海口湾演艺中心剧场的声学改造设计

邓怡情

（华东建筑设计研究院有限公司，上海 200070）

1 项目概述

海口湾演艺中心（图1）原名海口市人民大会堂（以下简称“人大会堂”），于1999年建成启用，是海口市少数几个能够承担大型会议、重要活动、精品演出、惠民演出的场所之一。2018年底，海口市政府启动对人大会堂的改建提升，原本承担大型会议为主的人大会堂，提升为与现代化剧场要求相适应的高水平文化演出场馆，以满足人民群众的精神文明需求和海口市城市风貌的要求。

2 功能定位

改建后的海口湾演艺中心剧场，适合演出芭蕾、歌剧、话剧、戏曲、音乐剧、儿童剧等，同时需兼顾交响乐音乐会、器乐独奏及重奏音乐会等。声学以电声为主，建声为辅。声学技术指标如下。

2.1 剧院模式

（1）中频满场混响时间RT：T60=1.50 s±0.10 s。

（2）混响时间频率特性：低频比重1.0～1.3（提高低频RT可增强音乐丰满度）；高频比重0.8～1.0（降低高频RT可提高语言清晰度）。

（3）早期衰变时间EDT：1.40 s～1.80 s。

（4）音乐明晰度C80,3（空场）：1.0 dB～3.0 dB。

（5）中频声场力度Gmid：-1.0 dB～2.0 dB。

（6）低频声场力度G125：-1.05 dB～2.3 dB。

（7）本底噪声：NR-30（通风、空调等正常运行时）。

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

2.2 乐罩模式

（1）中频满场混响时间RT：T60=1.70 s±0.10 s。

（2）早期衰变时间E D T：1.60 s～2.00 s。

（3）音乐明晰度C80,3（空场）：-3.0 dB～0.0 dB。

图1 海口湾演艺中心

图2 项目原建筑图纸

（4）中频声场力度Gmid：>3.0 dB。

（5）侧向反射系数LFE4：0.15～0.35。

（6）舞台支持度ST-early：>-14 dB。

3 项目原貌概况

人大会堂为多层二类公共建筑，外立面较为规矩，具有强烈而悠久的年代感。剧场内观众厅墙面设计陈旧，吊顶形式传统，室内装饰问题造成整体观演感较差；舞台区装修陈旧、专业设备滞后；配套用房使用不便，难以满足剧团的实际需求（图2～图3）。

图3 项目原貌实景图

4 剧场改建声学设计

4.1 建筑概况

海口湾演艺中心总建筑面积约29 314 m2，剧场约1 450座，定位为甲等剧院。观众厅平面呈钟型，厅内建筑尺寸长24.2 m～36.4 m，宽24.6 m～35.4 m，平均高约12.0 m；舞台开口为17 m×8.8 m；台口侧墙设两道耳光，天花设两道面光、一道追光；观众席为全台阶形式，池座共20排，平均起坡0.14 m，楼座中间区域共14排，平均起坡0.39 m；观众席前部设升降乐池，舞台上设升降舞台。

图4 池座原平面的声线分析

图5 池座平面声线分析（声学修改后）

4.2 体型优化

观众厅的体型设计既要“看”得清，也要“听”得好，即同时满足“视、听”效果。结合池座平面声线分析图（见图4），原来的八字墙形式为平直+内凹形状，平直部分会在台唇处产生颤动回声；内凹部分使得声反射集中在池座侧后方，而前中区缺乏有效的早期侧向声反射。声学设计时，特别要求加设观众厅两侧包厢，池座前中区增设贵宾席（见图5红色部分），取消了原来池座与楼座相连的楼梯，并增加抬高的楼座侧边坐席，形成环形楼座。增加的坐席与池座之间有隔断矮墙，池座区的有效宽度从31.6 m缩小为27 m，为池座观众席提供完备、均匀的侧向反射声，提升该区域的亲切感。声学修改后的实景见图6～图7。

本剧场改建后的室内吊顶形式比较连贯流畅，经过声线分析可以看出，整个观众席的顶面声反射基本依赖于第一块吊顶，反射声不均匀且比较弱（见图8）。声学设计尊重室内设计，对造型进行弧度微调，综合电声扬声器和建声反射需要，特别调整了第一块吊顶的弧度，微调了两道面光下部吊顶的形式（见图9）。声学调整后的观众厅有良好均匀的顶面声反射，提高了混响感。

图6 剧场改建后实景

图7 改建后两侧抬高的楼座部分

图8 剧场改建后室内吊顶的三维声线分析

二层楼座栏板总体为内凹弧形，且造型较为平直，可能会在舞台处产生轻微声聚焦（见图10）。声学设计时，此栏板做大扩散造型（凹凸起伏一般大于200 mm），而室内设计主要考虑观众厅内效果的协调一致性，折中后，在栏板上做了小的跌级造型（见图11）。

4.3 音质设计与室内用材

为达到预期的声学指标，通过混响时间计算和计算机三维软件模拟（ODEON 14.0），确定室内用材的面密度、构造及布置方式。考虑到老建筑改建对结构荷载压力很大，经过和结构专业多次研讨，在结构可承受范围内，提高墙面、楼座下吊顶的用材密度，适当降低大吊顶的用材密度。并和座椅厂家一起研讨座椅选型，严格控制座椅吸声量。

