高质量的声学设计

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本刊已经为大家展示过很多的安装、改造案例,但大多以家庭（家庭影院、智能家居）为主.这次的案例名称为“深圳凤凰广场剧院”,是一次对剧院舞台声学理念的全新建设.改造工程由ADS中国-影音智能设计有限公司进行.

ADS中国-影音智能设计有限公司是英国电声设计公司和香港长岛集团共同在中国投资建立的集音响产品设计、制造的外商独资企业.英国电声设计公司成立于1990年,是电声设计制造业为数不多的全资英国公司,总部设在英国第二大城市曼彻斯特,产品分布欧洲、亚洲及中东40多个国家.专门从事高质量的Hi-Fi、音响系统公共广播系统数字教学系统,汽车音响系统的设计与制造,在电声设计制造业被公认具有领先地位.它于1994年获得ISO9001国际质量认证及欧共体CE安全认证,是国际专业声光协会,北美音响协会,意大利帕索音响合作协会等多家国际专业协会会员,以支持ADS在欧洲、美洲及远东地区的全球化发展.

ADS中国-影音智能设计有限公司作为英国电声设计公司在中国投资建立的ADS中国制造基地,是一家专门从事顶级影音系统工程、别墅私家影院设计、建筑声学设计及全宅智能家居系统整体解决方案的提供商.专注于别墅、会所、酒店顶级私家影院、影音娱乐室、Hi-Fi房间等专业空间的声学设计及装修、智能化控制、家庭舞会灯光、卡拉OK等,从毛坯勘察规划开始到设计、施工再到后期的安装调试提供全方位、一站式的顾问型专业服务,为您合理配置影音设备、智能控制系统并和家居装饰和谐地融为一体,保证视觉和听觉的完美统一.

凤凰广场剧场位于深圳罗湖区凤凰印象花园裙楼三楼、四楼.观众厅容积约为2670立方米,共有500个座位.剧院主要使用功能是用于演出,兼顾会议使用,还具有电影放映功能.所以这项项目的工程核心为声学设计.改造目的在于：1.应当拥有良好的语言清晰度；2.合适的响度,语言和音乐均要求有足够的响度,它們应高于环境噪音,语言的合适响度为60-70分贝；3.无回声和颤动回声,因为回声的出现会影响听音的注意力,降低语言可闻的清晰度.而颤动回声则使人感到厌烦,影响听音效果；4.低噪声,室外侵入的噪声和建筑物内的工程设备噪声,特别是空调制冷的设备噪声,对听音有障碍,因此应当尽量消除干扰,并控制在允许范围内.

音质设计主要是通过室内装饰材料的吸声性能的计算,设置合理的、必要的吸音材料和扩散材料,取得合理的室内混响时间,并避免声聚焦、颤动回声等声学缺陷,提高房间的语言清晰度.除此之外,在音质设计的过程中还考虑到了房间的电声设备布置.

其次,厅场容积和座位数也是影响声音的重要因素.剧场共有500座位,厅内有321座位,每座容积约为8.3m3.由于座椅的吸声量占厅堂总吸声量的一定比值,因此合适的每座容积有利于节省工程造价,并且避免出现吸声过量的情况.相比专门的电影厅来说,剧院每座容积要略大于电影厅,因此需要对厅内设置较多的吸声材料控制混响时间.

接下来,要解决的是声聚焦问题.声聚焦是由于厅堂体型的原因,导致混响声在某一区域,从而导致声场在这个区域加强的现象,声聚焦可以引起声场分布不均等声学缺陷.在该项目中,ADS使用了声线分析和声粒子分析方法,用以分析该厅堂的体型.

通过测量对比分析,该剧场第一次反射声和第二次反射声都均匀分布在剧场听声面内,因此该厅堂不存在声聚焦现象.那么,接下来,要注意是否有颤动回声和回声现象了.

颤动回声,指在平行墙壁间声音相互多次反射引起的声音颤动现象,属于一种严重的音质缺陷,会造成语言清晰度下降和音质不良.造成颤动回声的主要原因是吸声系数较低的平行界面,就实例而言,该剧场中观众厅中的平行界面主要为两侧墙之间以及顶面和地面之间.

说到回声,人一般能够辨别回声的时延为50ms,也就是说直达声与反射声的声程相差17m的情况就可以引起回声.就剧场的情况来说,因为主声源位置在舞台台口附近,因此观众厅前部坐席区容易引起回声的现象.所以,必须对舞台做出相应的吸声处理.观众厅后墙使用生态木穿孔板,该结构为宽频带吸声结构,可以防止后墙声反射引起的回声现象.

混响也是衡量声音好坏的重要指标,混响时间可以象征音质的好坏,语言清晰度的高低,也是房间吸声材料扩散材料使用面积计算的最重要参数.该厅的主要使用功能有电影放映,戏曲两种.而混响时间主要参考电影放映的使用功能,其中戏曲使用由于可以使用电声扩声的方式,因此相对较短的混响时间可以使用电声方式进行补偿.通过测量分析,该厅观众厅的中频最佳混响时间定为0.7+/-0.1s,舞台内的混响时间不宜过高,因为舞台对于观众厅属于耦合空间,如果舞台内的混响时间过高会导致观众厅的混响时间增大,并且由于经过舞台内的混响声声延迟较长,较易形成回声声学缺陷,因此舞台内的混响时间应小于1s.

根据厅堂的容积、内表面积及推荐的混响时间参数,推算出该厅堂达到推荐混响时间所需的吸声量.吸声量参数是确定厅堂吸声材料面积的主要设计依据.

经过全面测量,针对上述声学问题,我們做出了相应声学材料选择和安装布置.

青色区域主要作用是声反射,可选用金属板或密度板实贴木饰面.洋红色区域是声音的吸声和扩散,吸声采用聚酯纤维吸声板龙骨空腔吸声结构,扩散使用造型扩散体结构,部分区域使用反射材料.

而吊顶主要作用是增加观众厅内的早期反射声,并避免厅堂吸声量过大,我們选择了GRG板.吊顶处采用图中（顶部造型示意图）大致造型（红色线条所示部分）,该结构可以降低室内容积,并且增加了顶部的扩散.

由于舞台内空间巨大,属于观众厅内的耦合空间,因此同样需要对舞台做强吸声处理,降低舞台空间对观众厅的影响.舞台内的大幕、舞台机械设备也都具有一定的吸声效果.我們的做法是在舞台墙壁内设置穿孔板材料,得到最佳声音效果.如图所示

经过合理的声学设计,凤凰剧场得以改造完成.而我們,则看到了ADS的专业水准,看到了凤凰广场剧场的魅力美.