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由河北艺术中心音乐厅的声学改造引发的思考
时间:2018-07-03 08:45:48   来源:中国演艺科技网

河北艺术中心音乐厅1999年建成使用初期,有一些音乐家(主要是河北交响乐团)认为音乐厅的混响上限由1.6 s提升至1.7 s,对交响乐演奏将会有更好的效果;为此,北京院声学所也提出了改进方案(后因有不同意见而未实施)。2017年声学改造后,空场混响时间由1.6 s提高到2.02 s(预计满场约1.8 s),指挥及乐队演奏人员普遍反应混响合适、丰满度较高,音质很好。

河北艺术中心坐落于河北省石家庄市,整体工程占地44.62亩,总建筑面积32 059 ㎡,总投资3.2亿人民币。主体由大剧院、音乐厅、文化广场、地下停车场以及艺术沙龙组成。原建于1997年9月28日,1999年10月投入使用,音乐厅经调试后2000年11月投入使用,建筑外观和内景见图1、图2。

1 原声学设计简介

原音乐厅声学设计为北京建筑设计研究院声学所(北京院声学所),音乐厅功能以演奏交响乐和室内乐为主,兼顾其他功能,包括电影放映功能。大厅可容纳980名听众(其中池座535座,楼座445座),有效容积8 500 m³,每座容积8.7 m³,总面积3 368 m³。音乐厅选用六角形平面,听众席大部分处于倒扇形范围内,有利于早期反射声的均匀分布。演奏台配置在大厅顶端,面积为230 ㎡,可供四管制乐队的大型合唱队使用。观众席楼座最后排听众离演奏台中心仅29 m,离台口23 m,平台宽度为26 m,高度14 m,详见图3~图6。台上设有球切面扩散体和定向反射面,加强了乐师间的相互听闻和后座的声强。为满足不同音乐和多种功能对混响时间的不同要求,音乐厅设置了分布式计算机调控混响时间装置,可调幅度为0.5 s,可调结构采用圆筒形旋转体和折拉帘幕相结合的构造。

声学设计的混响时间指标为:以交响乐演奏中频(500 Hz)1.6 s为上限,会议、电影1.0 s为下限,确定可调混响幅度为0.6 s(1.0 s~1.6 s)。

北京院声学所吸取了广州星海音乐厅的经验,将交响乐演奏的混响时间适当降低。主要由于当时中国音乐家还不太习惯在混响时间较长的厅堂内演奏,倾向于清晰度为主。空场条件下,厅内可调混响时间幅度的测定结果见表1。

2 改造要求及采取措施

2.1改造功能要求及声学设计指标

到2017年为止,原音乐厅已经使用了17年,很多设备和装修都已老旧不堪。当初建造该音乐厅是为了筹备第七届国际杂技艺术节,而这次修缮升级则是为了2017年9月29日第十六届中国吴桥国际杂技艺术节。改造前,音乐厅主要用来外租,多用于演出东北二人转。这次改造明确要求音乐厅满足交响乐、室内乐、独奏、民乐等音乐会功能,以自然声为主。根据功能要求,声学主要设计指标为满场混响时间提升到1.8 s~2.0 s,音乐明晰度得到显著改善。

2.2改造前的声学各项指标检测

由于改造前音乐厅主要用来外租,上演东北二人转比较多,所以,圆筒形旋转体和折拉帘幕均处于吸声状态。由于年久失修,圆筒形旋转体已经无法旋转,因此,笔者所在的团队只测量了一种状态,相当于会议功能模式,结果见表2。

2.3改造措施

2.3.1 增加音乐厅体积

首先,建议流线型的装饰吊顶改为镂空的格栅造型,真正的吊顶为后部的黑色石膏板吊顶,增加了格栅和吊顶之间的体积,见图7。由于原吊顶内有维修马道和消防管道,不能更改,增加的体积位于舞台上部的吊顶空间,比较有限,约增加了500 m³。

其次,把舞台侧墙二层位置打通,增加体积约200 m³,见图8。改造前后的音乐厅剖面图见图9 和图10。

2.3.2 严格控制材料的吸声系数

地面采用实贴木地板,墙面为40 kg/㎡的GRG。吊顶由于结构荷载所限,音乐厅整个大吊顶均采用单层9.5 mm厚石膏板,楼座底部吊顶采用双层9.5 mm厚石膏板。由于单、双层的石膏板面密度比较低,低频吸声系数比较高,这就是导致完工后的低频混响时间偏短的原因,测量结果见表3。

严格控制座椅吸声系数:由于其他界面都是布置的反射材料,整个音乐厅只有座椅属于吸声材料,因此,座椅的吸声系数直接决定了音乐厅的混响时间。同时座椅的吸声系数也不能太大或太小,需要满足空、满场的混响时间相差不大的要求,以减少不同上座率对观众厅混响时间的影响。所以,合理控制座椅的吸声系数非常关键。由于音乐厅的体积不够和石膏板吊顶的吸声系数偏大,声学设计也相应地要求座椅的吸声少一些,以契合混响时间偏短的状态。实际选用座椅空、满座的每座吸声量和吸声系数见表4。

