王靜波

同濟大學建筑設(shè)計研究院（集團）有限公司

海峽文化藝術(shù)中心位于福州市馬尾新城閔江江畔，項目采納芬蘭Pesark建筑事務(wù)所的競賽中標方案，建筑由五幢形似茉莉花瓣的場館組成，分別為700座多功能廳、1 700座歌劇廳、1 000座音樂廳、藝術(shù)展覽廳和影院中心，通過中央文化大廳和上部的屋頂平臺連接。項目建筑面積為15.7萬m2，于2015年5月開工，歷經(jīng)三年多的建設(shè)，2018年8月主體完工，歌劇廳和音樂廳于2018年10月開業(yè)演出。

1 音樂廳

1.1 建筑內(nèi)部形態(tài)布局及室內(nèi)聲學考慮要點

1000座音樂廳用于各類音樂演出，包括大型交響樂、管風琴音樂、室內(nèi)樂、器樂合奏獨奏，兼顧電子合成音樂、使用輕度擴聲系統(tǒng)的音樂演出等。演奏臺面積足夠大，可容納超過110名樂師的大型樂隊，后方設(shè)有若干排座席區(qū)，兼做合唱席。此區(qū)域上方的外圍護結(jié)構(gòu)內(nèi)設(shè)置了懸挑，且下部有結(jié)構(gòu)支撐的管風琴室及其附屬用房。觀眾區(qū)域為環(huán)繞演奏臺的葡萄園式（Vineyard）布局，這種音樂廳最顯著的特征就是每一區(qū)域的觀眾均能接收到無遮擋的直達聲，而舞臺附近和每一區(qū)域前端的“矮墻”則為樂師及觀眾提供了足夠強的早期反射聲，觀眾與舞臺樂師之間聲學及視線上的親切感自然地建立了起來。

除了分隔每一塊觀眾區(qū)、向下傾斜的“矮墻”外，圍合觀眾廳空間的墻面均為曲率半徑55m左右球面的一部分，猶如大朵的“花瓣”環(huán)繞在觀眾區(qū)上方，這些向外凸出、向下傾斜的曲面墻體將產(chǎn)生足夠合適的早期側(cè)向反射聲覆蓋到觀眾區(qū)。音樂廳下部墻面之間的寬度約21m，上部墻面之間約28m，距離較窄，能為觀眾區(qū)提供較強的早期反射聲，從而使整個觀眾廳內(nèi)具有優(yōu)良的樂聲明晰度和清晰度。

為了獲得足夠長的混響時間，合適的聲學容積是必須的，以滿足交響樂和管風琴音樂會（需要較強的后期空間響應(yīng)）演出所需要的聲學條件；同時也需要足夠強的早期反射聲，以獲得較高的明晰度，確保清晰的音樂表達和明晰的樂聲。

對于中型音樂廳，聲學容積隨著座位數(shù)的減少相應(yīng)地減小，但座位數(shù)減少到一定程度，容積的減小趨緩，甚至不再減小，這主要取決于音樂廳的使用功能定位。對于人數(shù)較少的音樂廳，需要更高的單人容積來平衡較高的響度，尤其是對于有大型交響樂隊演出的音樂廳。為了避免大型交響樂隊演出時，過強的響度影響到音樂家們的演奏效果從而影響整個樂隊演奏的聲音平衡，如低音、打擊樂器等的聲音會輕易地壓倒弦樂的聲音，需要首先考慮廳內(nèi)合適的聲學容積，表1即為若干大型和中型音樂廳的聲學容積等參數(shù)。

