近现代中外剧场声学技术探索与实践

黄 帅 刘燕彬

(1.中国人民解放军后勤工程学院，重庆 401311;2.78438部队基建营房处，四川 成都 610066)

0 引言

时至今日，声学的应用范围越来越广，在军事、医学、建筑等方面有举足轻重的地位，尤其是建筑声学更是建筑设计师们一直在研究的重点科目。众所周知，剧院是世界公认的工程技术难度最高的建筑，声学系统的建设更是核心难点，因此声音效果也成为了评判剧院水准的重要衡量标准。

1 国外近现代剧场

1.1 建筑声学的诞生

建筑声学于19世纪90年代为人所知。落成于1895年的哈佛大学的福戈艺术博物馆演讲大厅的回音很大不能使用。当时的校长埃利奥特委托27岁的声学助教Sabine对这个问题进行了研究。在枯燥的实验之中，Sabine得到了大量的实验数据，进而将混响时间的概念公诸于众，最后在解决方案的实施过程中，Sabine利用软垫材料座位的较强的吸声作用，彻底改变了整个演讲厅的声学效果。此后不久业主邀请Sabine对正在建设中的波士顿音乐厅进行建筑声学优化的设计，最终波士顿音乐厅落成于1900年，值得一提的是，其在音效上取得了空前的成功。因此，波士顿音乐厅也与阿姆斯特丹皇家音乐厅、维也纳金色大厅并称为拥有世界顶级音质的三大厅堂(见图1)，至今尚无后来者能够超越［1］。

1.2 20世纪中期的探究与实践

20世纪50年代～70年代，建筑师们富有创造性的剧场设计令建筑声学有了广阔的发展空间，其间的研究成果丰硕，实践效果显著。

图1 维也纳金色大厅内部

德国柏林交响音乐厅的平面过渡平滑的多边形(见图2)。众多声学家努力参与到柏林音乐厅的声学设计之中，在最终的方案之中，观众厅内的布置采用了类似于葡萄田的排列形式，即把观众席分散成几个小块区域，每块小区域的侧墙都可以将一次有益的反射声提供给临近的区域，从而使声学效果达到最好。这种梯田式的观众席设计在剧场建设史上尚属首次，在最后的测试中，该音乐厅不但声学效果优异，而且室内的设计也是超越时代的，可以说建筑设计与声学设计在此相得益彰，艺术与科学在这里得到了完美融合［2］。

悉尼歌剧院于1973年完工(见图3)，其建筑造型在当时呈贝壳状，因此如何提升音乐厅内的声学效果便成了重中之重，正是在这种环境下，声学中的侧向声能比理论就在此时的澳大利亚产生，通过侧向声能比理论，音乐厅获得了令观众认可的声学效果［3］。因此，悉尼歌剧院不但在现代主义建筑的历史中具有划时代的意义，而且也为建筑声学侧向声能比理论打造了一个得到广泛认可的工程案例。与此同时，悉尼歌剧院也是世界上唯一一个建筑师尚在世时就被评为世界文化遗产的建筑，也使悉尼这座城市扬名世界。

图2 柏林交响音乐厅内部

图3 悉尼歌剧院

1.3 计算机软件模拟有效辅助建筑声学的发展

从20世纪末至今，计算机软件模拟技术得到了高速发展，ODEON，EASE，ECOTECT等软件相继问世，正是因为有了高速运算的计算机软件，我们才能快速的处理建筑中的声学问题，以计算机模拟软件为核心的声学处理与设计方向也必将成为未来的主导［4］。

2 中国近现代剧场设计

2.1 清朝末年之民国初期

北京的湖广会馆与天津的广东会馆是建成于19世纪的两个建筑内部的戏台，这两个会馆都拥有良好的室内声学效果，有着较大的空腔体积，低频共振吸声效果好［5］。此外这一时期还建有一些主要目的是赚取票房的西洋剧场，这些剧场大多位于上海周边，目的是娱乐民众。与此形成鲜明对比的是，传统戏台场地面积小，容纳能力弱。不过，这一时期的剧场在声学效果方面整体上都不尽如人意，原因就在于当时无声学专家参与设计。

