国家大剧院歌剧院的建声环境

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国家大剧院歌剧院的建声环境『=,声频工程猫凹0⑨匿响g6响@@衲响⑨ 国家大剧院歌剧院的建声环境『=,声频工程猫凹0⑨匿响g6响@@衲响⑨ 国家大剧院歌剧院的建声环境『=,声频工程猫凹0⑨匿响g6响@@衲响⑨ 文章编号:1002—8684(2009)03—0004-06剧院建声,扩声系统设计国家大剧院歌剧院的建声环境叶欣.李国棋(1.中国传媒大学影视艺术学院,北京100024;2.国家大剧院舞台技术部,北京100031)?建声设计【摘要1介绍了国家大剧院歌剧院的基本建筑情况,并且从基本建声设计,建筑声环境等方面详细介绍了歌剧院的建筑声学概况.【关键词】国家大剧院;歌剧院;建筑声环境【中图分类号】TB54I文献标识码】AAcousticalEnvironmentsIntroductiontoOperaHouseofNationalCenterforthePerformingArtsYEXin,LIGuo-qi(1.SchoolofCinemaandTelevision,CommunicationUniversityofChina,Beijing100024,China;2.DepartmentofStageTechnology,NationalCenterforthePerformingArts,Beijing100031,China)【Abstract】ThesituationforthebuildingdesignofoperahouseinNationalCenterforPerformingArtsisintroduced.Theacousticalenvironmentsofoperahouseisdiscussedindetail.【Keywords】NationalCenterforthePerformingArts;operahouse;acousticalenvironments1国家大剧院中的歌剧院国家大剧院位于北京西长安街南侧,人民大会堂西侧,占地ll8900m’,总建筑面积217500ITI’(包括地下车库近46600m).于2001年l2月13日开工建设,经过建筑师等各方的共同努力,于2007年12月21日正式拉开大幕.国家大剧院主体建筑为独特的半椭球壳体造型,高46.68m,地下最深32.50nl,椭球长轴135m,短轴93m,周长达600余米.壳体表面由18398块钛金属板和l226多块超白玻璃共同组成,2种材料的拼接曲线,仿佛舞台大幕徐徐拉开.建筑主体周围环绕着人工湖,湖畔均以绿色植被覆盖,端庄大气,自然舒适,营造出一种安逸,幽雅,温馨,浪漫的环境氛围,以一团浓绿融人到首都的政治文化中心天安门地区.国家大剧院外观如图l所示.团堕塞熊童茎蔓鲞蔓塑国家大剧院由歌剧院,音乐厅,戏剧场和1个多能小剧场组成,4个剧场风格迥异,功能不同各具末色.其中,歌剧院是国家大剧院最大,最复杂和最具f_表性的剧场,以上演大型歌剧,舞剧,芭蕾舞剧及大墨综艺演出为主.歌剧院外环廊利用金属网的通透性,简单的建筑布局在视觉上形成多维空问,轻盈简洁不失纵深感.站在公共区域纵观歌剧院,可以透过金后网看到歌剧院环廊内人们活动的场景,若隐若现,朦而新奇,歌剧院外观图如图2所示.红色的强吸声构蓝的观众厅外结构墙面,装饰着极具现代感的金属线条与”鸟巢”的建筑符号呼应,整体又显得辉煌庄重,配黄色灯带和金属色外网,温暖而热烈的色彩下蕴藏艺术的热情.图2歌剧院外观剧院建声,扩声系统设计2观众厅,舞台(乐池)和声控室2.1观众厅歌剧院观众厅采用三面围合的马蹄形布局,拥有观众席2354席(包括135个站席),分4层,其中第2层楼座为贵宾席.观众厅内部装饰与外部相互呼应,以金色和红色为主色调,金色的金属网及橘红色的背景,紫红色丝绸饰面的强吸声构造后墙,橘黄色的吊顶以及红色的座椅显得歌剧院雍容华贵,富丽堂皇,典雅庄重.观众厅的装饰装修风格烘托了演出时热烈融合的气氛,歌剧院观众厅如图3所示.