在廳堂劇院的裝飾工程中，為了配合音箱系統(tǒng)獲得良好的聲音效果，基本的聲學設(shè)計和處理步驟是必不可少的。

（1）混響時間在0.8--2.5秒之間——太短則聲音干癟，太長則聲音發(fā)混、發(fā)燥，保證聲音清晰，又再現(xiàn)優(yōu)美音質(zhì)；

（2）有良好的聲擴散——直達聲與反射聲均勻擴散；無聲聚焦，即不存在大面積的弧形反射面使聲音聚焦在一處產(chǎn)生過激點；

（3）無房間諧振——即房間長寬高比不成整數(shù)，以避免形成有害的房間駐波；

（4）無物體共振——即房間內(nèi)物體不隨聲音產(chǎn)生共振，無聲污染；

（5）擴散良好，聲場均勻；

（6）噪聲控制得當，廳內(nèi)本底噪聲足夠低。

廳堂劇院進行吸聲處理的四大方法：

（1）采用超細吸聲玻璃棉；

（2）采用五合板共振吸聲結(jié)構(gòu)；

（3）采用石棉吸聲天花板；

（4）采用窗簾、木墻裙、木地板、軟包、軟式家具等自然吸聲裝飾物。

廳堂劇院聲學設(shè)計的五大要點：

（1）舞臺口前側(cè)墻和頂板所構(gòu)成的反射面應(yīng)針對觀眾席前中區(qū)獲得反射聲進行設(shè)計；

（2）樓座欄板做擴散設(shè)計，形式可采用凸弧形的圓掛面、三角形體、錐狀體等；

（3）樓座下的天花應(yīng)起到加強后座聲強的作用，以均勻聲場分布，使得離舞臺較遠的作為同樣能獲取清晰的聲音；

（4）觀演廳后墻的裝修要根據(jù)廳堂的使用功能和演出方式而定。對于自然聲演出的音樂廳和歌劇院，后墻應(yīng)做聲反射和擴散處理。而采用擴聲系統(tǒng)的廳堂，可以選用吸聲構(gòu)造，同時要防止產(chǎn)生回聲；

（5）室內(nèi)細節(jié)處的噪聲控制，針對空調(diào)、舞臺機械、燈光等噪聲振動源進行噪聲控制處理。

【案例】

1、引言

福建大劇院位于福州市中心五一廣場一側(cè)。是福建省市民工程建設(shè)的一部分，包括一個1472座的劇場、一個423座的音樂廳及貴賓室、化妝室、排練廳及設(shè)備機房等相關(guān)配套設(shè)施。

劇院池座平面近似于馬蹄形，設(shè)有兩層樓座。音樂演出時使用音樂反射罩和升降樂池。劇院于2009年7月竣工驗收，經(jīng)過聲學驗收測試，各項指標達到設(shè)計要求。曾用于重大會議召開和歌舞劇演出，各方反應(yīng)良好。大劇院觀眾廳室內(nèi)總坐席為1472座，室內(nèi)總?cè)莘e12200m3，每座容積為8.2m3/座。觀眾席吊頂距地面最高15.5m，池座部分距舞臺最遠視距32m。

2、福建大劇院聲學指標的確定

劇院觀眾廳的聲學指標是參考國內(nèi)外的經(jīng)驗、結(jié)合國情，并經(jīng)業(yè)主組織各方專家研究討論認定，各項指標為：

（1） 混響時間。綜合福建大劇院各項用途，最終確定劇院混響時間在中頻（500Hz）為（1.4±0.1）s，使用音樂反射罩，廳內(nèi)混響時間增加0.2s左右?；祉憰r間頻率特性中高頻曲線平直，低頻相對于中頻提升1.2倍。

（2） 聲場不均勻度。觀眾廳內(nèi)聲場不均勻度（ΔLp）在125~4000Hz頻率范圍滿足ΔLp≤8dB要求。

（3） 噪聲級。觀眾廳背景噪聲滿足NR20指標要求。

3、聲學設(shè)計概要

3.1 體型設(shè)計

對于自然聲演出的歌劇院來說，體形設(shè)計至關(guān)重要，它要解決響度（音量）、聲場分布、聲擴散、早期反射聲的分布和消除音質(zhì)缺陷等問題。

福建大劇院大劇場平面、剖面圖分別如圖一、圖二所示。

圖一：福建大劇院觀眾廳池座平面圖

圖二：福建大劇院觀眾廳剖面圖

大劇院的室內(nèi)設(shè)計階段，中國建筑設(shè)計院室內(nèi)所承擔裝修設(shè)計工作，在設(shè)計中采用傳統(tǒng)的設(shè)計手法，大劇院吊頂采用跌落式弧形吊頂方式。此種設(shè)計手法能夠根據(jù)聲學反射要求將舞臺的聲能均勻的反射到觀眾席，吊頂距離地面最高高度達到15.5m，整體空間感較好，在臺口外側(cè)的弧形反射板吊頂根據(jù)1/10縮尺模型測定結(jié)果確定，能夠保證觀眾席前區(qū)得到足夠的反射聲。

