流动的建筑 悦耳的音色——哈尔滨大剧院的声学设计

杨志刚

（华东建筑设计研究院有限公司 声学及剧院专项设计研究所，上海 200041）

流动的建筑 悦耳的音色
——哈尔滨大剧院的声学设计

杨志刚

（华东建筑设计研究院有限公司 声学及剧院专项设计研究所，上海 200041）

介绍哈尔滨大剧院的建筑概况、主要功能、建声设计技术指标、观众厅的体型分析、观众厅表面装修用材的声学设计要求，以及竣工后的建声测试结果和评价。

哈尔滨大剧院；声学设计；技术指标；建声测试；声学评价

哈尔滨大剧院坐落在哈尔滨市松花江北岸的太阳岛，位于由前进堤、外贸堤和改线堤围合区域内，东侧为东北虎林园、南侧为太阳岛湿地公园，北侧与三环毗邻。哈尔滨大剧院总建筑面积7.9万平方米，为了突出其主体位置，降低施工难度和成本，将±0标高抬高7 m，自然地面为118 m，±0标高为125 m，±0以上高56 m，±0以下高15 m（主要为停车场）。整体建筑包括地上八层、地下一层（局部地下二层）。

哈尔滨大剧院包括一个1 600座大剧院、一个400座小剧场、地下车库和附属配套用房等（见图1、图2），总投资约12.79亿。其建筑设计由MAD建筑师事务所和北京市建筑设计研究院共同负责；建筑声学、扩声系统和舞台灯光设计均由华东建筑设计研究院有限公司声学及剧院专项设计研究所负责。

哈尔滨作为我国北方历史文化名城、联合国命名的“音乐之城”，一直缺少一座国际性的大剧院，新建成的哈尔滨大剧院不仅是一座具有国际标准的大剧院，能够满足歌舞剧和交响乐演出，而且已经成为哈尔滨的标志性文化建筑。其建筑构造的灵感来自于松花江潮涨和潮落、泛滥和冻结交替过程中的流线型，建筑外形被设计成江和冰的延伸（见图3、图4）。不仅如此，哈尔滨大剧院还有几个特点：考虑到观演和观光的需要，大剧场采用了将自然光引入剧场的方式，丰富了非演出时段的照明方式，创造了节能环保新模式（见图5）；剧场内采用多岛式看台的流线造型，与建筑的整体造型风格统一（见图6）；小剧场采用了后开启式舞台，室外景观成为舞台背景，为观众提供了新的观剧感受；在大剧场设置了特有的人行观光环廊和观景平台，游人可俯瞰周边湿地，领略哈尔滨独具特色的自然湿地风光。

1 1 600座大剧院建筑概况

1 600座大剧院的舞台（见图7）包括主舞台、左右侧舞台和后舞台；主舞台长32 m，深25 m，高约31.6 m（到梁底），面积约800 m2；左右侧舞台长21.4 m，深25 m，高约15.35 m（到梁底），面积约535 m2；后舞台长23.6 m，深22 m，高约15.35 m（到梁底），面积约484 m2；主舞台一层栅顶标高为25 m，二层栅顶标高为28 m；三层马道标高分别为：13.800、21.000及25.00；舞台上设升降舞台及旋转车台等机械化舞台。

舞台开口为18 m×12 m，舞台面高度比第一排观众席高1 m；台口侧墙设二道耳光；天花设二道面光天桥，一道追光；一层挑台开口高4.3 m，深3.9 m，高深比为1∶0.9，完全符合并优于规范要求的1∶1.2；二层挑台开口高3.8 m，深5.5 m，高深比为1∶1.4。池座（见图8）和一层楼座（见图9）观众席为全台阶形式，共12＋9=21排，第一排标高为-1.000 m，最后一排标高为4.492 m，前后高差（总起坡）为5.492 m，平均起坡为0.27 m；二层楼座（见图10）共7排（中间区域），第一排标高为7.430 m，最后一排标高为10.000 m，前后高差（总起坡）为2.570 m，平均起坡为0.43 m；三层楼座共7排（中间区域），第一排标高为11.945 m，最后一排标高为15.000 m，前后高差（总起坡）为3.055 m，平均起坡为0.51 m；各层观众席末排的视点俯角分别为二层楼座9°，二层楼座19°，三层楼座25°；观众席前部设升降乐池，开口尺寸约为：平均长约17 m，平均宽约4.95 m。

大剧院观众厅（见图11、图12）长约29 m（其中二层楼座后墙向后延伸3.45 m，三层楼座后墙向后延伸5.14 m）；宽约20.4 m～31 m；平均高约16 m。

