沉浸式特效影院工程的关键建筑技术

(中广电广播电影电视设计研究院 音视频室，北京 100045)

1 概述

本刊2019年第10期已刊登笔者的《沉浸式特效影院工程的关键工艺技术》一文，已针对沉浸式特效影院项目涉及的画面、声音、动感及特效等关键工艺技术进行专门阐述，但沉浸式特效影院工艺和建筑形式均特殊，属于新兴的一类影院工程，除专业系统外，特效影院观影效果的实现需声学、建筑、结构、电气、暖通、装饰等多专业的配合，可借鉴的经验及案例少，特别是项目建设前期均为土建设计牵头，在没有工艺设计或技术咨询指导的情况下，往往令土建各专业设计无从下手，经常出现建成后的建筑使用功能不满足和工艺条件不满足等问题，本文将针对沉浸式特效影院的关键建筑技术进行论述。

2 建筑关键技术

2.1 建筑空间技术

特效影院建筑除满足建筑功能外，更要满足特效影院观影功能，建筑空间确定是重点。

2.1.1确定观众容量

相对常规影院，特效影院更加追求观影期间声音画面的包容感、感官刺激以及特殊银幕形式，其座位尺度、排间距、起坡等建筑技术指标均较常规影院大，导致特效影院观众容量一般只能做到几十人到300多人，少数超大球幕影院和巨幕影院观众数可以达到400～500人左右。建筑设计确定观众容量的时候，在考虑运营对观众人数诉求前提下，需充分考虑特效影院的观影体验感，否则建筑面积过大的影院，日后空座率高且部分座席观影效果较差，将事与愿违。同时，近些年商业运营的特效影院越来越多，投资方已不仅仅希望观众观影消费，多数项目会开辟多厅及互动、衍生品售卖空间，以求最大程度开发影片带来的商业价值。这给建筑设计带来一个空间设置问题：合理规划空间，以消化观影前后所有影厅的观众。一般建筑设计需考虑以下因素：一是影厅附近设置满足容纳观众人数的序厅；二是规划出观众观影前后可参与互动娱乐的空间；三是衍生品售卖空间。

2.1.2建筑布局及空间尺度

特效影院建筑布局一方面要满足观众安全观影的建筑环境，例如：2015年执行的最新《建筑设计防火规范》对各类影院所在楼层及消防措施的要求做了比以往规范更为严格的要求，新建特效影院项目的建筑平面布置以及利用已有建筑改造项目的选址需特别关注规范中的强制性条文；另一方面，建筑布局不应产生影响观影质量的技术问题，例如：合理布置影厅平面，避免多厅之间或因毗邻设备振动产生不必要的振动噪声干扰；再者，建筑布局需预留影院放映、特效、控制等设备机房。

空间尺度要满足诸如巨幕、球幕等大型银幕对空间的需求，一般巨幕净高在16m以上，常规倾角下23m直径球幕的厅内净高在17m左右，由于还有设备安装结构转换层、马道和大型空调风管占用的空间，所以空间尺度需要在建筑设计阶段充分考虑。

2.1.3观众视线的确定

特效影院的观众视线优劣关系到观影质量，其基本逻辑为：根据确定的画面形式、尺寸及位置，建筑设计在平面布置、排间距、起坡方面进行综合考虑，保证大多数区域观众视线无遮挡或少遮挡，同时在观众视线设计时，也需对画面形式、尺寸及位置进行必要的约束或调整，最后形成有利于各方面功能、性能指标实现的折中方案。遗憾的是，由于特效影院没有相应的设计规范作为支撑，其观众视线的确定不能像剧场、音乐厅及常规电影院等观演建筑一样以一个明确的视点来确定观众视线，加之沉浸式特效影院的画面大且“包裹”观众，视点的概念更加模糊。为此，建筑设计可与影院工艺设计配合，以先确定主画面位置来确定视点，进一步利用建筑手段进行视线分析。

2.1.4结构及暖通技术

特效影院包含大型银幕、金属球幕和动感平台等特殊设备，结构和暖通技术方面有一定的特殊要求。

结构方面，首先，巨幕影厅的银幕宽度可达30m，高度达到16～20m，银幕区域受力特性偏向局部线荷载，如果包含声障墙、扬声器平台和检修马道，该区域地面荷载较大，即便采用成品安装架方式，安装件预埋及安全性均须经结构复核。其次，大型金属球幕、飞行影院异形幕幕体和幕的结构件自成体系，最终通过6～10个吊点与主体结构或转换层进行连接，幕后空还需设置风管、扬声器马道，放映工艺需尽早与结构设计配合，以便为后期专业设备安装预留合理的条件。最后，若特效影院设置动感平台，声学设计需根据振动量级和对周边区域的影响情况决定是否采用质量块，同时，运动机械需建筑设计预留下部检修空间的高度、踏步平面标高，决定结构是否降板等均需结构设计参与。

