王尚岱，陳 陽（上海建科工程咨詢有限公司， 上海 200032）

0 引 言

上海藝海劇院始建于 2001 年，地處上海市靜安區(qū)江寧路與康定路交匯處，緊鄰靜安體育中心，是當(dāng)時(shí)一座較為完善的藝術(shù)劇院。劇院名為“藝?！?，寓“藝術(shù)海洋、海納百川”之意。本次修繕工程緣起于第十二屆中國藝術(shù)節(jié)籌備工作。經(jīng)上海文廣演藝集團(tuán)選報(bào)，上海市委宣傳部評(píng)選，藝海劇院被確認(rèn)為第十二屆中國藝術(shù)節(jié)演出場館，因而需要接受全面修繕工作以提升品質(zhì)。

1 項(xiàng)目概況

上海藝海劇院建筑原為上海市文化大廈的 6 層裙房。上海市文化大廈由華東建筑設(shè)計(jì)研究院于 1998 年擔(dān)任設(shè)計(jì)工作，并于 2001 年建成，坐落于上海市靜安區(qū)江寧路與康定路交匯處，由高 24 層的辦公塔樓主樓與高 6 層的裙房構(gòu)成，建筑高度為 93.1 m（不含機(jī)房、水箱等各類設(shè)備用房），裙房高度為 28.3 m，總建筑面積為 38 334 m2。主樓地下 1 層，局部 2 層。

經(jīng)過 17 年的運(yùn)營，上海藝海劇院內(nèi)的機(jī)械設(shè)備、安防設(shè)施等逐步落后于當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)，其室內(nèi)外裝修、建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、設(shè)備管路管道等都出現(xiàn)一定程度的老損，部分屋面板因長期受到風(fēng)吹日曬而出現(xiàn)滲漏情況。為提升上海藝海劇院整體硬件品質(zhì)，緊跟話劇類劇院先進(jìn)技術(shù)的時(shí)代步伐，同時(shí)更好地體現(xiàn)上海藝海劇院的特色，最終決定對(duì)上海藝海劇院進(jìn)行提升修繕。

上海藝海劇院在本次修繕后，大劇場的使用功能將得到全面提升，主要在安全性、舒適性、專業(yè)性和科學(xué)性方面提升觀眾的感受度。從材料選型到設(shè)備安裝，全方位提升安防、消防系統(tǒng)的安全防范水平。舞臺(tái)設(shè)備和控制系統(tǒng)更新?lián)Q代，整體升級(jí)演出效果，滿足劇團(tuán)更多的專業(yè)藝術(shù)追求，帶給觀眾更極致的視聽音畫體驗(yàn)。根據(jù)上海藝海劇院十幾年的運(yùn)營情況，改善、整合與優(yōu)化其功能配置，以便更好地發(fā)揮其使用功能。

對(duì)上海藝海劇院改造前的情況分析如下。

（1）藝海劇院觀眾廳可容納 1 066 位觀眾，其中樓座321 座、池座 735 座。后部觀眾廳容積約為 5 300 m3，前端舞臺(tái)空間容積約為 11 000 m3。

（2）廳內(nèi)建筑尺寸：池座長 26.5 m、寬 24 m、平均高 10 m。

（3）觀眾席為全臺(tái)階形式。池座設(shè)座位 20 排，樓座設(shè)座位 8 排。

（4）池座最后一排距離視點(diǎn)約 25 m，以滿足國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于話劇、戲劇場觀眾席距離視點(diǎn)不超過 28 m 的要求。

（5）樓座最后一排距離視點(diǎn)約 29 m，略大于國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于話劇、戲劇場觀眾席距離視點(diǎn)不超過 28 m 的要求。末排視角約 17°，滿足鏡框式舞臺(tái)的樓座后排視角宜≤30° 的要求。

（6）樓座下空間高深比 3 525 mm∶4 872 mm≈1∶1.38，＜1∶1.20，未滿足規(guī)范要求。

（7）觀眾席前部設(shè)有升降樂池，平均橫向開口尺寸寬度約為 12 m，縱向開口寬度約為 3.6 m，樂池開口面積為 43 m2。

（8）舞臺(tái)包括主舞臺(tái)、后舞臺(tái)和左右側(cè)舞臺(tái)。

（9）主舞臺(tái)柵頂標(biāo)高 24.6 m，3 層天橋，標(biāo)高分別為：8.1 m、10.9 m、15.3 m。

（10）劇場 3 組聲橋主擴(kuò)線陣列揚(yáng)聲器設(shè)于臺(tái)口前部天花內(nèi)，為暗藏式。

（11）音控室、燈控室均設(shè)置在池座后區(qū)的中央。

2 建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)