歌剧院观众厅最具视觉冲击力的是巨大的空间体1量,平均9.8m/人.另外就是具有现代感,层层弧线型楼座的艺术灯带及顶部椭圆环灯带,环环相映,活泼跳跃.观众厅声学设计以自然声为主,电声为辅的原则,设计中频满场混响时间为1.5s,背景噪声满足NR一25.实际测试结果都达到了预期的目标值.2.2舞台及乐池剧院舞台采用典型的”品”字形舞台形式,可储藏3个整场布景,配置有先进的,现代化的大型舞台机械设备,歌剧院舞台如图4所示.包括主舞台,左右侧舞台和后舞台,具备推,拉,升,降,转等功能,便于演出中迅速地进行场景切换.其中,主舞台有6个升降台,既可整体升降又可分别单独升降.左,右侧舞台各有6台可横向移动的车台,依赖主舞台升降台可互换位置,既可以迁换场景,又可以参与演出,观众厅舞台平面图如图5所示.后舞台下方距台面15m处,还储存着l块国内面积最大的专用芭蕾舞台板,主舞台升降台下降后,芭蕾舞台可移动到主舞台台面上,用于芭蕾舞演出.芭蕾舞台面可倾斜至5.7.,采用美国俄勒冈松木,并用三层结构保证舞蹈演员所需要的弹性.舞台上方栅顶高度为32m,景物吊杆,灯光渡桥通过钢丝绳悬挂在空中,数量之多居于世界领先地位.6l道电动吊杆,78台轨道单点吊机,24台自由单点吊固6⑥塑矍匡∞6囿@@啪响机,另外还设置了l台飞行器,观众厅舞台剖面图如图6所示.2块电动升降乐池的面积为120m,可容纳90人的三管编制乐队,可升至观众席水平位置安装座椅,也可升至舞台平面用于舞台.在升降乐池上还特别为指挥设计了专用指挥升降台,用于调节指挥的高度.2.3声控室国家大剧院歌剧院的音响师与灯光师同等重要,位于观众厅池座后部,十分突出,”享受”有总统包厢的最佳位置和特权,歌剧院控制室如图’7所示.音响师一侧视窗玻璃可向上开启,室内装修成深黑色,工作灯明!!!查熊妻生蔓塑鲞蔓塑囹n声频工程凹圈6⑥匡响6响@@6响⑨亮,演出时暗场.声控室内装备有扩声系统用数字调音台,模拟调音台,CI)播放机等音响设备,声控室音响设备布置图如图8所示.遗憾的是演出中音响师与灯光师在同一空间中,略感拥挤,且灯光师们会制造出”噪声”.控制室是演出音响和舞台灯光的控制中心.为了使控制室达到良好的声音环境,利于工作人员的工作,又使控制室内的声音不会泄露到观众厅中影响观众看戏,控制室做了吸声处理,使混响时问控制得比较短.吊顶采用15ml’rl矿棉吸声板, 墙面采用厚50mm空腔填充矿棉,表面l2mm厚木吸声构造板,控制室墙面吸声构造大样图如图9所示.3歌剧院观众厅音质设计3.1观众厅形状歌剧院观众厅形状设计十分独特巧妙,很好地解决了建筑师希望的完美造型与声学专家希望的良好建rl0l电声技2009~第33卷第03期剧院建声,扩声系统设计声条件的矛盾.声学专家认为长方形的观众厅两侧墙有利于近次声反射,音质设计获得好评的成功率高.但是对于建筑师来说,长方形的观众厅视觉效果略显古板,圆弧形墙面更加优美.经过建筑师和声学专家的多次交流达成共识,决定采用建筑结构实体墙与金属网装饰面相结合的双层墙面,实现了视觉空间与听觉空间的完美融合.声学设计如图l0所示,建筑设计如图11所示.建筑师的基本设计理念是基于典型的马蹄形剧院形式,又摈弃传统式包厢布局在视线和音质上的缺陷.内墙的金属网装饰,利用其易变优势能随意地将观众厅围成弧线状,另一方面,利用金属网的通透性,为了达到各种声学指标使声学专家可大胆地创建最佳建声环境,而不必担心影响观众厅的美观.因此,利用金属网的视觉遮蔽,把背后的实体墙做成了有利于声反射的斜墙面,在观众厅内看不到更多的声学设计痕迹,金属网及声学折线墙如图12所示,观众厅金属网墙面如图13所示.3.2装饰装修面3.2.1金属网侧墙面观众厅装饰金属网背后凹凸不平墙面构成了一个扩散空间,声音能够透过金属网在扩散空间中进行乱反射,使厅堂的声音达到最佳.在池座后墙金属网后,剧院建声,扩声系统设计6⑥ 苎塑矍匡响6响@@妒6响以及台口和乐池上方的吊顶面均采用了专为国家大剧院设计的MI~扩散构造墙面,即按照数论的解析方法计算确定的凹凸形状分布,目的是使每个位置的观众都能够听到同样优质的声音.