圖三：福建大劇院觀眾廳吊頂形式

對大劇院平面設(shè)計中采用的傳統(tǒng)形馬蹄形平面，進行調(diào)整。在觀眾廳兩側(cè)設(shè)置升起式包廂，減小觀眾席中部距兩側(cè)墻面的距離，增加觀眾席中部近次反射聲。挑臺欄板的形式結(jié)合福建沿海漁船的造型意向采用船頭的弧形造型，能夠?qū)⒙曇粽凵淙胩襞_下部空間，保證挑臺下空間內(nèi)的聽聞條件。在觀眾席后部圓弧形墻面容易在觀眾席中部形成聲聚焦現(xiàn)象，通過在后墻面增加凸弧形吸聲擴散結(jié)構(gòu)消除聲聚焦現(xiàn)象。

為對以上設(shè)計進行驗證，同時確定反射板的尺寸和角度，對大劇院觀眾廳進行了計算機模型和1/10縮尺模型實驗兩種實驗手段進行室內(nèi)音質(zhì)預(yù)測。

計算機模擬通過建立三維模型，通過計算機模擬軟件對大劇院觀眾廳的室內(nèi)音質(zhì)進行模擬分析。

觀眾廳1/10縮尺模擬聲學實驗需要加工一個相當于實際觀眾廳1/10大小而形狀完全相同的音質(zhì)模型。模型墻面、天花及吸聲材料的聲學性能與實際用料的聲學性能相當。聲源使用微型球面聲源，接收采用微型電容傳聲器。在試驗中特別采用了人工頭雙耳模型，進行模擬聽音評價實驗，在人工頭的雙耳內(nèi)安裝話筒，從兩個方向同時測量，對兩組數(shù)據(jù)進行分析，修正了單話筒測量時方位感不強的缺陷。

圖六：福建大劇院 1/10 縮尺模型實驗

從圖四和圖五可以看出在裝修設(shè)計方案中，跌落式弧形吊頂和兩側(cè)墻體的形狀能夠滿足觀眾廳內(nèi)聲場分布和側(cè)向聲能的要求，保證室內(nèi)無明顯聲學缺陷，同時室內(nèi)的聽聞空間感較強。在1/10縮尺模型的測試中，測試結(jié)果與計算機模擬結(jié)果一致。

3.2 觀眾廳聲學設(shè)計和室內(nèi)各界面材料控制

根據(jù)大劇院觀眾廳的混響時間要求，在聲學設(shè)計初期，根據(jù)清華大學建筑物理實驗室的大量試驗數(shù)據(jù)對室內(nèi)裝修中使用材料和構(gòu)造的聲學特性進行分析，選擇合適的試驗數(shù)據(jù)進行混響時間計算。

觀眾廳兩側(cè)墻面采用輕鋼龍骨20mm厚紙面石膏板墻，表面粘貼18mm厚木條裝飾板。為減小材料的低頻吸聲特性，要求安裝過程中，增加龍骨密度，以增強板材的剛度。在臺口兩側(cè)的八字墻部分采用裝飾石材密縫拼貼。該做法有兩個用途，起到裝飾美觀的效果，同時能夠減小低頻吸收。

觀眾廳后墻使用吸聲構(gòu)造，一是控制廳內(nèi)混響時間，二是防止舞臺發(fā)出的聲音從觀眾廳后墻反射回前排觀眾席和舞臺，形成回聲或擴聲系統(tǒng)的反饋嘯叫。

觀眾廳內(nèi)座椅吸聲占有最大的比例，因此座椅的選擇尤其重要。在混響時間計算中，根據(jù)以往座椅吸聲量測試數(shù)據(jù)，進行預(yù)估設(shè)計。當劇院觀眾廳裝修基本完成后，對觀眾廳進行混響時間測試，根據(jù)測試結(jié)果調(diào)整座椅吸聲量，達到控制觀眾廳混響時間目的。

3.3 舞臺聲學設(shè)計

舞臺的聲學條件會對演出產(chǎn)生很大影響。如果舞臺的聲學條件不佳，演員和樂師將難以控制演唱的力度和演奏的平衡。因此良好的舞臺聲環(huán)境對劇院的正常使用至關(guān)重要。舞臺的聲學設(shè)計包括控制混響時間和消除音質(zhì)缺陷等兩方面內(nèi)容。