2.1 聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)

劇院觀眾廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)要確保整個(gè)觀眾席區(qū)域具有合適的響度、早期側(cè)向反射聲、混響時(shí)間和清晰度，并應(yīng)使舞臺(tái)上具有合適的聲支持度。演出時(shí)，觀眾廳及舞臺(tái)內(nèi)不得出現(xiàn)回聲、聲聚焦、顫動(dòng)回聲等可識(shí)別的音質(zhì)缺陷。劇場設(shè)備噪聲和外界環(huán)境噪聲不得對(duì)劇場內(nèi)的音質(zhì)產(chǎn)生干擾[1]。為此，在綜合考慮改造后藝海劇院規(guī)模和使用功能的基礎(chǔ)上，設(shè)定了建聲技術(shù)指標(biāo)（見表1）。

表1 本項(xiàng)目各主要用房音質(zhì)參數(shù)要求表

2.2 觀眾廳體型分析

廳堂中直達(dá)聲與反射聲的空間和時(shí)間分布狀況極大程度上決定了最終的音質(zhì)效果。一個(gè)良好的觀眾廳體形和表面的聲學(xué)性質(zhì)可以保證廳內(nèi)聲場時(shí)間和空間的均勻分布，也就決定了廳堂的優(yōu)良音質(zhì)效果[2]。語言清晰度和親切感主要與直達(dá)聲后 50 ms 以內(nèi)接收到的反射聲息息相關(guān)；音樂明晰度與直達(dá)聲后 80 ms 以內(nèi)接收到的反射聲相關(guān)聯(lián)；直達(dá)聲與強(qiáng)反射聲的時(shí)間差＞50 ms（即聲程差不應(yīng)超過 17 m）的強(qiáng)反射聲更容易被人耳分辨，形成聲音在聽覺上的不連貫性；直達(dá)聲與強(qiáng)反射聲的時(shí)間差＞100 ms（聲程差不應(yīng)超過 34 m）的強(qiáng)反射聲會(huì)被人耳分辨，形成回音[3]。以下是根據(jù)對(duì)藝海劇院觀眾廳進(jìn)行聲線分析以評(píng)估觀眾廳體形對(duì)早期反射聲的影響。

首先，對(duì)側(cè)墻平面進(jìn)行聲學(xué)分析。分析結(jié)果表明，劇場墻面反射聲在觀眾席主體區(qū)域分布連續(xù)且均勻，但觀眾區(qū)中心區(qū)域的前 4 排座位的早期反射聲主要從臺(tái)口八字墻前區(qū)反射而來，而這部分反射面面積較小，反射聲分散角度較大，致使中心區(qū)域的前區(qū)獲得的反射聲能量略低，因而需要從頂部進(jìn)行補(bǔ)充。

其次，對(duì)吊頂面進(jìn)行聲學(xué)分析。分析結(jié)果表明，劇場頂面反射聲在觀眾席主體區(qū)域分布連續(xù)且均勻，但部分反射聲與直達(dá)聲聲程差已達(dá)到 38 m，容易被聽覺敏感的觀眾察覺，因而需要加強(qiáng)反射聲表面聲學(xué)的微擴(kuò)散處理。

最后，對(duì)側(cè)墻突出面進(jìn)行聲學(xué)分析。分析結(jié)果表明，側(cè)墻造型下方的水平突出面向觀眾席進(jìn)行了側(cè)向反射聲的補(bǔ)充，特別是部分反射聲進(jìn)入樓座下方空間，對(duì)音控室、樓座下方的觀眾非常有利，但遺憾的是，部分反射聲與直達(dá)聲聲程差達(dá)到 19 m，容易被聽覺敏感的觀眾察覺，因而需要加強(qiáng)反射聲表面聲學(xué)的微擴(kuò)散處理。

2.3 用材介紹

在裝飾設(shè)計(jì)階段中，劇場裝飾的構(gòu)造和其用料是影響音質(zhì)的關(guān)鍵因素。

（1）觀眾廳吊頂。吊頂在完成后應(yīng)成為一個(gè)封閉面，以免產(chǎn)生耦合效應(yīng)。根據(jù)建聲設(shè)計(jì)理論計(jì)算，要求天花選取面密度≥40 kg/m2的板材。板材可選擇厚度最小為 25 mm 的玻璃纖維增強(qiáng)石膏（Glass Fiber Reinforced Gypsum，GRG）或玻璃纖維增強(qiáng)混凝土（Glass Fiber Reinforced Concrete，GRC），A 級(jí)防火；或者其他同等面密度的板材。