同时,使演出声能够通过顶面反射到乐池内,使乐队和演员之间有良好的交流.也有利于将声音反射到池座前区,使前排观众能够获得较好的早期自然反射声.MLS扩散墙面,全称为MaxLengthSerices最大长度序列声学扩散构造,戏称为”数码墙”.国家大剧院内MLs扩散构造N=3l,l=lOcm,深度为15cm.不仅在歌剧院,音乐厅侧墙,也在戏剧场侧墙广泛采用.MLS”数码墙”构造如图14所示,MLS施工图如图15所示.!!!妻熊羹生蔓箜堂蔓嫂塑团3.2.2强吸声构造后墙面观众厅后墙做了足够宽频带的强吸声构造,采用玻璃丝棉吸声材料和穿孔木板,并在外玻璃丝棉上覆盖紫红色丝绸,与观众厅装修风格和谐一致.歌剧院观众厅后墙强吸声构造墙节点如图l6所示.3-2-3天花歌剧院的顶棚天花及每层楼座眺台均采用了与地板相同的松木,既有很好的声音反射效果,外观又大方典雅,再配合大型的椭圆形灯带,与金属网统一色调,古典而别致.观众厅后部的吊顶结合三道面光的布置,将木吊顶装饰做成斜L形,远看就像三层柔和的波浪,即起到装饰作用又利于声音的反射和扩散.观众厅吊顶如图17所示.3.2.4地板观众厅中除了演出声,观众话语声外,最容易发出声音的就是地板.观众进入观众厅或退场时所产生的脚步声会直接影响观众厅噪声水平,地板的吸声情况对观众厅的声学性能影响也较大.通过对备选木材进行脚步声测试,地板振动测试和地板吸声测试,歌剧院的地板采用了软硬适中的松木,除了与歌剧院的色调和谐统一外,最重要的是声学指标良好.在脚步声测试中,人穿普通皮鞋和高跟鞋以普通速度行走的噪声分别仅为53.2dB(A)和61.6dB(A).囵堕妻蕉羹2生蔓塑堂蔓塑剧院建声,扩声系统设计地板振动测试中,人耳敏感区域中频部分,此木的减弱减振效果最好.吸声测试中,此木的驻波管法平均吸声系数为0-3左右.歌剧院木地板如图18所示.3.2.5声闸观众厅是一个声音封闭的空间,观众不希望观众厅堂外部的嘈杂声音影响到演出,同时厅堂外部也应尽量避免演出声的外泄.那么观众厅的入口就成为了建筑声学设计的薄弱环节.歌剧院的观众厅入口采用双道门的声闸,歌剧院声闸如图19所示,声闸内部的墙面和顶部采用了与观众厅地面,吊顶相同的木材,并且将侧墙设计为带有吸声孔的强吸声墙面,能够有效地吸收声闸内外的声音.两道门之间的地毯柔软厚实,观众进入厅堂伊始就已经感受到了舒适,同时,地毯也起到了吸声作用,配合墙面保证了声音空间的封闭.3.2.6舞台吸声处理为配合观众厅的建筑声环境,使舞台空间混响时剧院建声,扩声系统设计间和观众厅尽量保持一致,需要在舞台侧墙上做强吸声处理;为保证舞台上演员能够很好地听到演出的正常声音,不能完全吸声,于是最终在舞台距离地面6ITI以上采用13.6%水泥穿孔板后填吸声棉的吸声构造.最终,使得主舞台全频带总吸声量需大于l000m,在放下防火幕情况下,歌剧院左舞台,右舞台和后舞台的混响时间<3s.舞台设备设有专用的设备机房,将噪声控制到最低.舞台侧墙水泥穿孑L板吸引构造如图20所示.3.2.7座椅歌剧院座椅为软座,如图21所示,既满足了舒适度,同时也成为重要的吸声材料.座椅背板采用木质材料,充当一定的反射面作用.座椅的等效吸声单位将空椅与有人坐两种情况下的变化尽可能减小,即缩小了满场及空场混响时间的差别.观众厅座椅下送风是置换送风的一种具体形式,座椅风口如图22所示,新鲜的冷空气由座椅底部椅腿送风口以极低的速度(0.03～O.20m/s)送入观众厅.送凹四6⑨塑矍匡响6响@@嗍响风温度与室温接近,送风温差较小,送入的新鲜空气向上慢慢升起,使人具有更高的舒适感.但是,由于气流经过风口出风时会产生气流声,风速越快噪声越高.经过多方讨论实验研究,最后确定:送风速度为50m/h,人体脚部风速为0.2m/s以内,噪声在22dB(A)以内,实验室测试结果如图23所示.4结束语通过建筑设计师和声学专家的共同努力,歌剧院的建筑声环境经过测试,各项指标都在良好之上.观众能够听到自然良好的厅堂演出效果,同时,配合电声的辅助,极大程度地发挥了歌剧院的艺术价值.【责任编辑】史丽丽【收稿日期】2008—12-26查墼生蔓塑堂蔓塑团