表中1～3為19世紀經(jīng)典音樂廳范例；4為音質(zhì)優(yōu)異的古典鞋盒式音樂廳，其聲學效果在Beranek的《Concert Halls and Opera Houses》一書中[1]列在“優(yōu)秀”一組，但正如書中提到的指揮家們的觀點，對于大型交響樂隊來說，其容積太??；5為世界首例葡萄園式音樂廳；6～10為美國Artec聲學顧問公司所設(shè)計的大中型音樂廳的成功典范，帶有鮮明的Artec聲學設(shè)計特征，除第10項外，其余音樂廳的側(cè)墻均設(shè)有耦合空間或頂部設(shè)有可升降的吊頂。除上述這些音樂廳外，當今建造的音樂廳，特別是有大型交響樂演出功能的音樂廳，都擁有較大的容積，同時聲學方面具有可調(diào)整的措施，以滿足不同音樂作品、不同演出內(nèi)容、不同演出形式（自然聲或輕度擴聲系統(tǒng)）對室內(nèi)聲學的要求，即具有廣泛的適用性。

音質(zhì)效果優(yōu)異的音樂廳，舞臺演奏家們能夠聽清自己演奏樂器的聲音、聽清其他樂師演奏的聲音，并且能夠聽到、感受到音樂廳空間的聲學響應(yīng)；對于聽眾而言，能夠聽到自然、清晰、平衡、響度合適的聲音，且不同座位區(qū)域有一致的音質(zhì)效果。對于中型音樂廳，控制好合適的響度，對于大型樂隊的演出效果尤為重要。

海峽文化藝術(shù)中心音樂廳聲學容積為17 000m3，每座容積為17m3。在上部花瓣狀曲面墻的建筑圍護墻體外設(shè)置了數(shù)量足夠的電動聲學簾幕，以調(diào)整廳內(nèi)的混響時間和其他聲學參數(shù)，滿足不同音樂作品、自然聲或擴聲系統(tǒng)使用狀態(tài)下的音樂演出要求，使該音樂廳具有聲學意義上的廣泛適用性。對于音樂廳的主要使用功能，滿場中頻混響時間一般要求如下：

1.6～1.8s：小規(guī)模的管弦樂及器樂獨奏表演；

1.8～2.0s：大型交響樂；

≥2.0s：管風琴音樂；

≤1.6s：使用擴聲系統(tǒng)的音樂演出。

音樂廳頂部在鋼結(jié)構(gòu)屋架下設(shè)置了視覺不可見的聲學頂，聲學頂下方懸掛了若干球切面狀的聲反射體，其中舞臺上空有5只大的聲反射體，各自的高度及傾斜角度可自由調(diào)整，能夠為不同規(guī)模的樂隊、不同音樂類型的演出提供最合適的聲學條件，幫助演奏家建立良好的聽聞環(huán)境，同時也為觀眾區(qū)提供早期反射聲。其余32只聲反射體分布在觀眾區(qū)域上空，較小的球切面聲反射體能夠為觀眾區(qū)域提供均勻的早期反射聲，這些球切面聲反射體同時也作為觀眾廳內(nèi)的照明燈具。

1 外景鳥瞰

2 音樂廳平面圖

3 音樂廳剖面圖

池座區(qū)域的矮墻及上部的花瓣狀墻面均采用定制設(shè)計的陶瓷板，固定于GRG基層板上，足夠厚實牢固，起到有效的聲反射作用。環(huán)繞舞臺及觀眾區(qū)的墻面，能夠提供有效早期反射聲及早期側(cè)向反射聲的部位，主要分布在各塊面墻體的中部特定區(qū)域，這樣一來，矮墻及上部花瓣狀墻體傾斜角度的改變，只會導致有效聲反射塊面上下平移。對于能夠向觀眾區(qū)域提供早期反射聲的墻體部位采用平整、光滑的面，以形成更好的定向聲反射作用，使聽眾能夠更好地感受到音質(zhì)的明晰度、清晰度及環(huán)繞感和聲音的現(xiàn)場感等空間響應(yīng)效果。

4 音樂廳內(nèi)景

所有這些“矮墻”和“花瓣”塊面中的特定區(qū)域起到向觀眾區(qū)域提供有益的早期反射聲的作用，但也要考慮產(chǎn)生后期反射聲的部位，特別是回聲出現(xiàn)的可能性。對于存在長延時反射聲的塊面部位，需要做適當?shù)奈U散處理，但也要避免過度的聲擴散處理對室內(nèi)音質(zhì)效果的負面影響。