暖通方面，首先根据影院噪声限值要求做好噪声及振动控制，包括机组、风机及风管消声；其次是送回风口布置需避开银幕区域，不要利用幕面作为回风路径；其他方面均为常规技术。

给排水、电气技术无特殊之处。需注意：观众上空球幕区域不能安装喷淋、烟感器件和排烟风口，水、电、暖、消防在设计时需统筹考虑。

2.2 建筑声学技术

影院作为声画重放空间，音响效果在观众总体感受上具有举足轻重的地位，除了还音系统品质外，影厅建筑声学质量对音响效果好坏起着决定性作用，声学质量包括环境噪声指标和音质指标。

2.2.1隔声、隔振和消声

隔声主要包括围护结构和装修层隔声，重点是建筑墙体和楼板等围护构造的决定，依据是影厅周界噪声情况和厅内背景噪声限值目标。

隔振包含建筑设备和动感设备隔振，建筑设备隔振包括各种泵、机组、变压器、水管等隔振，避免其振动通过建筑墙体、楼板等刚性构件形成的固体传声对观影环境形成振动干扰及二次噪声干扰。建筑设备的振动干扰传导路径长，且项目建成后很难治理，需在土建设计阶段根据建筑设备振动情况、观影环境的噪声限值目标，采取相应措施。动感座椅特别是动感平台是特效动感影院的主要振动源，荷载越大、加速度越大的动感平台，振动越大，影响的多为楼上楼下或周边功能空间。同时，由于电缸驱动方式的采用，近年工程实践发现，整个影厅动感座椅同时运动时，电缸运动噪声的叠加，已成为不可忽视的噪声源，有些噪声已经大到严重影响观众观影的程度。

消声重点是空调管道，如其他观演空间一样，影院类建筑的暖通设计，除考虑环境的温湿度外，需对送回风管道采取消声措施，避免因风速形成的风噪引入厅内影响观众观影。当然，送回风形式、风量控制、风口布置以及管道消声，都是暖通设计中需要综合考虑的问题。

2.2.2室内音质

室内音质是反映特效影院最终声学质量的关键，其手段是通过声学设计来控制或指导装修，由装修工程来实现，最终通过还音系统来综合表现。常说的“这个厅音响效果好不好”，一方面是音响设备本身的音质，另一方面是建筑环境的声学质量。

图1 国标(GB/T 50356-2005)对电影院混响时间的约定(满场条件)

如果不包含电声系统指标，狭义上反映厅堂室内音质的声学技术指标包括：混响时间、混响时间频率特性、声场不均匀度、明晰度、清晰度、侧向反射声能比、早期衰变时间等多项内容。就特效影院而言，混响时间、混响时间频率特性、声场不均匀度这三个指标是室内音质的重点，同时，作为以电声还音为重点，且厅内空间形式不复杂的工程，建筑声学实现相应技术指标难度不大。混响时间、混响时间频率特性这两个指标基本可参考《电影院建筑设计规范(JGJ 58-2008)》《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范(GB/T 50356-2005)》《数字立体声电影院的技术标准(GY/T 183-2002)》《电影院视听环境技术要求(GB/T 3557-1994)》这4个规范或标准进行确定，但以上规范在相应容积下建议的混响时间范围稍有差异，如图1、表1、图2所示。声场不均匀度是通过室内音质和电声系统综合实现的一个指标，表现出来是厅内不同位置观众的听音差异。对影院工程，混响时间短，且很难采取装饰手段实现各频段声音的充分扩散，需在设计中重视扬声器的布置以保证声场不均匀度指标的实现，尤其是类似球幕、巨幕这种银幕具有大尺度、异形、反射面占比大特征的厅堂，需更加注意。

表1 国标(GB/T 3557-1994)对混响时间的约定(50%以上观众)

图2 行业标准(JGJ 58-2008)对混响时间的约定(未明确条件)

2.2.3声缺陷的避免

对室内声学而言，声音在传播过程中会因界面材料、形状的不同而形成不同特性的反射或产生材料振动，如果在听音区域产生可辨识且不利于听感的特征，就形成声缺陷，包括：回声、颤动回声、声聚焦、谐振等。对于常规影院，声学设计一般会通过改变界面材料的布置方式、避免凹形和材料碰撞的方式，规避声缺陷的发生。但对于包含巨型银幕或凹形金属银幕等存在声缺陷条件的特效影院，需再高度重视声学设计，以免工程完工后造成不可修改的声缺陷问题，具体措施本文不再展开。

