方案建筑声学技术在剧院装修施工过程中的应用及合理化建议

建筑声学技术在剧院装修施工过程中的应用及合理化建议

本工程为XX市XX大剧院内装修工程施工，施工内容主要包括XX大剧院的内装修施工，XX大剧院建筑面积约35220.1m2,地上四层，局部地下二层，施工区域主要包括大厅、观众厅、乐池、舞台等内容。

为保证建筑声学设计的实际效果，尤其是剧院声学设计的实际效果，在设计过程中通过计算机仿真模拟技术和比例缩尺模型模拟技术对建筑声学设计的效果进行模拟测试，根据测试结果采取进一步的声学处理措施，以求获得最好实用效果。同时，我们通过电声的方法来弥补空间声学特性上的不足使整个系统的声学特性更完善。室内造型、装修材料各方面的措施力求符合声音效果。

一、计算机模拟和实物缩尺模型试验的应用

在剧场类观演建筑中，建筑声学设计作为建筑设计的重要组成部分，主要针对建筑自身形制进行研究，通过建声设计来克服由于建筑自身形制所带来的声缺陷，以及利用建筑自身形制尽可能的有效利用声能，并将声能在剧场内均匀分布，这一对看似矛盾的设计思路将贯穿整个建声设计的全过程。

在建声设计中对建筑自身形制的研究，主要通过计算机模拟和实物缩尺模型试验，通过以上两种模拟手段，可以对建筑声学参量进行计算，通过调整建筑形制，使各声学参量达到设计目标。建筑形制的调整包含建筑造型调整和建筑装修调整两部分，建筑装修调整在建声设计中较为普遍，应用得也较多；但对于那些通过装修调整无法解决的建声问题，只能通过建筑造型调整来克服，以上两种建筑形制的调整方式在本剧院中均有体现。

1计算机仿真模拟技术

随着软件技术的发展，使用计算机进行声场的模拟研究成为现实。计算机声场模拟分析技术是近年来受到声学界，特别是室内声学和虚拟声学领域普遍关注、且发展很快的一项新技术。通常以声学、数学及信号处理理论数值模拟为基础，利用计算机软、硬件来实现对三维空间声场的模拟和预测。

计算机声场模拟分析技术的原理主要是在计算机中建立剧场的三维数学模型，然后根据需要设定声源点、接收点、声反射要求次数和取定时间，进而分析剧场的平剖面设计的合理性，再通过专用声学软件预测出混响时间特性、声场均匀度、声场分布图及前次反射声序列图等音质指标，并可及时发现有否声学缺陷。大大提高声学设计的科学性和可靠性。

2.比例缩尺模型模拟技术在声学设计中的应用

比例缩尺模型模拟技术在室内声学中应用较早，但早期模型比较简单，无法得到定量结果。20世纪60年代，随着模拟理论、测试技术等逐渐发展完善，在进行大量研究和实践后，比例模型模拟技术在客观指标的测量方面已经基本达到了实用化。现在，声源、麦克风、模拟声学材料已经可以和实物对应，仪器的频带也扩展了，混响时间、声压级分布、脉冲响应等常用指标的模拟精度已经满足实用的要求。

比例缩尺模型的原理是相似性原理，根据库特鲁夫的推导，对于1：10的模型来讲，房间尺度缩小10倍后，如果波长同样缩短10倍,即频率提高10倍时，若模型界面上的吸声系数与实际相同，那么对应位置的声压级参量不变，时间参量缩短10倍。如10倍频率的混响时间为实际频率混响时间的1/10。比例模型是现阶段所知唯一能够较好模拟室内声场波动特性的实用方法。

二、声音扩散技术

为使剧场获得更好声音效果，我们分析剧场的扩散效果，力求声音能够朝着许多方向发生不规则的反射、折射和衍射，从而在室内均匀的声场。我们拟在大剧院的顶棚、侧墙与后墙的表面设立了扩散体。根据声波特点，设计采用不同几何形状和不同材质的扩散体，扩散体的构造均满足了声学要求，与音乐罩形成了完美的声音扩散体系。扩散体的使用与建筑美观要求完美的结合，体现了剧场独特的艺术形式。

