剧院的声学设计在工程建设中占主导地位,这是由其功能上的要求决定的。声学设计的成败,关键在于建筑师和各专业人员的合作,就像马大猷院士所讲:“建筑师要懂得一些声学并尊重声学家,声学家要懂得一些建筑并尊重建筑师。”建筑室内设计师通常有非凡的想象力,一旦他们掌握了声学原理,就能在声学家的协助下,把声学功能融入建筑艺术的创作中,设计出既有美的造型,又有良好音质的剧院。
大剧院的建设要经过三个重要阶段,即土建设计、室内装修设计和竣工前后声学调试。每个阶段对声学的影响都很大,而音质设计在每个阶段均有各自的主要内容和侧重点。声学技术人员一定要在土建设计阶段就介入项目的声学指导工作,配合各专业人员解决音质和噪声控制方面的问题,为建成具有良好音质的大剧院奠定基础。
在进行大剧院设计时,要着重考虑剧场内的空间形态和与形态有关的容积、响度、声场分布、声扩散、早期反射声的强度和覆盖面。在初扩设计阶段,要提出解决问题的具体措施,比如大厅和辅助用房各界面的用材(包括座椅)和构造,剧场内的墙面和顶棚反射面的用材,演奏台和活动音乐罩等混响时间的计算和声学设计。
天津大剧院
在大剧院的室内装修设计和施工阶段,混响时间和混响频率直接反映在室内空间的节点构造和界面用材等方面,各种装修材料用于观演空间的装饰时,一定要经过测试和试用验证其是否达到声学要求,不能只顾装饰效果好看而影响声学效果。观演空间的各界面造型、节点构造所表现的部位都要符合声学要求,要在达到声学要求的原则下进行美化装饰,否则就是画蛇添足。当设计有所变动而需要更换材料或构造时,其声学性能不可偏离原设计的要求,并要对此进行对比声学实验,方能变更设计,更换材料或者改变构造。
声学用材和各种声学装置的选用及加工质量对声学性能的影响很大。在选购声学用材和各种声学装置时,一定要请声学专家确认后方可使用。观众厅座椅的吸声性能对大厅的混响时间影响很大,因此要在选购座椅前提出所要求的吸声量,并对拟选的几种座椅进行吸声量比较测定。在装修过程中进行现场中期声学检测,并推算竣工后的声学参数与设计指标之间可能产生的偏差,以便及时修正和补救。声学中期测试应在大厅吊顶装饰已完工、墙上部的装修已部分完成、脚手架已拆除、基层地面清理干净而未做地面和安装座椅的条件下进行,最好选择在午夜以后来测定混响时间和早期反射声序列。为确保观众厅音质达到预定的设计指标,可在全部装修基本完成,仅差安装座椅时,再进行一次中后期测试。设计指标与主观感受之间还会出现不一致的情况,当观演厅全部竣工达到预定设计指标后,音质设计工作并未全部完成,音质主观评价才是最关键的,要重视乐队、演员、指挥、音乐评论家和观众的主观感受意见。对照测试的结果,找出影响音质效果的原因所在,调整和增设一些声学构造,对装修不符合声学要求的部位进行必要的修改,最终达到良好的声音效果。
在文化强国理念的感召下,各地政府纷纷计划或已经规划大剧院建筑项目。由于一些建筑设计院没有设计剧院的经验,只把剧院当成普通的公共空间来设计,当设计图纸完成后才找声学工程师来补充声学设计,使剧院设计成为“夹生饭”。另外,一些做酒店、歌厅类项目的装修公司在进行大剧院施工时,往往因为没有剧院施工经验和声学概念,使剧院的基本功能得不到满足。在这种非专业化的建设中,国内目前已建成的剧院中有近2/3不能满足大剧院的功能和声学要求,造成了极大的浪费。鉴于目前这种现状,我国大剧院建设急需编制剧院设计规范、施工规范、验收标准等。
广州大剧院设计混响时间为1.4秒~1.65秒,在建筑平面体形深化设计中通过声线分析进行了优化调整,在台口前侧墙结合耳光灯口设计的圆弧曲线形墙,丰富了前中压的早期反射声效果;顶棚的形式及走向都能使早期反射声均匀覆盖全场,在顶棚与墙面的整体装修中全部达到声学效果的要求。厅内响度足够,声场扩散良好,有丰富的前次反射声和侧向反射声。观众厅内无声缺陷,音质好,声音覆盖全面,没有声音盲区。在观众厅舞台台口四周,其建筑声学与舞台灯光、舞台音响近乎完美地结合在一起,使观众无论在哪个区域都能听到最佳、最完美的声音效果。
甘肃大剧院兼会议中心创造性地树立了剧院与会议功能兼容并蓄、工程最完善、投资性价比最高的工程样板。甘肃大剧院除用于戏剧、歌舞剧等演出外,还要求具备大型会议厅功能。打造这种混合功能建筑的难点在于,保证演唱和乐队伴奏的丰满需要长混响,而保证唱词的清晰度则要求短混响,这一矛盾出现在同一演出过程中,如何既能保证音乐丰满和唱词清晰,又能兼顾会议讲话响亮就成为重点。经过声学专家的指导和装修工艺、装修选材的配合,建声设计确定的满场最佳时间为1.4秒,最终保证了音乐的丰满度和唱词的清晰度,从而获取了优良的音质效果。
在甘肃大剧院的声学装修设计上,中高频吸声主要依靠观众厅的座椅和走道上的薄地毯,而低频吸声则主要借助顶棚吊顶、挑台顶棚吊顶及侧墙面和后墙面等不同材质和厚度的板共振所起的吸声作用。观众厅后墙的声扩散效果处理得恰到好处,合理地控制了观众厅的混响时间;后墙控制室的观察窗向前倾斜了8度,避免产生回声等音质缺陷。
大剧院设计离不开声学专家的帮助和指导,需要严格按照大剧院音质设计程序来操作,尊重建筑声学规律、尊重建筑室内设计。以上两个剧院设计声学的成功案例,足以使今后的大剧院项目建设者获得启迪。
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