2 大剧院的主要功能和建声设计指标

2.1 主要功能

哈尔滨大剧院主要承接国内高水平的大型歌剧、舞剧、大型综艺晚会的演出并兼顾交响乐、室内乐、合唱等演出和会议的需要，具备承接国际演出团队演出的基本功能和条件。

2.2 主要建筑声学技术指标

（1）中频满场混响时间RT：

上演大型歌剧、舞剧、大型综艺晚会的演出时：1.5±0.1 s

上演交响乐、室内乐、合唱等演出时：1.8±0.1 s（设置舞台声学反射罩）

（2）混响时间频率特性见表1（相对于中频500 Hz～1 000 Hz的比值）

（3）侧向反射系数 LFE4：15%～35%

（4）音乐明晰度 C（80,3）：1.0～3.0

（5）表面扩散因子SDI：＞0.5

（6）声场力度Gmid：-1.0 dB～2.0 dB

（7）初始时间延迟间隙 tI：≤23 ms

（8）背景噪声：≤NR-25 噪声评价曲线

（9）每座容积：7～9 m3/人

3 大剧院观众厅的体型分析

3.1 建筑尺寸分析将哈尔滨大剧院的建筑尺寸与世界上公认音质效果最好的歌剧院进行对比，结果如表2所示。

3.2 体型对比分析

由于国内新建剧院座椅的间距和排距一般为550 mm×950 mm，贵宾座椅的一般为650 mm×（1 050 mm～1 100 mm），与国外的剧院相比都比较大，舒适度也较好，因此，同样面积的观众厅，布置的座位就较少，相对而言，每座容积就较大一些。通过与世界上音质效果最好的歌剧院建筑尺寸和体型对比可以看出，哈尔滨大剧院观众厅的宽度较大、高度较小，这主要是由于在同样的体积下设计方希望尽量多布置一些座位。

3.3 观众厅三维声线分析

分别对观众厅的顶面、台口侧墙、池座墙面、池座分区矮墙、侧包厢下部墙面、侧包厢上部墙面、一层楼座墙面、二层楼座墙面、一层楼座挑台栏板、二层楼座挑台栏板进行三维声线分析（见图15），并根据分析结果对观众厅各个界面提出声学建议如下：适当调整台口反射面，保证前三排的中间观众能够获得早期侧向反射声；由于墙面造型多内凹面，导致侧向反射声只能反射到就近区域，很难达到中区观众，因此，建议将墙面的内凹面改为外凸面。其他很多界面的修改不再一一赘述（如观众厅吊顶的形状修改就不少于三次）。

经过不断修改、调整，大剧院观众厅的效果图由中间过程（见图16）修改为最终的效果图（见图17）。

4 大剧院观众厅表面装修用材的声学设计要求

对大剧院观众厅进行计算机模拟分析，得到各声学参量（中频1 000 Hz）的计算机模拟分析结果（见图18）。

根据计算机模拟分析和计算结果，确定了观众厅各界面的声学装修材料、配置及构造，具体要求如下。

4.1 观众厅内地坪及走道

剧院的观众厅内地坪用料采用木地板，龙骨间隙填实，以避免地板共振吸收低频。

第四，科技为普法宣传提供了便利。法律的遵守和实施，以人们知法为前提，因而需要加强普法工作。科学技术的发展，为普法提供了更便捷的方式。互联网技术日益发达，它的即时性和广泛性使人们更容易接触到更新更多地法律知识。

4.2 墙面

观众厅墙面选用GRG板，装修材料的面密度为40 kg/m2～50 kg/m2，大部分墙面表面贴木皮。由于墙面多为凸弧面，所以需要将木条一条一条地贴上去，并用枪钉固定。侧包厢墙面为GRG板上实贴皮革。

4.3 天花

天花在建声上会起到重要的前次反射声作用，因此，要求在屋架荷载允许的条件下，尽可能采用较为厚重的反射型天花，以避免过多的低频声能被吸收，采用了面密度为50 kg/m2的GRG板，表面刷木纹涂料。

4.4 舞台墙面

由于舞台包括1个主舞台和2个侧舞台，空间体积比较大。为了避免舞台空间与观众厅空间之间因耦合空间而产生的不利影响，声学设计上要求舞台空间内的混响时间应基本接近观众厅的混响时间。要求在舞台（包括主舞台、侧舞台）一层天桥以下的墙面做吸声处理。具体做法为：3 m以下的墙面采用厚度为25 mm的防撞木丝吸声板（刷黑色水性涂料）+75系列轻钢龙骨（内填厚度为50 mm、密度为48 kg/m3的离心玻璃棉板，外包玻璃丝布）+原有粉刷墙体；3 m以上的墙面采用厚度为6 mm的穿孔KT板，穿孔率20%（刷黑色水性涂料）+75系列轻钢龙骨（内填厚度为50 mm、密度为48 kg/m3的离心玻璃棉板，外包玻璃丝布）+原有粉刷墙体。

