广州大剧院之声学分析

广州大剧院之声学分析广州大剧院是广州市“十一五”期间新建的七大标志性建筑之一，也是第九届中国艺术节的主会场，建筑设计由著名建筑大师扎哈·哈迪德女士主持，建筑声学设计由迄今仍活跃在声学界的声学大师——声学界最高奖“塞宾奖”得主马歇尔先生主持。广州大剧院总建筑面积约70000m2,其核心设计理念称为“圆润双砾”：“大砾石”包括1800座的大剧场和录音棚、艺术展览厅；“小砾石”则是400座的功能剧场。大剧场观众厅采用独特“双手环抱”设计，观众席看台两侧的延伸部分和楼座挑台交错重叠，从舞台角度看来，犹如迎面伸来的两只手臂。声学设计指标设计体积每座容积座位数乐池面积中频混响时间明晰度强度指数背景噪声15000立方米8.3立方米1800110平方米1.4~1,6秒C80.+2dBG+2DbNR20广州大剧院就经典艺术和商业流行两个使用模式分别设计了两套扬声器系统。以最小化干涉原则设计一套点声源阵列，满足经典艺术类的自然、保真扩声需求，满足以自然声为主、电声为辅的扩声形式。高保真扩声模式声场设计：大剧场共设左右两通道扬声器组，左通道扬声器组由上下2层组成，上层由2只高Q值的水平线声源扬声器系统组成，以最小化交叠的原则布置，主要覆盖楼座观众；下层由3只高值的水平线声源扬声器系统组成，同样以最小化交叠的原则置，主要覆盖池座观众；右通道与左通道相同。从图中的声线覆盖可以看出，为有效地避免侧墙和顶棚的反射对观众听感造成的影响，巧妙地利用了水平线声源扬声器的拼接技术，精确地设定覆盖角度，达到真正的最小化干涉。另外，每声道配置3只双18英寸的超低频扬声器系统，置于上层全频扬声器系统与下层全频扬声器系统中间。左右通道共同均匀覆盖全场观众。坐在观众席上对舞台视野良好，剧院内部空间形状形成一种强烈围合感，有利于声音反射。大胆利用二三层观众席和舞台旁边的墙壁来取代原有的反射板，更为巧妙的是设计的座椅背面有声音反射作用，座椅软垫则有吸声作用，使座椅反转时声音人耳根本听不到。观众厅内表面看起来很随意没有规律可言，但没有一块是随意确定的，深化设计及施工中不可以任意改动主观众厅内的墙、天花板、看台边缘和观众席的分割拦板等的几何形状，内表面基本上是一个声反射表面，这些称之为声扩散元素，把反射声扩散开来。声音扩以后，分布就会均匀。衡量歌剧院的声学条件主要有三个指标：第一是进场感，即哪怕在离舞台最远的地方也能享受到声学上的亲近感；第二是清晰度，即不管坐在哪个座位上，都能将歌词听得清楚；第三是声音优美，即能感觉出声音很丰满，混响感很强。从测试效果来看，广州大剧院就达到了国际一流剧院的声学条件。内部声学设计根据马歇尔大师的独特研究采用“双手环抱”式看台，此项设计为全球首创。而所谓“双手环抱”，是指观众席看台两侧的延伸部分和楼座挑台交错重叠，从舞台角度看来，犹如迎面伸来的两只手臂。据介绍，此种设计的优势在于内墙的形状和角度有利于提供侧向反射声，同时避免回声的干扰，从而使得混响音色既优美又清晰。观众厅采用多边形设计，乐池为“倒八字形”，有利于增加台上演员和乐池演奏者的沟通。广州大剧院大剧场的舞台机械设备的配置能满足各种大型歌剧、民族舞剧、芭蕾舞剧、大型交响乐、大型综合文艺节目的演出要求，同时兼顾话剧、戏曲等其它类型文艺节目的演出。广州大剧院大量应用国内外最先进、适应性最好的机电技术，使得舞台机械设备不仅具有运行平稳、定位准确、同步运行精度高、噪音低等特点，而且在运行速度、空间位置变化上丰富多彩、操作上方便、灵活，使推、拉、升、降、转的各种功能组合变化更加灵活、快捷，形成机械与艺术的完美统一。舞台采用国际传统的“品”字形结构，有主舞台、左右侧台和后舞台，在后舞台的下方设有两个与其相同面积的台仓舞台。舞台木板下方隐藏了多个齿轮转轴，可以实现舞台的及时转换。