（2）樓座下方吊頂。觀眾廳樓座下吊頂采用水泥壓力板或雙層厚度為 12 mm 的石膏板，結(jié)合厚度為 25 mm的 GRG 板（面密度≥40 kg/m2）吊頂完成面的組合形式。這樣既可以避免樓座送風(fēng)管道噪聲對(duì)池座區(qū)域進(jìn)行噪聲干擾，又可以達(dá)到聲學(xué)對(duì)吊頂完成面面密度的要求。

（3）觀眾廳側(cè)墻。通過理論計(jì)算，本劇場側(cè)墻墻面無需吸聲處理，建議采用厚度為 20 mm 的 GRG 板材，墻面面密度為≥30 kg/m2?；⌒卧煨蛪γ鎽?yīng)當(dāng)充分考慮聲擴(kuò)散處理。聲學(xué)建議結(jié)合室內(nèi)設(shè)計(jì)，在墻面設(shè)計(jì)凹凸或曲面造型，有助于觀眾廳內(nèi)聲場的擴(kuò)散。

（4）觀眾廳后墻。通過理論計(jì)算，本劇場后墻墻面100 m2需要進(jìn)行吸聲處理，吸聲材質(zhì) 2 選 1：預(yù)制 GRG 穿孔板材（吸聲與聲擴(kuò)散相結(jié)合形式）、A 級(jí)防火吸聲織物軟包吸聲板。

（5）觀眾廳欄板面。聲學(xué)建議欄板面做成擴(kuò)散造型，微擴(kuò)散凹凸起伏控制在 50 mm 以內(nèi)。

（6）觀眾廳地面。聲學(xué)設(shè)計(jì)要求地板選料為貼實(shí)材料或?qū)⒛君埞强涨粌?nèi)填實(shí)，以免因地板共振而吸收低頻。

（7）觀眾廳座椅。在保證舒適的基礎(chǔ)上，要求座椅的吸聲系數(shù)、吸聲量在聲學(xué)控制許可指標(biāo)范圍內(nèi)。

（8）舞臺(tái)地面。舞臺(tái)地面的制作方法應(yīng)與舞臺(tái)的機(jī)械工藝充分結(jié)合。

（9）樂池。樂池必須在兩側(cè)墻和部分后墻的縮進(jìn)部位進(jìn)行一些吸聲處理。吸聲材料是厚度為 18 mm 的木穿孔吸聲板，后襯厚度為 100 mm 的吸聲空腔，吸聲空腔內(nèi)再填入厚度為 100 mm、密度為 40kg/m3的離心玻璃棉（外包玻璃絲布）。吸聲面積約占側(cè)墻面面積的 1/3～1/2，且分布均勻。

（10）舞臺(tái)墻體。重點(diǎn)是舞臺(tái)的吸聲，其做法如下：自地面上 3 m 以內(nèi)的墻面采用 25 mm 木絲板（表面噴涂水性涂料）＋75 系列輕鋼龍骨，龍骨內(nèi)填入密度為 40 kg/m3的離心玻璃棉（外包玻璃絲布）；3 m 以上至 2 層天橋以下的墻面采用厚度為 12 mm 的穿孔纖維水泥板（Fiber Cement Board，F(xiàn)CB）/石膏板（穿孔率P≥20%，孔徑約10 mm，表面涂刷黑色水性涂料）＋75 系列輕鋼龍骨，龍骨內(nèi)填入厚度為 100 mm、密度為40 kg/m3的離心玻璃棉（外包玻璃絲布）。

（11）面光橋。面光橋的長條內(nèi)壁面有可能引起不良聲反射，應(yīng)當(dāng)在面光天橋內(nèi)壁面進(jìn)行吸聲處理。

（12）音響橋。主音箱室位于臺(tái)口前上方，其內(nèi)壁面應(yīng)做吸聲層，聲輻射口采用全頻透聲優(yōu)良的音響布包蒙。

（13）觀眾廳臺(tái)口八字墻音響室。應(yīng)考慮對(duì)臺(tái)口八字墻音響室內(nèi)墻面和吊頂進(jìn)行吸聲處理。

（14）觀眾廳聲閘。采用雙道門聲閘，要求整體隔聲性能 RW≥50 dBA，對(duì)聲閘內(nèi)墻面進(jìn)行吸聲處理。

（15）控制室。聲控室地面采用架空防靜電活動(dòng)底板，吊頂材料為玻纖吸聲板/礦棉吸聲板，后墻面實(shí)貼厚度為 25 mm 的阻燃裝飾吸聲板。

3 聲學(xué)計(jì)算機(jī)模擬

3.1 模擬方法

聲場的計(jì)算機(jī)模擬是通過建立實(shí)際廳堂的數(shù)學(xué)模型，然后按幾何聲學(xué)法則來模擬聲波在廳堂內(nèi)的傳播規(guī)律。本項(xiàng)目采用的聲學(xué)模擬軟件 ODEON14.0 兼有聲像法和聲線法的功能，并可采用 Lambert 散射算法，使得模擬的過程更加逼真，計(jì)算的結(jié)果也更加接近實(shí)測(cè)值。