上部花瓣狀墻體的頂部與聲學頂之間為垂直的建筑圍護墻體，表面進行水泥砂漿抹平處理，形成良好的聲學反射面。墻體與聲學頂交界處設(shè)置垂直升降的聲學簾幕，簾幕前端設(shè)置木飾面裝飾效果的金屬格柵。頂部視覺上不可見的聲學頂為足夠厚實且固定在一起的多層石膏板，起到有效的聲反射作用，空調(diào)和消防風管等設(shè)備均設(shè)置在聲學頂與結(jié)構(gòu)屋面之間，以避免產(chǎn)生不必要的負面聲學效應(yīng)。

觀眾廳與演奏臺地面均為木地板，演奏臺木地板的硬度和光滑度合適，以便于大提琴和低音提琴的支撐，避免打滑。同時，演奏臺木地板的做法應(yīng)具有較好的聲音反射共鳴，有利于聲音的成長，避免聲音被吸收。演奏臺周邊的墻體為厚實、光滑的復合竹木板，并設(shè)有木飾面效果的裝飾格柵，格柵后設(shè)有可水平移動的聲學簾幕，可根據(jù)演出的節(jié)目內(nèi)容或使用方式進行調(diào)整。

5 音樂廳墻面陶瓷板細部

6 音樂廳墻面典型聲線分析

1.2 竣工后聲學測試

筆者及其聲學團隊于2018年9月11日對音樂廳進行了竣工后空場聲學測試，并于2019年3月20日進行了空場和滿場的聲學測試。滿場聲學測試安排在2019年3月20日晚上的鋼琴獨奏音樂會，聲學簾幕根據(jù)演出的內(nèi)容設(shè)置在特定的位置，并在下午的空場及晚上的滿場聲學測試中保持不變。滿場測試時，觀眾區(qū)的上座率約為40%。部分聲學指標的測試結(jié)果見表2。

中頻混響時間的空場可調(diào)幅度為0.7s，整個頻率范圍內(nèi)均有較大的可調(diào)幅度，相對平坦的混響時間頻率特性非常符合音樂作品所要求的明晰、準確的音質(zhì)效果。與較為流行的觀念相反，低頻混響時間偏長，會造成音質(zhì)的失真，即低頻聲染色現(xiàn)象，使得聲音模糊。

明晰度C80、聲場強度G及側(cè)向能量因子LF（80）均與設(shè)計預期值吻合，其中聲場強度G遠高于筆者負責聲學設(shè)計的與本廳座位數(shù)量接近的其他中型音樂廳（如西安音樂學院音樂廳、中國音樂學院音樂廳）。這些聲學參數(shù)在很大程度上與本廳傾斜的墻體有關(guān)，特別是較高的聲場強度。這也從另一個角度說明，本廳聲學設(shè)計考慮相對較大的容積，既是為了達到較長的混響時間和空間響應(yīng)，同時也是為了避免大型交響樂隊演出時過高的響度所帶來的負面影響。

室內(nèi)聲學方面的可調(diào)整特性是本音樂廳最顯著的特征，其客觀室內(nèi)聲學指標變化幅度較大，與聲學設(shè)計的預期目標完全吻合。近20年來，境外新建的許多音樂廳都具備聲學上可變的特性，以滿足不同演出內(nèi)容及使用方式對室內(nèi)聲學的要求。

2 歌劇廳

2.1 建筑內(nèi)部形態(tài)布局及室內(nèi)聲學考慮要點

1700座歌劇廳采用了自由形態(tài)的馬蹄形平面，相對平緩的池座區(qū)域兩側(cè)和后部設(shè)置了分區(qū)，使池座區(qū)域的建筑平面布局在形式上更為豐富。觀眾廳設(shè)有兩層樓座，并向舞臺方向延伸，在視覺上形成了很強的圍合感，營造出視覺和聲學上獨特的親切感（Intimacy）。親切感是演藝建筑最為重要的特質(zhì)和核心要素，能夠加強演員與觀眾、觀眾與觀眾之間的交流，國際上不少近年來新建的、廣受贊譽的歌劇院，無一例外地繼承了傳統(tǒng)歌劇院的這一特質(zhì)。