主舞台的后方，有一个芭蕾舞的专用舞台，需要时可降下主舞台，将该块舞台移至前方。多功能剧场建筑平面为矩形，内部宽18米，长26米。使用方式很灵活，可谓“百变剧场”，可以通过12块5×5米的舞台机械升降台实现舞台和观众厅的形式变换，而固定在气垫台车上的座椅，可以随着舞台形式的变换改变观众座椅的排布方式。观众厅内表面看起来很随意没有规律可言，但没有一块是随意确定的，深化设计及施工中不可以任意改动主观众厅内的墙、天花板、看台边缘和观众席的分割拦板等的几何形状，内表面基本上是一个声反射表面这些称之为声扩散元素，把反射声扩散开来。声音扩以后，分布就会均匀。为了满足不同演出功能的需要，根据以往大剧院装饰的经验，建议采取以下措施来调节室内混响时间：与声学单位及专家充分沟通后将剧场舞台对面的墙面与天花交界处GRG预留凹槽用于悬挂升降吸音幕布的位置如果演出要求的混响时间要求降低，可以放下吸音幕布来降低室内混响时间，做到在使用过程中也对混响时间进行调节。另外可以在声音强度较大区域范围内的天花上（一般会出现在舞台台口上方），在施工过程中预留出悬吊反声体的吊点位置，通过对整个剧场的声学测试的结果或在演出时某个区域声音强度过大，可以在此处悬吊一定数量的反声体对该处的声强进行反射，对该处的声音强度进行调节。天花部分自舞台上部呈放射状延伸出来,使用GRG制作。GRG是'Glass-FiberReinforcedGypsum'的英文缩写。中文全称：预铸式玻璃纤维加强石膏板。GRG产品是英国Gillespie公司于1970年研发成功的一种特殊改良加强纤维石膏装饰材料，它造型的随意性使其成为要求个性化设计的建筑师首选，它独特的材料构成方式足以抵御外部环境造成的破损、变形和开裂，因此，成为国际高级建筑装饰市场的佼佼者。GRG材料组成：高结晶化α石膏粉、耐碱玻璃纤维、特殊添加剂、水、脱模剂。GRG特点：1、选形丰富任意：采用预铸式加工工艺的G.R.G产品可以定制单曲面、双曲面、三维覆面各种几何形状、镂空花纹、浮雕图案等任意艺术造型，充分发挥设计师的创意，最大限度的满足个性化设计。2、强度高、质量轻：GRG产品的弯曲强度达到Mpa20-25(ASTMD790-2002测试方式)。拉伸强度达到Mpa8-15(ASTMD256-2002测试方式)，且6-8mm厚的标准板重量仅为6-9kg/m2,能在满足大板块吊顶分割需求的同时，减轻主体重量及构件负载。3、声学反射性能好：GRG具有良好的声波反射性能，经同济声学研究所测试：30mm厚单片重量48kg的GRG板，声学反射系数R≥0.97，符合专业声学反射要求，适用于大剧院、音乐厅等声学原声厅。4、防火性能好：阻燃性能达到A级，按GB8624-2001标准。5、环保性能好：放射形核素限量达到A级，按GB6566-2001标准。6、防潮性能好：GRG主材均为无机材料，不会产生霉变发黄现象。7、外型美观：可以选择多种色彩和肌理造型进行艺术组合，与周围环境协调一致，形成赏心悦目的亮丽风景线。8、防眩光：表面为漫射光，不产生眩光或叠影。为了达到工程的品质完善及绿色环保必须要配合专业精细的施工，才能达到最佳的效果，而好的施工，必须对材料的选择非常的重视。因此，要选定符合品质要求的每一种材料及部件,广州歌剧院实现了建筑设计和声学设计的完美结合，建筑不规则的非几何线性体形体现了未来建筑的动态发展，不规则的体形打破传统歌剧院观众厅的布局，灵动行云流水般的室内设计与声学设计巧妙结合，不仅给观众带来视觉上的享受，也保证了世界一流的声学音质效果。体会：通过对广州歌剧院的声学调研，让我惊叹ZAHA建筑流动性惊艳的同时，也让我充分体会到，一个建筑设计师只有统筹兼顾好各个方面，比如声学、光学、室内、设备·····等方面才能设计出完美的方案。施工远比图纸难，但方法总比困难多，只要肯探索，协调，问题总能迎刃而解。