保證混響時間在設(shè)計目標(biāo)之內(nèi)，低頻混響時間較低意味著能夠很好地控制以低頻為主的空調(diào)噪聲和設(shè)備噪聲,，實現(xiàn)更好的音質(zhì)效果。

為了驗證設(shè)計效果，同時對音質(zhì)控制和體型改造提供分析手段與結(jié)果檢驗,，采用聲學(xué)模擬軟件Odeon進(jìn)行了計算機(jī)模擬,。通過建立廳堂的三維模型（見圖10所示），對廳堂界面聲學(xué)特性進(jìn)行模擬,，調(diào)整后的方案能夠預(yù)測改造后廳堂內(nèi)任意位置的聲學(xué)指標(biāo)變化,，從而對室內(nèi)音質(zhì)進(jìn)行控制。

通過Odeon模擬得出光華劇院坐席區(qū)調(diào)整后各頻率聲壓級分布（見圖11）,，結(jié)果顯示調(diào)整后坐席區(qū)各頻率聲壓級數(shù)值差距比較小,，整個聲場不均勻度各頻率均在8 dB以內(nèi)，屬于合理范圍,。因此,，調(diào)整后的光華劇院的聲場分布比較均勻，坐席區(qū)后排能夠達(dá)到足夠的聲音強(qiáng)度和良好的音質(zhì)效果,。

通過Odeon模擬得出光華劇院坐席區(qū)調(diào)整前語言清晰度指數(shù)分布,，如圖12所示，結(jié)果顯示調(diào)整前坐席區(qū)語言清晰度較差,，大部分區(qū)域語言清晰度指數(shù)都在0.55以下,，屬于較差的音質(zhì)狀況。經(jīng)過調(diào)整后,，進(jìn)行語言清晰度指數(shù)計算機(jī)模擬,，結(jié)果如圖13所示，調(diào)整后坐席區(qū)語言清晰度良好,，大部分區(qū)域語言清晰度在0.6以上,，屬于非常好的音質(zhì)狀況，部分區(qū)域語言清晰度在0.654以上,，屬于極好的音質(zhì),。說明采取的調(diào)整措施能夠起到良好的效果，能夠保證光華劇院演出時的清晰度在較高的水平,。

光華劇院的聲學(xué)改造設(shè)計中,，在每座容積比較大的情況下，通過調(diào)整體型,，選擇合理的材料,，進(jìn)行有針對性的吸聲、反射和擴(kuò)散設(shè)計,，而后通過計算機(jī)模擬,，驗證了設(shè)計效果。光華劇院目前已經(jīng)投入使用,，根據(jù)反饋,，改造過后劇院的音質(zhì)還是有了明顯的改善和提升,，觀眾對劇院音質(zhì)效果比較滿意。

選自《演藝科技》2018年第8期  徐立軍,，馬 蕙《天津市光華劇院的聲學(xué)改造》,，轉(zhuǎn)載請標(biāo)注：演藝科技傳媒。更多詳細(xì)內(nèi)容請參閱《演藝科技》,。

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