與傳統(tǒng)歌劇院相比，近十幾年新建的歌劇院，如挪威奧斯陸國家歌劇院、丹麥歌本哈根歌劇院等均具有混響時間較長的特征，即混響時間適度，同時又具有較高的明晰度和清晰度。

觀眾廳需考慮合適的聲學容積，以達到混響時間的指標要求，有效聲學容積由兩部分組成，即視覺上可見的頂部聲反射板下部的容積，以及聲反射板與結(jié)構(gòu)樓板下、視覺上不可見的聲學吊頂之間的容積。海峽文化藝術(shù)中心歌劇廳的觀眾廳有效聲學容積約為14 500m3，每座容積為8.5m3，中頻滿場混響時間的設(shè)計目標值為1.5s，滿足以自然聲演出的歌劇及其他音樂類演出的要求。對于使用擴聲系統(tǒng)的演出，裝飾吊頂上部周邊墻面設(shè)置了數(shù)量合適的電動聲學簾幕，以調(diào)整廳內(nèi)的混響時間及其他相關(guān)參數(shù)。

均勻覆蓋到所有池座和樓座觀眾區(qū)、足夠強的早期反射聲有益于獲得較高的明晰度，直達聲后80ms內(nèi)到達的早期反射聲（對于語言來說是50ms）被人耳整合到直達聲的聲能量中，有助于提高語言可懂度和增強表演者聲音的現(xiàn)場感。臺口區(qū)域及觀眾區(qū)域墻面、樓座欄板端面均與建筑師在設(shè)計階段密切合作，進行了優(yōu)化考慮。

表1 若干大型和中型音樂廳的聲學容積

表2 音樂廳聲學測試結(jié)果

7 歌劇院平面圖

8 歌劇院剖面圖

9 歌劇院內(nèi)景

10 聲線跟蹤法顯示特定塊面的早期反射聲覆蓋區(qū)域

11 歌劇廳內(nèi)景

12 歌劇廳墻面陶瓷片細部

表3 歌劇院聲學測試結(jié)果

臺口部位（P1/P2/P3）需要整合聲學反射面、揚聲器和演出燈光位置等諸多因素，由于靠近聲源，臺口區(qū)域的墻面是歌劇院最重要的聲學區(qū)域之一。側(cè)向挑臺前端面（F1/F2/F3）、側(cè)向底部面（U1/U2/U3）和聲學凸出塊面（B1/B2/B3）均按照聲學要求進行了優(yōu)化，側(cè)向挑臺前端面之間的平均距離在21m內(nèi)，以產(chǎn)生較強的早期反射聲。

升降樂池上空的吊頂設(shè)置在距離舞臺臺面13m高的位置，起到有效的聲反射作用，將舞臺上的聲音反射到觀眾廳的大部分區(qū)域，同時也為樂池內(nèi)的演出提供反射聲的支持。觀眾廳上空的吊頂聲反射體設(shè)置在距離舞臺面標高16m的位置，早期聲音部分被反射回觀眾區(qū)，部分透過到達上部的空間，將上部的空間藕合到觀眾廳的空間內(nèi)。

觀眾廳側(cè)墻、后墻及樓座欄板面均由8mm厚花瓣狀的陶瓷片組成，固定在GRG基層板上，均起很好的聲反射作用，具有特定肌理的陶瓷片按照一定方式排列，高頻具有很好的擴散作用，避免光滑的陶瓷片表面使得聲音過于生硬刺耳。

視覺上的裝飾天花與結(jié)構(gòu)頂板之間的墻體設(shè)置了可垂直升降的聲學簾幕，沿臺口墻面、側(cè)墻及后墻布置，這些既是觀眾廳內(nèi)除座椅外主要的吸聲類材料，也是可變聲學的措施。

