大同大剧院大剧场的音质控制

夏 媛，车奕辰

（华东建筑设计研究院有限公司，上海 200070）

图1 大同大剧院外观

1 大同大剧院简介

大同大剧院（图1）由建筑大师矶崎新+胡倩工作室完成建筑内外设计，华东建筑设计研究院有限公司承担声学顾问工作。整个剧院连绵起伏的大屋顶，使人们联想到缭绕云雾和连绵山脉，与大同的恢弘名胜云冈石窟和谐相称。大同大剧院作为大同市第一个大剧院，是市民翘首以盼的文化提升项目。

大同大剧院内设大小2个剧场，用于综艺演出、大型歌舞剧、大型会议等；舞台上设置乐罩的情况下，可以满足交响乐演奏。本文介绍其中大剧场的声学设计。

2 声学设计及音质控制

2.1 体型的声学优化设计

大剧场容座1 508座，观众厅呈扇形，舞台开口尺寸为18 m×12 m。观众厅吊顶为悬浮式吊顶，吊顶上部的空间形成耦合空间，这样观众厅的体积为13 500 m3。图2和图3为大剧场建筑平面图和剖面图，图4和图5为大剧场内部实景图。

大剧场的内装方案有别于其他大剧院，整个观众厅墙面在金属网的衬托下，墙顶可视作连贯的悬浮式装饰层。在体型分析时，分别对悬浮装饰层和金属网声学措施进行研究。

（1）大剧场墙面基本是由钢丝网做饰面层，由于钢丝网所处墙面的角度和声学要求的反射面角度有差距，声学设计在钢丝网后设置了声学反射体，用来优化观众厅侧墙反射声分布情况（图6）。

图2 大剧场平面图

图3 大剧场剖面图

（2）钢丝网透空率≥50%，避免钢丝网对声学反射体的遮挡。

（3）悬浮装饰体由于是折板造型，角度对反射声不利，经过三维分析反射声情况（图7），建议将悬浮装饰体底部上移，不遮挡钢丝网后面声学反射体的侧墙反射声。

同时，调整顶面的角度，使得顶面反射声较均匀完备。

此外，对栏板造型也进行了声学分析，避免栏板的反射声直接返回舞台，或者集中反射到局部观众席区域，造成声缺陷。

2.2 音质指标设计

结合大剧场的使用功能和体积，确定建筑声学技术指标如下。

（1）中频满场混响时间RT：1.50±0.10 s。

考虑到交响乐为兼顾情况，舞台上加设乐罩时（演奏交响乐）中频满场混响时间RT：1.80±0.10 s。

（2）混响时间频率特性：低频混响比重为1.1 s～1.3 s（提高低频RT可增强音乐丰满度）；高频混响比重为0.8 s～0.9 s（降低高频RT可提高语言清晰度）。

（3）侧向反射系数LF：15%～35%。

（4）初始时间延迟间隙tI≤30 ms。

（5）声场力度Gmid：-1 dB～2 dB。

（6）音乐明晰度C80（空场）：1.0～3.0。

（7）本底噪声NR-25。

（8）每座容积7 m3/人～9 m3/人。

（9）厅内任何位置上不得出现回声、多重回声、颤动回声、声聚焦和共振等声学缺陷。

图4 大剧场内部实景前视图

图5 大剧场内部实景侧视图

图6 大剧场侧墙反射体示意图

图7 大剧场侧墙反射声分析图

2.3 用材选择和安装处理

根据音质计算和Odeon模拟，通过控制室内用材及其安装处理，满足大剧场的声学指标。结合建筑方对剧场美观设计的理念，最终的用材如下。

（1）观众厅的吊顶不封闭，悬浮吊顶板采用40 kg/m2的GRG板，在悬浮吊顶板上部加600 m2的50 mm厚吸声板，避免产生耦合现象。

（2）观众厅的侧墙，全部采用厚重的扩散造型，材料为面密度40 kg/m2的GRG板（外附钢丝网）。为了避免大面积使用该构造后，场内混响有偏差，对金属网（透空率≥50%）+ GRG（面密度40 kg/m2）扩散造型进行声学性能检测，测试结果见图8。

（3）观众厅的后墙，除观察窗下做了70 m2的吸声软包板，其余后墙均采用厚重的扩散造型，材料为GRG（面密度40 kg/m2）扩散造型。扩散和吸声材料外附钢丝网。