剧院模式下的部分模拟结果见图12～图13，模拟数据见表1～表2。可以看出，中频满场混响时间T30=1.48 s，中频空场早期衰变时间EDT=1.55 s，均符合设计目标范围。

乐罩模式下的部分模拟结果见图14～图15，模拟数据见表3～表4。可以看出，中频满场混响时间T30=1.71 s，中频空场早期衰变时间EDT=1.84 s，均符合设计目标范围。

图9 调整后吊顶的声线分析（云线内为声学修改部分）

图10 楼座栏板的三维声反射模拟

图11 楼座栏板上的跌级造型

图12 坐席区的满场混响时间T30（剧院模式）

表1 多个测点T30的平均值及最大、最小值（满场，剧院模式）

图13 坐席区的空场早期衰变时间EDT（剧院模式）

室内用材的具体声学要求如下。

（1）墙面：需做扩散造型，用材为硬质反射材料，声学要求材料的面密度≥50 kg/m2，可使用木饰面板（面层和基层板总厚度需50 mm）或G R G板材，表面考虑凹凸尺寸约50 mm的微扩散肌理，提高声场均匀度。室内最终采用律动线条造型，对应起伏的浪花，展现沉静而浪漫的氛围。

表2 多个测点EDT的平均值及最大、最小值（空场，剧院模式）

表3 多个测点T30的平均值及最大、最小值（满场，乐罩模式）

表4 多个测点EDT的平均值及最大、最小值（空场，乐罩模式）

表5 座椅吸声量宜控制的情况

图14 坐席区的满场混响时间T30（乐罩模式）

（2）吊顶：建声设计要求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。但老建筑的顶面荷载有限，只能承受35 kg/m2面密度的吊顶材料。

（3）地面：声学设计要求地板面料为贴实材料，如用木地板，则必须注意将龙骨间隙填实，以避免地板共振吸收低频。

（4）座椅：由于座椅的吸声量占整个观众厅总吸声量的比例最大（通常占到1/2～2/3），因此，对观众厅内的混响时间指标起到决定性影响。要求座椅在空座和满座时，其吸声量变化尽可能小，以减少不同上座率条件下，观众厅混响时间的变化。为此，对观众厅内座椅提出表5所示的声学要求，数据允许有±0.05的误差。

（5）音乐反射罩：为了使大剧院适应交响乐或大型音乐演出，可沿舞台框设置音乐反射罩，它不但对台上乐师有较大帮助，对观众席也有一些作用。音乐反射罩尽可能采用轻质、刚度大（不易引起共振）的用材，并应具有防火、防潮、不易变形等特性，所用板材面密度通常在15 kg/m2左右。例如，可采用刚度很好的铝蜂窝板表面贴木饰面层，可取得良好的声反射效果。

图15 坐席区的空场早期衰变时间EDT（乐罩模式）

图16 现场音质检测

5 竣工音质检测

海口湾演艺中心剧场分别在2019年12月25日、2020年1月15日进行了空场建筑声学测试工作，分为正常剧院演出模式、剧院带乐罩模式两种情况（图16）。

5.1 测试结果

剧场空场测试结果见表6。

5.2 汇总分析

乐罩模式（空场）测试结果见表7。

表6 剧场空场测试结果

表7 乐罩模式（空场）测试结果

表8 剧院模式（空场）测试结果

（1）测试结果显示，混响时间空场1.9 s，预估满场在1.7 s左右，符合设计要求。

（2）早期衰变时间是评价混响的另一参量，测试结果为1.92 s，与混响时间基本一致，说明该厅扩散良好，声场能量衰减均匀。

（3）明晰度测量结果为-1.3 dB，符合音乐厅对音乐明晰度的要求，有较长的混响感。

（4）在乐罩的模式下，声场响度测量结果为6 dB，响度与相同规模的音乐厅基本一致。

（5）空间感相关的侧向反射声能比测量结果为0.17，满足要求。

（6）舞台支持度达到了比较好的音乐厅舞台效果。

（7）测试时因舞台机械因素，导致顶面乐罩高度不够，无法覆盖舞台框。建议正式演出时抬高顶面乐罩，可以更好地包络台框，乐罩形成的有效体积更大，混响感更好。

剧院模式（空场）测试结果见表8。

（1）测试结果显示，混响时间空场1.57 s，预估满场在1.42 s左右，符合设计要求。

（2）明晰度测量结果为2.3 dB，表明音乐较清晰，能够较好地呈现细节。

（3）声场中频响度测量结果为2.5 dB，略高于设计值指标，说明剧院的自然声响度足够。

（4）空间感相关的侧向反射声能比测量结果为0.18，满足要求。

（5）亲切感测量数值略大于推荐值，原因是观众厅宽度比较宽，反射声与直达声的声程差较大。

（6）测试时背景噪声超出了设计值，业主按声学建议调整了空调系统和风口后，基本符合设计要求。

6 结语

海口湾演艺中心改建提升工程于2019年底完工并投入使用，项目得到业主、首演调音师和指挥家的高度评价。调音师潘博表示：“剧场声音不错，低频响应和清晰度都很好，混响也是够的，总体感觉很好。”音乐家谭盾现场演出后评价：“首演圆满结束，剧场的音响是华南区最好的。”这些都是对该项目声学工作的肯定和好评。至此，经过华丽蜕变，崭新的高雅艺术殿堂——海口湾演艺中心拉开序幕，精彩纷呈的演出期待观众鉴赏。