2.2 竣工后聲學測試

筆者及其聲學團隊于2018年9月11日進行了竣工后空場聲學測試，并于2019年3月20日進行了空場和滿場的聲學測試。表3為3月20日空場及滿場測試的結(jié)果，考慮到當天晚上的演出為綜藝節(jié)目并使用了擴聲系統(tǒng)，頂部側(cè)墻聲學簾幕設(shè)置在一定的位置，并保持空場、滿場均不變的狀態(tài)。

滿場測試時觀眾廳的上座率約為60%，中頻空場混響時間較滿場約長0.1～0.15s，測試結(jié)果與設(shè)計值吻合。歌劇廳的側(cè)墻、后墻及樓座欄板均為特殊定制的8mm厚花瓣狀陶瓷片，固定于GRG基層板上，均為聲反射類的材質(zhì)，高頻部分（大于8kHz）具有散射作用。廳內(nèi)除座椅外，唯一的吸聲材料就是裝飾吊頂上部周邊墻面處的聲學簾幕，考慮了足夠合適的安裝條件，簾幕全頻帶范圍內(nèi)均有很好的聲學性能，可以作為常態(tài)化使用的聲學裝置。當所有簾幕收起時，廳內(nèi)的滿場混響時間將略長于此次測試結(jié)果。

歌劇廳具有較長混響時間的特征尤其適合以自然聲為主的音樂類演出，如舉辦交響音樂會，舞臺上設(shè)置了樂罩，觀眾廳的混響時間及聲場強度等參數(shù)均有一定程度的提高。同時，裝飾吊頂上部周邊墻面的聲學簾幕收起，綜合來看，預計觀眾廳的中頻滿場混響時間將會提升0.15～0.25s，即觀眾廳的中頻滿場混響時間可達到1.7～1.8s，同時其他聲學參數(shù)也有一定程度的改變，能夠更好地滿足以自然聲為主的音樂演出，特別是大型樂隊演出，如交響音樂會。而對于使用擴聲系統(tǒng)的綜合文藝演出活動，展開頂部墻面周邊的聲學簾幕將有助于提高觀眾廳內(nèi)的語言清晰度，以及獲得更加合適的響度及音質(zhì)的平衡感。

3 結(jié)語

演藝建筑設(shè)計是一項多專業(yè)的協(xié)同工作，聲學專業(yè)應(yīng)從建筑方案階段就深入其中，將聲學設(shè)計的理念和具體措施完整地融入建筑設(shè)計中，這就要求聲學顧問與建筑師密切協(xié)作。筆者非常高興能夠得到此項目芬蘭原創(chuàng)主建筑師的推薦及業(yè)主的信任，參與到芬蘭和中國建筑師團隊共同設(shè)計的這一大型演藝建筑工程中。演藝建筑的內(nèi)部演藝空間應(yīng)該是獨一無二的，需要考慮內(nèi)部建筑形態(tài)布局、界面聲學優(yōu)化、材料運用及聲學要素、可變聲學措施等多方面因素，緊密配合建筑師尋求最佳的建筑與聲學完美結(jié)合的方案，并在整個設(shè)計建造過程中對與聲學相關(guān)的問題進行充分溝通和討論，尋求可靠、穩(wěn)妥且富有創(chuàng)新的解決方案。音樂廳、歌劇院一類演藝廳堂的室內(nèi)聲學設(shè)計，總的來說依賴設(shè)計者對所設(shè)計廳堂的功能與聲學品質(zhì)要求的理解、實際工程經(jīng)驗、專業(yè)視野和正確判斷，是一項細致而周密的工作。

客觀評價一座音樂廳或歌劇院的室內(nèi)音質(zhì)，應(yīng)在建成后相當長的一段時間內(nèi)聽取各方人士的意見，包括熟悉世界各地不同音樂廳或歌劇院特點的樂隊指揮、演奏家、專業(yè)的音樂鑒賞家和評論家，以及有很好音樂素養(yǎng)的觀眾。結(jié)合所有反饋意見，與音樂廳、歌劇院的管理者和技術(shù)人員對現(xiàn)有聲學設(shè)施進行有針對性的調(diào)整，更好地滿足不同類型的演出。這些是聲學顧問在場館投入使用后的一段時間內(nèi)仍需要進行的工作。