（4）栏板采用材料为GRG（面密度40 kg/m2）扩散造型，栏板面做成弧形，避免反射声返回舞台，干扰演出。

（5）观众厅采用实贴的木地板，以避免地板共振吸收低频。

（6）座椅的吸声系数均符合声学要求。

（7）舞台区域的墙面，在一层马道下均做木丝板或者穿孔石膏板吸声措施，确保舞台的混响时间接近观众厅，防止耦合现象产生。

（8）观众厅和舞台的围合墙体采用双层重质砌块墙体，隔声量达到60 dB，保证剧场内的安静度。

（9）观众厅和舞台均设置声闸，采用双道35 dB隔声量的专业隔声门。

图9～图13为满场、舞台上无乐罩时，相关声学参量的模拟图。

图8 大剧场钢丝网的吸声系数

图9 混响时间T30模拟图

图10 早期衰变时间EDT模拟图

图11 明晰度C80模拟图

图12 声场力度G模拟图

图13 语言清晰度D50模拟图

2.5 竣工后的音质检测

2019年9月10日，对大剧场进行现场建筑声学测试工作，从客观参量来看，混响时间比目标值略低0.1 s；主观感受来说，观众厅内音质效果较好。总体声学效果能满足各类使用需求。

混响时间偏短的原因分析如下。

（1）目前走道铺设地毯，设计时是以木地板为对象。

（2）空场座椅的吸声系数偏大，参见表1。

（3）舞台台口的音响桥应该按照音响尺寸封闭，不应该是通长一整条，增加了吸声量（图14）。

（4）观众厅顶面上部的耦合空间内是否布置吸声措施，对场内混响时间影响较小。

表1 空场座椅吸声系数

表2 吊顶上部加设吸声体时的T30（单位：s）

表3 吊顶上部加设吸声体时的EDT（单位：s）

表4 吊顶上部不加吸声体时的T30（单位：s）

表5 吊顶上部不加吸声体时的EDT（单位：s）

表6 吊顶上部加设吸声体时T30和EDT测试结果

表7 吊顶上部不加吸声体时T30和EDT测试结果

图14 现场音响桥状态

图15 悬浮吊顶上有无吸声体实景照片

3 总结和思考

大剧场有两个值得参考的特点，以下进行总结。

3.1 悬浮吊顶的声学措施

3.1.1 模拟加设吸声体前后的对比结果

利用O d e o n模拟分析悬浮吊顶上部是否加设吸声体（图15）。

（1）悬浮吊顶上部加设600 m2的吸声体，混响时间T30和早期衰变时间EDT的模拟结果见表2～表3。

（2）悬浮吊顶上部不加设600 m2的吸声体，混响时间T30和早期衰变时间EDT的模拟结果见表4～表5。

3.1.2 加设吸声体前后的现场实测数据分析

（1）悬浮吊顶上部加设600 m2的吸声体，混响时间T30和早期衰变时间EDT的现场测试结果见表6。

（2）悬浮吊顶上部不加600 m2的吸声体，混响时间T30和早期衰变时间EDT的现场测试结果见表7。

3.1.3 悬浮吊顶声学控制分析

悬浮吊顶上部体积和观众厅体积比例1:3，吊顶上部空间可以看作观众厅的耦合空间，是一种比较特别的剧场形式。

混响时间T30模拟值和实测数据有偏差，早期衰变时间EDT模拟值和实测数据相近。耦合空间是否加设吸声体，需要结合耦合空间位置、开口和经验来决定。

大剧场顶面耦合空间的做法，根据实测数据来看，悬浮吊顶上部是否加设吸声体，场内混响时间基本接近，说明对混响时间基本没有影响；不过，早期衰变时间EDT每个频段基本相差0.1 s，略有差别，说明对早期衰变时间有影响。

测试时，笔者和另外几位设计师共同的主观感受是混响感有变化。移走吸声体后感受到声音的混响感变长，特别是现场楼座区域、正对顶面开口区域，混响感变长的感受更为明显。

图16 金属网构造节点

3.2 钢丝网声学性能的分析

根据建筑方的美观设计理念，钢丝网覆盖整个观众厅墙面。声学设计结合建筑方的想法，把声学材料布置在钢丝网后面，侧墙和后墙的做法为钢丝网后布置GRG（面密度40 kg/m2）扩散造型，构造节点见图16（摘自室内施工图）。对钢丝网+GRG（面密度40 kg/m2）扩散造型进行了声学性能检测，从测试结果来看，金属网+GRG扩散造型的性能和GRG扩散造型声学性能类似，具体吸声系数参见图8。钢丝网的厚度等因素需要结合使用的大小来确定。

现场测试也未发现金属共振音产生。

但是大面积钢丝网使用时，需要考虑到观众人为碰触钢丝网发出的声响。

大剧场试运行的过程中，成功举办各类演出近二十场，演出类型囊括众多舞台艺术形式，包括民族歌剧、交响乐、音乐剧、话剧、芭蕾舞剧等，演出的声音效果得到各演出团队和观众的赞赏。总体来说，大剧场的声学设计满足功能需要。