3 值得关注的问题

3.1 影片内容制作需和影院建设相互配合

特效影院与常规影院最大的不同在于影片多数为科技、探险、自然类内容，其形式多种多样，功能差异较大，技术要求也不尽一致。优点是新奇和别样的观众体验，缺点是天马行空的内容表现形式很容易跟影院建设脱节。为避免问题的出现，特效影院工程建设被赋予新的课题——影片内容制作和影院建设相互配合。

通常，建设前需建设方和影片制作方明确：预演区要求、画面位置、银幕形式及角度、观众席倾角、画面投射或显示方式、画面帧率、是否3D、声道数量、有无动感平台或座椅、是否含特效等。结合以上需求，土建设计提出各专业方案后，再与建设方、影片制作方和影院工艺设计方配合，基本稳定建筑方案后作为各专业条件展开设计工作。如果建设方在前期不重视影片制作和影院建设的配合，出现重大建设调整的风险较大，形成工期延误和资金浪费的风险。

影片内容制作与影院建设配合还需关注：有些建设方会忽略委托影片制作方进行特效动作编排，最后实际由动感座椅厂家根据自己对影片内容的理解来编排座椅动作和特效，往往与影片创意不符，使体验感变差，需引起注意。

3.2 画面沉浸感

严格说，沉浸感是画面充满人眼视野，观众环境感强、身临其境的一种感觉。笔者经历的有些项目中，建设方或设计方片面理解银幕尺寸大或画面全包围就是沉浸感，结果导致主画面位置不科学或画面内容被遮挡的问题，最后获得了“沉浸感”，牺牲了观众视线，工程投资大了反而造成观影缺陷，需引起注意。

画面沉浸感、声音沉浸感、动感体验，目的都是希望让观众获得震撼感受，但这种感受其实来源于硬件和内容两方面的共同作用。比如，通过镜头的推拉摇移也可以实现很好的运动感和沉浸感，未必一定要银幕多大多包裹，处理不好就会让观众出现眩晕，形成负面的观影感受。比如，通过画面镜头的组接关系也可以实现很好的3D感觉，通过眼镜式的3D系统会带来视野大大缩小的问题，沉浸感和3D感反而消失。

3.3 声音沉浸感

声音沉浸感是电影多声道还音系统发展到一定阶段后，新兴起来的一个时髦名词，一个层面反映的是技术发展，另一个层面反映的是人的需求发展。电影领域沉浸感理念，近期开始被家庭影院、手机、游戏及现场演出技术领域引用，已经成为技术方案和观众消费的新亮点。但在实际工程建设中，建设方或设计方也经常片面理解为声道多、音箱多就能获得声音的沉浸感，殊不知，往往收获的是声音定位乱的后果，需引起注意。

3.4 动感体验

动感体验是观众在获得看和听的感受后新的一种感觉诉求，是否动感与影片内容表达密切相关，否则容易造成喧宾夺主的问题，这就是很长时期以来动感体验在商业影院推动缓慢的原因。虽然特效影院在主题、功能和受众人群有别常规商业影院，但凡事都动感，会引发观影感受变差的问题，也需引起注意。

再者，动感座椅或平台的引入，使得工程建设原来主要解决电声和光学的放映工艺技术，额外增加一个运动机械技术，且运动机械涉及到观众人身安全问题，需特别引起注意。

3.5 视线问题

视线问题重点是视点确定，国际巨幕协会对球幕影院的视点约定为：参考视点(Reference EP)=(0.28～0.33)×银幕高度(从银幕下沿算起)，其解释：介于影厅中心线中点的参考座位上观众眼睛点位于银幕底沿以上，参考视点介于银幕高度0.28～0.33倍之间的位置，对其他类型的特效影院，未见相应规范进行约束。而我国现行《电影院建筑设计规范》则以设计视点(viewpoint)方式进行约定，表述为：设计视点(viewpoint)为影厅垂直视线设计用的基准视点，定在银幕画面下缘的中点。同时，引申出另三个术语：最低设计视点高度(minimum height of viewpoint)、最近视距(minimum viewing distance)、最远视距(maximum viewing distance)。现行标准《数字立体声电影院的技术标准》(GY/T 183-2002)《电影院星级的划分与评定》(GB/T 21048-2007)和《数字电影巨幕影院技术规范和测量方法》(GD/J 040-2012)均以设计视点为基础进行与视线有关指标的控制。虽然两类规范都采用视点的概念，且约定目的都是控制观众与银幕的视线关系，从而保证观众拥有良好的观影感受，但未见类似文章对两种截然不同的视点约定方式进行分析，使得在特效影院的实际工程实践中无所适从，这个课题需留待有关单位在编制特效影院工程设计标准时解决，如图3-图4所示。