2.3.3 扩散和微扩散处理

为了保证声场均匀以及声音听起来柔和、圆润,声学设计要求墙面和顶面做扩散和微扩散处理,见图11和图12。

2.4改造后的声学各项指标检测

由于楼座采用了弧形栏板区域分隔,减少了部分位置。同时提高了座椅的舒适度,音乐厅座位数由980个调整为798个。为了分析修缮提升后的音乐厅效果,将测量值与白瑞纳克著的《音乐厅和歌剧院》第二版推荐值进行了比较。由于音乐厅为798座,比较尴尬,比大于1 400座交响乐厅规模偏小,比一般小于700座室内乐厅规模大一些,所以同时进行了对比,见表5。对比发现,改造后的音乐厅的音质效果介于交响乐厅和室内乐厅之间,换句话说,改造后的音乐厅兼有交响乐厅和室内乐厅的音质特征。

从表5中可以看到,除了亲切感ITDG偏大一些外,其他声学指标都能满足交响乐或室内乐的演出要求。亲切感就是在大房间中听音乐而有小房间的主观感觉,白瑞纳克将正厅池座中心位置的初始时延间隙ITDG用作亲切感的量度,正厅池座中心位置定义为舞台前沿和第一层眺台栏板之间的半程位置(偏离中轴线1 m)。音乐厅装修后的平均宽度约22 m,并不是太宽;池座中心位置距舞台前沿仅约5 m,距声源约为8 m,见图13。由于直达声的声程比较小,第一次反射声与直达声的声程差反而偏大了,因此,初始时延间隙ITDG就会偏大。如果这样的话,本来缩短音乐厅的长度以减小后排观众视距的优化措施,反而会使初始时延间隙ITDG偏大,倒是不利因素了。

由于传统的音乐厅多是“窄、长、高”的鞋盒形,池座的中心位置一般距离舞台前沿相对比较大。如世界上三大顶级音乐厅阿姆斯特丹音乐厅、波士顿音乐厅和维也纳金色大厅的池座中心位置距舞台前沿距离分别约为11 m、15.6 m和13.8 m,也就是说,池座中心位置的直达声距离都比较大。假如减少三个顶级音乐厅的座位数,缩短后排观众到舞台的距离,它们的初始时延间隙ITDG也会偏大。因此,白瑞纳克将正厅池座中心位置的初始时延间隙ITDG用作亲切感的量度是有一定的局限性的。

河北艺术中心音乐厅修缮提升后,先后承办了尤国通个人独唱演唱会、河北交响乐团2017音乐季收官演出、波兰庞德卡爱乐交响乐团新年音乐会等多场专业音乐会,大家普遍反映声学效果较好。

3 不同时期中国交响乐团对音乐厅音质要求的转变

笔者曾参与广州星海音乐厅的音质测试以及厦门国际会议中心音乐厅的声学设计工作,结合这次河北艺术中心音乐厅声学改造设计,可以看出近二十年来中国交响乐团对音乐厅音质要求的转变。

1998年6月13日(冼星海诞生日)正式使用的广州星海音乐厅(声学设计为北京院声学所),见图14,其各项声学参数虽然达到了国际一流音乐厅的指标(如中频500 Hz满场混响时间为1.82 s,空场为2.19 s;空场C(80,3)为-1.43 s),但是由广州交响乐团普通反映混响时间长,因而层次不够,清晰度差。为了降低混响时间,声学设计单位采取了两方面措施:(1)在演奏台上方的球切面反射上,配置人工翻动的锥状可调吸声结构,使大厅混响时间可在1.66 s~1.82 s之间调节;(2)在堂座走道和演奏台两侧楼梯可铺设地毯,根据需要可进一步降低混响时间至1.5 s。

2009年7月建成的厦门国际会议中心音乐厅,见图15,其各项声学指标虽然达到了国际一流音乐厅的指标(如中频满场T30为2.03 s;C(80,3)为-1.74;Gmid为5.45),由于主要使用方厦门交响乐团试演后反映混响时间偏长,清晰度较差。笔者所在的设计院采用两方面措施:(1)在演奏台后墙局部、均匀地安装织物软包棱锥形装饰吸声体;(2)在二楼眺台中段栏板局部加做吸声处理。满场混响时间由2.03 s缩短到1.95 s,即使这样还是有乐团人员认为虽然有改进,但清晰度还是不够高。直到中国2010新年音乐会在此成功举办后,音乐厅的音质效果才得到认可。时任中国爱乐乐团指挥的余隆,在演出结束后评价厦门国际会议中心音乐厅音质效果很好,在国内可以名列前茅。首席大提琴家赵云鹏认为清晰度很好,但又不干涩,包围感很好,声音亲切、生动,声音效果堪称国内一流水平。

河北艺术中心音乐厅1999年建成使用初期,有一些音乐家(主要是河北交响乐团)认为音乐厅的混响上限由1.6 s提升至1.7 s,对交响乐演奏将会有更好的效果;为此,北京院声学所也提出了改进方案(后因有不同意见而未实施)。2017年声学改造后,空场混响时间由1.6 s提高到2.02 s(预计满场约1.8 s),指挥及乐队演奏人员普遍反应混响合适、丰满度较高,音质很好。

从以上三个例子可以看出,早期由于中国还没有专门的交响乐厅,乐队经常在容积小、混响短(一般为1.0 s)的排练厅练习,突然在混响较长的大音乐厅内排练和演奏,反差太大,难以习惯。随着一批国外优秀指挥和演奏人员的回归,以及中国一流声效音乐厅的建设,中国交响乐团也完成了由追求清晰度到享受音乐丰满度的慢慢转变。

选自《演艺科技》2018年第6期  杨志刚《由河北艺术中心音乐厅的声学改造引发的思考》,转载请标注:演艺科技传媒。更多详细内容请参阅《演艺科技》。

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