光華劇院位于天津市河西區(qū)，劇院造型新穎、構(gòu)思獨(dú)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(tái)面積951 ㎡，舞臺(tái)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(shí)間適當(dāng)，同時(shí)聲場(chǎng)應(yīng)盡量均勻，保證整個(gè)觀眾廳各個(gè)位置的觀眾有足夠的響度和清晰度。但是經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用，設(shè)備、管道和電路等有不同程度的老化，同時(shí)也存在一些聲學(xué)問題，需要對(duì)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(duì)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(dòng)的初期階段，項(xiàng)目組對(duì)光華劇院進(jìn)行了建聲音質(zhì)水平檢測(cè)，并對(duì)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(cè)試結(jié)果顯示，光華劇院觀眾廳各頻段混響時(shí)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(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，兼顧光華劇院的實(shí)際使用要求，建議其500 Hz～1 000 Hz最佳滿場(chǎng)混響時(shí)間為0.9 s～1.1 s之間。通過計(jì)算得出500 Hz～1 000 Hz理想空?qǐng)龌祉憰r(shí)間的為1.1 s～1.3 s之間；而通過分析測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀眾廳混響時(shí)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(yǔ)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(shí)間過長(zhǎng)的主要原因是：①觀眾廳每座容積高于規(guī)范值，《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)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(gè)：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(duì)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(gè)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(shí)，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(shí)間間隔在50 ms以上，如果不進(jìn)行聲學(xué)擴(kuò)散設(shè)計(jì)，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(shí)造成觀眾廳后部區(qū)域聲壓級(jí)不足以及聲場(chǎng)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(jí)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(tái)未作任何吸聲處理，會(huì)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(yǔ)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(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)頻率混響時(shí)間滿足規(guī)范要求，提高觀眾廳語(yǔ)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(tái)容積較大，為防止舞臺(tái)混響時(shí)間過長(zhǎng)，需要進(jìn)行聲學(xué)處理，使得舞臺(tái)混響時(shí)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(chǎng)均勻度，對(duì)劇場(chǎng)原有觀眾廳側(cè)墻以及頂棚輪廓線進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)，為了保證墻體對(duì)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(duì)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(gè)觀眾區(qū)域內(nèi)，反射效果良好，同時(shí)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(shí)保證整個(gè)觀眾區(qū)聲場(chǎng)分布均勻，對(duì)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(shí)頂棚反射聲分布較為均勻，保證整個(gè)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(yǔ)言類演出。根據(jù)《劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范》，并兼顧擴(kuò)聲需求，建議其500 Hz～1 000 Hz最佳滿場(chǎng)混響時(shí)間約為0.9 s～1.1 s之間，各中心頻率最佳滿場(chǎng)和空?qǐng)龌祉憰r(shí)間如表2示。確定混響時(shí)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(gè)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(tái)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(shí)考慮到觀眾廳每座容積比較大，混響時(shí)間過長(zhǎng)，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(shí)，為了縮短觀眾廳內(nèi)的混響時(shí)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(gè)觀眾廳的選材方案示意見圖9，改造后的混響時(shí)間計(jì)算詳見表3，可以看出改造方案可以實(shí)現(xiàn)劇院觀眾廳混響時(shí)間的設(shè)計(jì)目標(biāo)，能夠滿足兒童劇演出的需求。

光華劇院舞臺(tái)容積為14 900 m3，舞臺(tái)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(chǎng)聽覺感受，應(yīng)對(duì)舞臺(tái)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈曁幚恚M量控制舞臺(tái)的混響時(shí)間，使其與觀眾廳混響時(shí)間保持一致。為了達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，綜合考慮整個(gè)舞臺(tái)的視覺效果，最終確定了舞臺(tái)的選材方案如表4所示。

對(duì)舞臺(tái)選材方案進(jìn)行混響時(shí)間計(jì)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(shí)間在設(shè)計(jì)目標(biāo)之內(nèi)，低頻混響時(shí)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(shí)現(xiàn)更好的音質(zhì)效果。

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)效果，同時(shí)對(duì)音質(zhì)控制和體型改造提供分析手段與結(jié)果檢驗(yàn)，采用聲學(xué)模擬軟件Odeon進(jìn)行了計(jì)算機(jī)模擬。通過建立廳堂的三維模型（見圖10所示），對(duì)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(cè)改造后廳堂內(nèi)任意位置的聲學(xué)指標(biāo)變化，從而對(duì)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(jí)分布（見圖11），結(jié)果顯示調(diào)整后坐席區(qū)各頻率聲壓級(jí)數(shù)值差距比較小，整個(gè)聲場(chǎng)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(chǎng)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(yǔ)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(yǔ)言清晰度較差，大部分區(qū)域語(yǔ)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(yǔ)言清晰度指數(shù)計(jì)算機(jī)模擬，結(jié)果如圖13所示，調(diào)整后坐席區(qū)語(yǔ)言清晰度良好，大部分區(qū)域語(yǔ)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(yǔ)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(shí)的清晰度在較高的水平。

光華劇院的聲學(xué)改造設(shè)計(jì)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(duì)性的吸聲、反射和擴(kuò)散設(shè)計(jì)，而后通過計(jì)算機(jī)模擬，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)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(duì)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(qǐng)標(biāo)注：演藝科技傳媒。更多詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱《演藝科技》。

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