3.2 模擬結(jié)果

模擬計(jì)算結(jié)果表明：RT（中頻）的平均值為 1.15 s，EDT（中頻）為 1.14 s，Gmid為 3.3，G125為 4.9，C80,3為4.5，清晰度 D50為 0.53，LFE4為 0.187。除此以外，未發(fā)現(xiàn)明顯的聲共振、聲聚焦等音質(zhì)缺陷。

通過分析觀眾廳室內(nèi)音質(zhì)計(jì)算機(jī)的模擬計(jì)算結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，RT（中頻）、EDT（中頻）、LFE4、D50等主要音質(zhì)參量的模擬計(jì)算結(jié)果基本符合建聲設(shè)計(jì)的目標(biāo)值。

4 建筑聲學(xué)測(cè)量

在完成劇院整體項(xiàng)目改造后，對(duì)其內(nèi)部進(jìn)行空?qǐng)鰰r(shí)的聲學(xué)性能測(cè)試。主要測(cè)試數(shù)據(jù)，見表2。

表2 劇場測(cè)試結(jié)果表

對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，具體如下。

（1）在空?qǐng)鰲l件下混響時(shí)間及其頻率特性是一項(xiàng)極為重要的音質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)。測(cè)試結(jié)果表明，觀眾廳的空?qǐng)鲋蓄lT30約為 1.20 s，符合建聲設(shè)計(jì)目標(biāo)值。進(jìn)一步觀察分析混響時(shí)間的頻率特性：高頻 T30由于受到空氣吸聲的影響有一定的下降，低頻 T30值相對(duì)于中頻 T30值有一定提升。

（2）分析明晰度的測(cè)量結(jié)果，可得出廳內(nèi)音樂明晰度較高，音樂細(xì)節(jié)的可辨識(shí)度較高。

（3）語言清晰度達(dá)到了大于設(shè)計(jì)值要求的 0.58，說明廳內(nèi)觀眾能較好識(shí)別語言聲音。

（4）從聲學(xué)上來說，親切感較大程度上取決于初始時(shí)延間隙，該劇場測(cè)得的初始時(shí)延間隙值為 25 ms，而目前國際上最好的劇場中池座中心位置初始時(shí)延間隙范圍為15 ms～30 ms，該劇場的初始時(shí)延間隙值在該范圍內(nèi)。

（5）聲場力度、側(cè)向反射系數(shù)、雙耳特性指數(shù)都符合國際上較好劇院的要求。

測(cè)試結(jié)果表明，前期設(shè)計(jì)過程中聲學(xué)設(shè)計(jì)合理，無明顯的音質(zhì)設(shè)計(jì)缺陷和聲學(xué)計(jì)算失誤。后期改造過程中廳內(nèi)主要音質(zhì)參量的把控符合設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié) 語

針對(duì)上海藝海劇院改造項(xiàng)目存在的種種困難和限制，聲學(xué)設(shè)計(jì)師量身定制了各種專業(yè)的設(shè)計(jì)理念及方法，如期完成了聲學(xué)設(shè)計(jì)任務(wù)、達(dá)到了聲學(xué)設(shè)計(jì)目標(biāo)。聲學(xué)計(jì)算機(jī)模擬和建筑聲學(xué)測(cè)量結(jié)果顯示，改造后劇院的混響時(shí)間等主要聲學(xué)參量均滿足聲學(xué)設(shè)計(jì)要求，可為未來演出營造良好的建聲環(huán)境。

由于受到原有建筑條件等原因的限制，藝海劇院的聲學(xué)性能未能得到進(jìn)一步提高與改進(jìn)。誠然，聲學(xué)設(shè)計(jì)在劇場的設(shè)計(jì)中有著舉足輕重的地位，但聲學(xué)性能并不是劇場的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在盡量提升聲學(xué)性能的同時(shí)，如何保證劇院的其他功能和需求，如燈光的需求、舞美的需求、觀眾的視覺體驗(yàn)等，也都值得進(jìn)一步去研究和探索。