5 竣工后的建声测试结果和评价

5.1 测试仪器

笔者所在的声学所于2015年8月22日和9月25日对新建成的哈尔滨大剧院进行了现场建声测试工作，测量的内容包含综合剧场的空场和满场、音乐厅的空场、多功能厅的空场和满场。测试的仪器和软件为丹麦B＆K 7841—DIRAC Room Acoustics Software建声测试分析软件、丹麦B＆K 2250B声学频谱分析仪、德国SENNHEISER MKH800无线测试话筒(可调指向性)、德国SENNHEISER SKP500 无线发射系统、德国SENNHEISER EW500 无线接收系统、丹麦B＆K 4292无指向球面声源和丹麦B＆K 2734测试功率放大器等。

5.2 主要建声测试结果

分别对大剧院主要声学参数T30、EDT、C80、D50、 G、IACCE、LF、ST-early和ITDG进行测试，得到表3中的测试结果。

5.3 主要建声测试结果分析

对剧院进行声学设计时，首先要确定的就是声学技术指标，而确定声学技术指标国内可参照的只有JGJ57-2000《剧场建筑设计规范》，其中只对混响时间及其频率特性、背景噪声、每座容积做了明确规定。如果要设定更多的声学技术指标，比较权威的参考文件为世界著名声学家白瑞纳克写的《音乐厅和歌剧院》。由于哈尔滨大剧院设计时主要参照《音乐厅和歌剧院》的第一版，而后面出版的第二版对声学参量又做了一定的修改，所以，建声测试结果主要针对第二版的声学参量建议值进行比较分析。大剧院歌剧演出条件和交响乐演出条件下的声学参量测试结果与优选范围对比分析分别见表4和表5。

从表4中分析可得：有乐罩状态下空场、满场的混响时间RTmid分别为1.81 s和1.7 s，空、满场差值约为1 s，因此，根据无乐罩状态（歌剧演出条件）下空场的RTmid为1.6 s，可以推测满场时RTmid（无乐罩、即歌剧演出条件）约为1.5 s，完全符合设计要求的1.5 s±0.1 s（满场）。响度、低音力度、空间感等参量均符合优选范围。EDTmid和C(80,3)具有相关性，两个值略微超出优选范围，主要是早期衰变时间略短而致，但也有利于清晰度的提高。亲切感ITDG偏长主要是由于中国剧院普遍台口偏大、池座偏宽所致，有关ITDG（初始时延间隙）的详细论述可参见本人所写的《盛京大剧院的声学设计和检测结果》一文（发表于《演艺科技》杂志2015年第4期）。

首先需要明确一点，剧院演出是以歌舞剧为主，在舞台上设置音乐反声罩（混响时间约可增加0.3 s）可以演出交响乐。但与专业音乐厅相比是有区别的，最主要的区别是混响时间相对短一些（考虑歌剧演出的唱词清晰度）。因此，在剧院演出交响乐时（相对专业音乐厅）清晰度会更高一些，而音乐的明晰度或丰满度则会略差一些。从测试结果（见表5）也可以看出，混响时间RT及其相关的EDT和C80三个值都超出优选范围，响度、空间感和舞台支持度均能满足交响乐演出要求，低音力度略低于要求，主要是因为音乐反声罩采用的是纸蜂窝板表面贴木皮（面密度较低），吸收低频声能过多所致。总的来说，哈尔滨大剧院演出交响乐的整体效果不错，响度、空间感和舞台支持度以及各种乐器演奏的清晰度和层次感相对较好，且由于墙面多凸弧形扩散造型，音色会比较柔和、圆润。

6 结语

2015年8月28日～9月3日，作为首届中俄文化艺术交流周开幕式的“友谊乐章”交响音乐会，在新落成的哈尔滨大剧院举行，由俄罗斯国家交响乐团与哈尔滨交响乐团联袂演出。10月11日晚，第二届中俄博览会（第26届“哈洽会”）在哈尔滨大剧院拉开帷幕，开幕式进行了交响音乐和俄罗斯歌舞演出。演出结束后，哈尔滨大剧院的声学效果得到了俄罗斯国家交响乐团指挥、演员以及国内相关专家的认可。无论是建筑设计还是声音效果，哈尔滨大剧院和国内外一流大剧院相比都毫不逊色，甚至在功能性上更胜一筹，尤其是舞台上相互听闻清晰，观众区音色比较圆润。

哈尔滨大剧院似雪堆、如冰晶，和松花江的自然景观融为一体，其流线型的建筑外形恰似流动的音乐旋律，在苍茫的大地上久久回荡。哈尔滨大剧院建筑外形美观，音质优良，将在中国的文化建筑领域内占据重要的一席之地。

（编辑 薛云霞）

Acoustic Design of Harbin Grand Theater

YANG Zhi-gang
(Acoustics and theater special design institute of East China Architectural Design & Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200041, China)

In this paper, the author introduced the acoustic design of Harbin grand theater, including construction survey, main function, acoustical design technical indicators, analysis of audience hall, acoustical design requirements for surface decoration materials of auditorium, and the acoustical test results and evaluation after completion.

Harbin grand theater; acoustic design; technical indicators; acoustical test; acoustic evaluation

10.3969/j.issn.1674-8239.2016.01.006