擴場系統音質聲學設計論文

　　摘要：音樂廳建筑作為精神文明建設的重要方面，正受到各方面的重視。目前國內各大城市正在建設或籌建中的音樂廳為數甚多。由于音樂廳均為自然場演出、且音質要求很高，因而有別于國內大量建造的、采用擴場系統的廳堂，設計難度大，又缺乏經驗。對此，本文就已竣工交付使用的廣東星海音樂廳的聲學設計作出一概要介紹，并就其中的一些聲學問題提出個人的見解，供設計參考

　　關鍵詞：擴場系統音質聲學問題

　　星海音樂廳是以人民音樂家冼星海的名字命名的。音樂廳建于珠江之畔風光旖旎的二沙島上。它與已建成的美術館和正在建設中的博物館等建筑構成廣東省相當規模的文化中心。

　　星海音樂廳包括1437座的交響樂大廳，462座的室內樂廳，96座的視聽音樂欣賞室，排練室，琴房和音樂資料館，以及水上演奏臺和音樂噴泉、各種配套用房。建筑面積1800m2，是我國目前規模最大、設備先進和音質優異的現代化音樂廳。也是我國第一座采用“葡萄園”形（或稱山谷梯田形）配置方式的音樂廳。

　　星海音樂廳交響樂廳、室內樂廳的各項聲學設計指標*

　　星海音樂廳于1998年6月13日――冼星海誕生日正式使用。廣州交響樂團和中國交響樂團合唱團進行首場演出。演奏了鋼琴協奏曲《黃河》和貝多芬第九交響曲《歡樂頌》，獲得成功，著名音樂家、指揮家和教育家李德倫、吳祖強出席了首演式。相繼一周內，中國交響樂團，以色列交響樂團，澳大利亞交響樂團和德國管風琴演奏家，在該廳獻藝。音樂家們對大廳良好的音質均給予高度的評價。

　　一、星海音樂廳的設計宗旨和各項聲學指標

　　星海音樂廳這座華麗的藝術殿堂是為滿足廣大觀眾欣賞高雅音樂的殷切的需求、并作為國內外文化交流的基地和窗口而建造的。音樂廳設計始終把音質效果放在首位，以繼承傳統音樂廳的良好品質、而又能適應現代生活提出的各種需求為設計的宗旨。

　　聲學設計指標是根據國際上獲得“頂級”音質效果的音樂廳為參照對象，廣泛聽取我國音樂家和聲學家的意見確定的。交響樂廳、室內樂廳的各項“最佳”。

　　為實現上述指標、確保獲得良好的音質，分別在設計、施工、竣工后調試的不同階段，采取了一系列的保證措施：

　　·初步設計階段：通過計算機模型和1／40縮尺實體聲學模型試驗與聲學估算相結合，分析體形、了解聲場狀況和可能出現音質缺陷的部位；

　　·技術設計和施工圖階段：用1／10縮尺實體聲學模型試驗和圍護結構的隔聲量試驗，以及各種聲學構件聲學性能的實驗室測定，確定聲學構造的部位、尺度和裝修用材。并進行較為詳細的聲學計算；

　　·施工階段：在沒有專業施工隊的條件下，主要是施工交底和監理，檢查隱蔽工程，并在交響樂大廳主體結構完成后，進行首次混響和聲場分布的現場測定；

　　·竣工調試階段：用以解決聲學計算、縮尺模型試驗與實際效果存在的差距。要修正客觀存在的偏差，就必須采用聲學測定與樂團試用的主觀感受相結合的方法。作多次調試、修改裝修、直至達到預期的效果。星海音樂廳通過三個月的調試工作，才實現所要求的演奏和聽聞效果。

　　二、交響樂大廳的聲學設計

　　交響樂大廳是星海音樂廳的主體。容納1437名聽眾，有效容積效期2400m3，每座占容積8。6m3。大廳采用“葡萄園”形的配置方式，即在演奏臺四周逐漸升起的部位設置聽眾席。這種形式的最大優點是在大容量廳堂內縮短后排聽眾至演奏臺的距離，從而確保在自然聲演奏的條件下，有足夠強的響度。此外，利用演奏臺四周廂座的欄板和樓座的矮墻，可使聽眾席獲得足夠強、且有較大覆蓋面的早期側向反射聲。近期的研究表明，這是傳統音樂廳所以能獲得良好音質的重要原因。而傳統音樂廳則是通過窄跨度的側墻實現的。因此，這種形式不僅繼承了傳統音樂廳所具有的良好品質，又能適應現代大容量音樂廳的各種需求。它自1963年德國柏林“愛樂”交響樂大廳首創至今，在國際上已被廣泛采用。但在國內尚屬首次。

　　大廳的屋蓋選用“馬鞍”形殼體。所有橫剖面均為凹弧形面而引起聲聚焦，從而造成聲場不均。通過1／40縮尺實體模型試驗和三維計算機模型試驗充分證實了這一點。圖2即為大廳橫剖面計算機模型顯示的聲反射圖，可見聲聚焦的狀況。

　　此外，在大廳殼體拆模后的現場測定均表明，頂部不懸吊抽射板時，廳內聲場分布不均和存在回聲現象。

　　對此，在演奏臺上懸吊了12個弦長3.2m，曲率半徑為2.6m的球切面反射體，其目的除了消除回聲和聲聚焦以外，還可加強樂師間的相互聽站，提高演奏的整體性。同時也使堂座前區和廂座聽眾獲得較強的頂部早期反射聲。

　　為加強聽眾席后座的聲強，在球切面反射體周圍設置了錐狀和弧形定向反射板。以此獲得廳內均勻的聲場分布。

　　為使大廳達到中頻（500z）滿場1。8s的混響時間，并使低頻（125Hz）混響提升1。15倍（相對于中頻），即2。07s。采取如下幾項措施：

　　·增大容積，每座容積取8。6e

　　·廳內所有界面均不用吸聲材料，在容易引起不利聲反射的部位（后墻和后部吊頂）設置錐狀擴散體；殼頂拆模后上刷涂料；墻面為35mm厚硬木板實貼在18mm厚的多層板上；地面均為實貼木地板，僅演奏臺設木筋架空地板；所有懸吊的反射體采用剛度大的阻燃玻璃鋼結構。

　　·減低座椅的聲吸收，并使其吸聲時接近聽眾的吸聲量，從而減少廳內空、滿場混響時間的差值。

　　根據以上確定的容積和內裝修構造，進行了混響時間的計算和1／10縮尺實體聲學模型試驗，其結果見圖7所示。由圖可見，縮尺模型的測定結果僅中頻較為接近，其它頻率偏差較大，這是因為模擬材料不可能在很寬的頻度范圍內有一對一應的'吸場性能。

　　大廳的揚擴散是除混響時間以外的另一個重要音質指標。當聽眾感到樂聲似乎以相等的幅度來四面八方時，擴散是最好的，表征聲擴散的指標是d，它定義為；廳內聲場擴散值與自由場擴散值之比，即