福建大劇院主舞臺容積較大，大約是觀眾廳的2.0倍左右，混響時間過長，會對觀眾廳產(chǎn)生耦合效應(yīng)，影響到觀眾廳的音質(zhì)，側(cè)臺之間距離過長，會產(chǎn)生回聲，影響舞臺的聲環(huán)境。主舞臺、側(cè)臺和后臺均需進行吸聲處理，使舞臺混響時間接近觀眾廳混響時間。同時還有舞美設(shè)計等，此類物品的吸聲量均應(yīng)予以綜合考慮都會影響到舞臺的混響時間。

音樂演出時，在舞臺上面設(shè)置活動音樂反射罩，它的功能是隔離舞臺、節(jié)約聲能，為樂師創(chuàng)造良好的相互聽聞環(huán)境，同時為觀眾廳提供更多的早期反射聲，從而增加親切感。

3.4 空調(diào)系統(tǒng)消聲減振設(shè)計

現(xiàn)階段國內(nèi)的新建大劇院項目均采用座椅下送風系統(tǒng)屬于“下送上回”的置換送風方式。與常規(guī)的“上送下回”的頂棚送風方式相比，置換送風的優(yōu)點在于，一方面每個風口有針對性地向人體周圍送風，使得送風均勻、風量平衡，另一方面。重點保障人體周圍的舒適溫度，避免了能量在巨大空間中的耗散，對節(jié)能非常有利。

但是，由于風口距離人體很近，必須消除風口噪聲對觀眾聽聞的影響，而且，人腳踝處是全身對風最敏感之處，還要防止“冷風吹腿”之感。嚴格控制送風器的最大送風速度在0.2m/s以下，控制送風器噪聲不對室內(nèi)背景噪聲產(chǎn)生影響。

在觀眾席下方設(shè)置巨大的送風靜壓箱用于調(diào)整風速和均勻送風的作用。但是由于靜壓箱的存在，大大縮短了空調(diào)機房和靜壓箱之間的距離，為消聲設(shè)計增加難度。經(jīng)過與中國建筑設(shè)計院空調(diào)專業(yè)協(xié)調(diào)，在空調(diào)機組端增加靜壓箱和消聲器，在座椅下送風靜壓箱內(nèi)壁慢粘100mm厚密胺海綿。觀眾席空調(diào)系統(tǒng)采用的消聲器均采用密胺海綿消聲器，與傳統(tǒng)的玻璃棉消聲器相比，密胺海綿消聲器能夠減少粉塵析出量，保證室內(nèi)空氣清潔。

觀眾廳、舞臺、琴房的室內(nèi)噪聲指標分別為NR25,NR20,NR20,錄音室更是高達NR15,故此類房間空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的主要難點在于噪聲控制。噪聲分為機外噪聲和管道噪聲。機外噪聲的主要控制手段為：采用噪聲及振動較小的空調(diào)設(shè)備，本工程將空調(diào)系統(tǒng)盡量劃小，減小單臺空調(diào)箱送風量，選用優(yōu)質(zhì)設(shè)備；加強空調(diào)機房的隔聲及設(shè)備的減振，空調(diào)箱設(shè)置柔性基礎(chǔ)，空調(diào)機房單獨作消聲設(shè)計；合理布置空調(diào)機房的位置，空調(diào)機房與被控房間留有一定距離，以便控制振動及設(shè)置消聲設(shè)備，本工程將機房分別設(shè)置于距離被控房間不小于20 m的區(qū)域內(nèi)，這樣既可以有效地控制噪聲及振動的傳播，又不至于由于輸送距離過大而引起輸送能耗增加過大。

4、施工圖設(shè)計、聲學試驗和現(xiàn)場巡查

4.1 聲學施工圖設(shè)計

創(chuàng)造一個良好的聲環(huán)境，單單進行聲學計算和計算機模擬遠遠不夠。將計算結(jié)果變成現(xiàn)實還需要將設(shè)計落實到施工可操作的施工圖紙。聲學施工圖設(shè)計是整個聲學設(shè)計中不可或缺的一步。聲學施工圖與裝修施工圖不同，除了考慮裝修構(gòu)造的表面材質(zhì)和視覺效果外，還要根據(jù)實驗室實驗結(jié)果，詳盡說明裝修材料安裝方式、構(gòu)造、數(shù)量等，這些都會影響到室內(nèi)的音質(zhì)效果。

4.2 通過聲學實驗手段保障音質(zhì)效果

為保證最終音質(zhì)效果，驗證聲學計算和計算機模擬以及施工中出現(xiàn)的偏差，可在施工過程中進行聲學測試，內(nèi)容包括以下幾個部分：

一是對已選定的裝修材料進行吸聲特性檢測，驗證選用的材料能否滿足設(shè)計要求及相關(guān)的改進措施。

二是對劇院選定的座椅進行聲學測試，驗證其是否滿足聲學計算中提出的座椅吸聲量要求。同時根據(jù)測試結(jié)果復(fù)核計算竣工后的聲學指標。

三是座椅下送風器噪聲聲功率測試。清華大學建筑物理實驗室建有“極低背景噪聲通風實驗室”，通過實驗研制了一種靜音均流風口。風口內(nèi)有均流和靜音結(jié)構(gòu)，不但氣流場均勻，而且噪聲極低。風口在常規(guī)50m3/h的風量下，垂直流場風速低于0.2m/s，噪聲聲功率小于5dB(A)。