图3 《电影院建筑设计规范》定义的视点与视角关系示意图

图4 按国际巨幕协会定义的参考视点示意图

需要说明的是，视线分析是一个比较复杂但有意义的工作，复杂在需综合观众容量与建筑平面布置矛盾、座位升起高度与观众临空感矛盾、栏杆等设施的安全与视线遮挡矛盾、画面沉浸感和观众之间遮挡矛盾、座椅形式的不确定性等诸多因素来协同考虑，有意义在于经过视线分析可以优化建筑设计，为更多观众带来良好观影感受。跟观众视线有关的还包括各种视角、视距等重要指标，本文篇幅有限，不再赘述。

3.6 声学问题

建筑工程隔声长期存在一个误区，一是不考虑周界噪声的情况，盲目要求隔墙的隔声性能，比如：生搬隔声指数≥60dB的所谓技术要求，导致工程最终隔声能力不足或做不必要的投资；二是采用面密度低或轻质复合构造解决了中高频隔声，低频隔声能力不足；三是忽略门窗隔声、管道串声及孔洞漏声，或围护构造产生刚性连接导致隔声失效。以上三类隔声误区，也经常发生在各类影院工程中。

室内音质，像剧院、音乐厅之类的工程，多数建设者都会引起重视，但影院类工程对室内音质的重视程度就非常低，多数停留在声学=吸声=软包的层面，从国内检测机构对全国各地商业影院的室内声学指标检测结果来看，大部分商业影院的声音质量并不够理想，笔者参加考察、观影的特效影院的声学状况也类似。

3.7 声画内容制作问题

由于特效影院具有观影空间非标准化和内容订制化的特点，多数影片制作单位不了解其特征，习惯性地按照常规影院模式确定视点、画面和声道位置，甚至内容表现形式严重背离特效影院特征，如果前期内容制作和影院建设再没经过密切的配合，最后的观影效果好坏基本寄托于运气。笔者曾经历过业主高价聘请国外著名影视制作公司完成的影片，在即将完工的特效影院试映，评价很差。像天文馆、科技馆这类比较成熟，一般通过购买经验丰富的影片制作方的成片，影片质量问题不突出。但类似于影院形式和内容均为非标准化的特效影院项目，需引起建设方高度重视。

内容制作还需注意：由于特效影片制作单位不可能具备与特效影院相似的后期制作环境，常规剪辑制作室、调色间、混录棚的技术特性及环境特征与特效影院差异又很大，所以特效影片完成到一定阶段后需寻找相似空间进行试验，成片前一定要在项目影院中再次进行现场混音和调色，这样才能最大程度保证影片创作质量。

4 补注

4.1 关于2D、3D向4D、5D、nD概念的演进

由于多声道、立体影像、动感、VR等多种技术的快速发展和应用，以及2D、3D、4D、5D概念在特效影院工程的普遍使用，本文在此稍做描述。

3D未出现前，影视技术领域没有专门提出2D概念，只区分平面和立体，且基本局限于影像层面。当立体影像技术逐渐商业化应用，当立体声向多维度的多声道发展并应用，当动感技术开始被特效影院采用，聪明的技术人员在原来人的视听感官维度(Dimension)3D的基础上增加了1个人体感知维度，3D就演绎成4D，“立体影像+动感”就变成4D影院，这里的4D已经不是通常视听感官维度的概念。随着环境特效技术的引入，行业里把具备“立体影像+动感+环境特效”的影院称为5D影院，近期又出现的6D、7D影院，是把嗅觉、触觉体验引入后出现的新名词，今后是否还会出现8D、9D到nD、XD影院，不得而知，至于180°、影院360°、影院720°影院，都是围绕沉浸式的商业推广，越来越偏离技术范畴，本文不再作介绍。

4.2 关于常规影院多声道和特效影院多声道

从技术层面看，电影还音系统从单声道、双声道、3声道立体声，到数字电影时代SMPTE、DCI规定的最大支持16个音频通道，从5.1、7.1到11.1、13.1等声音制式的发展，都是向声道越来越多的方向发展，尤其是Dolby Atmos、Auro 3D、中国多维声的出现，声源由平面向空间立体方向发展。期间，由于常规影院涉及制作、发行、放映标准的统一，其技术落地的推进速度相对缓慢。而特效影院的特点是内容订制化、工程订制化，技术应用的约束小，理论上不受常规影院声道数量的限制，但考虑到节目源交换的要求，特效影院多声道基本沿用常规影院的形式，只是数字内容文件的打包编码播放方式不必严格遵循商业电影的技术标准。

5 结语

通过本文对关键建筑技术的论述，沉浸式特效影院工程在工艺和建筑配套方面的主要技术点已分析完毕，但技术的飞速发展使得沉浸式的理念和诉求也在不断变化，技术的先进性和合理性也是有时间局限性的。特效影院的工程建设中的技术重点，笔者更强调工艺和建筑在规划、设计、建设多个建设阶段的密切配合，只有这样才能做到技术落地和工程质量的保证。