2.2 解放初期

1950年建造的重庆大礼堂(见图4)，主要供会议与演出使用，正是这种多功能的使用要求导致了在建设过程中对声学设计的忽视，导致其仅仅作为重庆的标志性建筑物供游客进行参观［6］，鲜有专业人员在此演出。重庆大剧院和延安时期礼堂的教训使时任总理的周恩来等工程项目负责人深刻认识到如果没有严谨的科学态度是永远没有办法解决剧场的声学问题的。因此周恩来亲自任命声学专家马大猷以及他的团队来攻克这一难题。马大猷的团队利用穿孔吸声板来降低大会堂内的混响时间，采用区域补声器和座椅扬声器与主扬声器相结合的极具创造性的措施，保证了声能能够均匀分布于每个座位［7］。人民大会堂在声学问题方面的重大突破拉开我国近代建筑声学设计的新篇章。

图4 重庆大礼堂

图5 国家大剧院实景

2.3 十年文革与改革开放初期

十年文革使我国剧院的建设水平与数量严重下滑。在这其间所建造的剧场在设计上体现为谦逊精神的缺失与模仿抄袭思想的泛滥。南宁剧院在设计时对顶棚声进行扩散反射作用的船形吊顶，在其他此时建设的剧场中被任意改变船形体的尺寸和材料而出现，这种完全不负责任的做法导致其完全丧失了声音的扩散作用，沦为形式上的摆设［8］。

从改革开放开始，国外的建筑设计公司开始介入我国的剧场设计。先进的建筑思想与我国实际相结合，其中最具代表性的就是深圳大剧院，由英国的舞台设计公司参与设计并于1989年建成。同时这一时期的剧院的确不乏声学设计较为成功的实例，但是建筑仍以政治会议以及例行演出为主。

2.4 21 世纪之后

21世纪的十多年以来，各大城市都涌现出的大型剧场不计其数。这些剧场在造型上令人震撼，并且从建筑声学角度来讲，这些剧场的专用厅堂都有着与演出类型相适应的混响时间。歌剧院一般约为1.5 s，音乐厅一般约为2.0 s，戏剧与话剧演出一般约为1.2 s［9］。于2007年落成的中国国家大剧院有着独特的半椭圆球造型(见图5)。尽管国家大剧院在方案、管理与造价等方面受到了质疑，但是就其实际演出时的音质效果而言，国家大剧院是剧院设计之中比较成功的案例。

3 结语

近现代剧场设计的高速发展使建筑声学的研究水平得到了长足的提高。当下，后现代主义的非线性设计风靡全球，新的演艺中心或大剧院不计其数，每一座都卓尔不群，引人注目。与此同时，观众们对建筑声学效果的重视程度也越来越高，邀请专业的声学团队参与建筑设计流程无疑将成为今后剧场建筑的发展趋势。

［1］林 杰，谭 华，徐 春，等.建筑声学技术研究进展［J］.建筑科学，2013(10)：41-47.

［2］王季卿.建筑声学近代的发展及其在建筑上的应用［J］.同济大学学报，1957(1)：49-65.

［3］朱相栋.观演建筑声学设计进展研究［D］.北京：清华大学，2012.

［4］乐 意，赵其昌，沈 勇，等.大型厅堂的建筑声学设计方法研究［J］.南京大学学报(自然科学版)，2011(2)：208-217.

［5］李志斐.专业话剧院建筑声学设计研究［D］.长沙：湖南大学，2009.

［6］张晟鹏，任 劲.重庆大剧院建筑声学设计浅析［J］.演艺科技，2010(2)：33-37.

［7］王季卿.中国建筑声学的过去和现在［J］.声学学报，1996(1)：1-9.

［8］王改丽，孙洪庆.新中国建立初期中国建筑声学的发展［J］.广西民族大学学报(自然科学版)，2010(4)：33-40.

［9］燕 翔，周庆琳.国家大剧院建筑声学的创新应用［J］.建筑学报，2008(2)：68-71.