4.3 施工交底和現(xiàn)場巡查

良好的聲環(huán)境與嚴謹?shù)难b修施工密不可分，在裝修施工開始前對施工技術(shù)人員進行聲學施工要點培訓(xùn)，要求技術(shù)人員從全面理解聲學施工特點、施工過程中注意點及如何解決施工過程中出現(xiàn)的問題。

施工現(xiàn)場巡查是保障最終音質(zhì)效果的一個重要措施。福建大劇院施工過程中，技術(shù)人員進行工地巡查多達30人次，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中的問題及時解決。

5 驗收測試

福建大劇院大劇場于2009年7月進行竣工驗收，聲學驗收測試指標包括混響時間、聲場分布、脈沖響應(yīng)和背景噪聲測定。測試結(jié)果完全達到設(shè)計指標。

5.1混響時間測定

空場混響時間測試值與計算值列于表2。

表三：測試空場混響時間 單位（S）

圖七：觀眾廳混響時間曲線

5.2 聲場分布測定

聲場分布測試結(jié)果列于表。

表四：聲場分布測試結(jié)果 單位（dB）

5.3 廳內(nèi)噪聲水平測定

觀眾廳內(nèi)的噪聲級在無空調(diào)運行狀態(tài)下、背景噪聲水平：觀眾廳實測值滿足NR20要求。有空調(diào)運行狀態(tài)下、背景噪聲水平：觀眾廳實測值滿足NR35要求，舞臺滿足NR20要求。背景噪聲偏高，空調(diào)系統(tǒng)需要進行進一步調(diào)整。

5.4 脈沖響應(yīng)相關(guān)指標測試

通過脈沖相應(yīng)測試觀眾廳內(nèi)清晰度、明晰度等指標。觀眾廳座席區(qū)語言清晰度指標均在0.5以上。表明觀眾廳內(nèi)自然聲音質(zhì)清晰明亮，能較好地滿足會議和文藝演出。觀眾廳坐席區(qū)池座、樓座音樂明晰度指標均能滿足-4～1dB以內(nèi)，表明廳內(nèi)音樂明晰度較好，有利于樂隊演出對音樂層次感的表現(xiàn)。觀眾席快速語言傳輸指數(shù)RASTI代表了傳聲過程中語言信息量的保真度，檢測結(jié)果為0.57，表明聲場信息保真度良好，達到聲學設(shè)計要求。

6 福建大劇院大劇場聲學設(shè)計中取得的經(jīng)驗

6.1 大劇院觀眾廳的體形設(shè)計至關(guān)重要

大劇院觀眾廳的體形設(shè)計至關(guān)重要，它既要解決觀眾席各部分有足夠的音量、聲擴散、早期反射聲和聲場均勻度分布等聲學要求，又要兼顧良好的視覺要求。因此劇院的聲學設(shè)計始于建筑的初步設(shè)計，在設(shè)計初期就對建筑體形進行調(diào)整，為以后的聲學設(shè)計建立良好的體形基礎(chǔ)。

福建大劇院觀眾廳內(nèi)景圖如圖十所示。

圖十：觀眾廳內(nèi)景

6.2 建筑聲學設(shè)計需要各方協(xié)調(diào)配合

設(shè)計中，首先要使甲方理解聲學設(shè)計的重要性和設(shè)計原理的基礎(chǔ)，爭取得到甲方對設(shè)計的支持。在工程中必須與建筑師和室內(nèi)設(shè)計師及空調(diào)工程師、音響工程師等相互配合，把聲學設(shè)計融入建筑的體形設(shè)計和室內(nèi)裝修設(shè)計中，把聲學功能和藝術(shù)創(chuàng)作有機地結(jié)合為一體，力爭聲學工程中沒有聲學痕跡。

7、結(jié)語

如何進行劇院的聲學設(shè)計，是聲學界一直在探討的一個問題。福建大劇院的聲學設(shè)計、竣工驗收和試用主觀評價結(jié)果顯示，聲學工程中聲學設(shè)計、試驗、施工圖設(shè)計和工地巡查應(yīng)貫穿整個工程，全面控制、影響室內(nèi)聲環(huán)境的各種要素，最終才能創(chuàng)造出一個良好的聲環(huán)境。福建大劇院的聲學設(shè)計為以后廳堂的設(shè)計提供了一個良好范例。