本工程采用MS1扩散体及新型的QRD扩散体。MS1扩散体为现场加工制作、安装而成；新型的QRD扩散体由成品安装而成。扩散体系统采用了良好的扩散体，通过施工中严格质量控制，达到了良好的音质效果和美观要求。在剧场内形成了均匀的声场，在各点的声强相同，声波传播呈无规律状态。

三、电声设计

本工程在施工前期要根据现场情况进行专业的电声设计。根据建设单位提出的要求，以国际上或国内获得优质“音质效果”的剧场为参照，确定本工程建筑声学设计的主要声学指标。

剧场的声学设计最主要的是扩声系统的设计。扩声系统是为舞台表演艺术服务的，应该最大限度地、准确地体现出完整的舞台艺术表现力。因此，扩声系统是一个为表演艺术服务的高品质声音重放展示平台。对扩声系统而言，应该摆脱传统的工程设计理念，提升到工程与艺术相结合的层次，所有的工程都为表演艺术服务，尽量全方位地满足表演艺术的使用需要。

根据整个项目的规模定位及功能要求，确定扩声系统的主要设计内容包括大剧院的扩声系统和多功能小剧场的扩声系统。

1.以实现高质量声音重放和还原作为扩声系统的核心目标

基于对人听觉生理及心理特性的研究成果，如何在大型观演建筑中让所有观众能获得“自然”、“真实”、“优美”的听觉艺术享受是建筑声学和电声学研究者与设计者所共同关注的问题。正是我们设计所追求的最终目标，在设计中，充分使用最新声学领域中的研究成果和技术手段，以充分体现现代科技带给人们的更先进的艺术享受。

2.采用新技术使扩声系统的管理和控制精确化与简单化，彰显人性化设计。

科技不断进步与发展，新技术层出不穷，供选择配置的设备名目繁多，功能各异，在满足设计要求的前提下，应该使管理者和操作者的工作更加简单可靠。因此，坚持“人性化”设计是我们的基本设计理念。

3.系统设计及设备选型，要兼顾剧院专业性要求和多样化经营的需求。

在满足观众对艺术表现品质、管理操作者对系统的操控要求的同时，从演艺中心将来的经营角度出发，对系统的构成、产品的选型配置均应体现出对多种用途的适应性。

4.通过可调混响时间和空间耦合的方式以满足不同演出形式的需要。

在很多的情况下，建筑艺术很难与建筑声学特性相统一，有时候必须牺牲一方来满足另一方的需求；但是如何能使得整个房间既有建筑的艺术性，又能有高品质的声音重放，针对这种情况就必须从电声角度来弥补建声环境上的不足。目前的电声解决方案主要是通过一个DSP数字处理系统矩阵根据现场的实际房间特性参数模拟一个虚拟的空间与现实的空间进行耦合，从而可以改变房间原有的声学特性，达到理想的或者所需求的房间声学特性；并且可以通过该系统模拟近次反射声和混响声。

四、保证剧场声学合理化建议

XX大剧院的声学设计始终把音质效果放在首位，以继承传统剧场的良好品质，而又能满足剧场多功能使用的需求为设计的宗旨。孟子大剧院在进行方案设计时，就利用建筑声学原理对建筑的空间体型、体量及观众厅布置作了详细的推敲，以满足产生良好声学效果的必要条件。

为保证建筑声学设计的实际效果，尤其是剧院声学设计的实际效果，我们针对剧院涉及及施工中可能影响剧院声学效果的因素提出以下几点建议，是否合理希望能在施工过程中与建设单位、设计单位、监理单位、专业厂家等各位专家共同探讨，以便确保本工程在声学上达到最佳效果

1.观众区扩声音箱的辐射区域内进行有效的吸声处理

本剧院的大量节目会采用近距离麦克风拾音的扩声系统，在这种情况下听众听到的声源是功率大，指向性强的扬声器箱，听众会感到声音的清晰