廣州歌劇院聲學(xué)設計簡(jiǎn)析與聲學(xué)材料應用 ——廣州歌劇院聲學(xué)設計簡(jiǎn)析與聲學(xué)材料應用

　　廣州歌劇院由英國著(zhù)名建筑師扎哈•哈迪德和聲學(xué)大師馬歇爾共同設計。扎哈•哈迪德是第一位獲得“普利茲克建筑獎”的女設計師，馬歇爾則是國際聲學(xué)界最高獎“塞賓獎”得主，也是負責巴黎音樂(lè )廳聲學(xué)設計的核心專(zhuān)家。

　　兩位大師將他們的設計理念命名為“圓潤雙礫”，因為歌劇院從外觀(guān)上看就像靜臥在珠江邊平緩山丘上的兩塊礫石，一大一小，一黑一白。隨著(zhù)工程臨近收尾，“雙礫”造型已經(jīng)呼之欲出，由石材和玻璃鑲嵌而成的外墻顯得玲瓏剔透又不失凝重。

　　衡量歌劇院的聲學(xué)條件主要有三個(gè)指標：第一是進(jìn)場(chǎng)感，即哪怕在離舞臺最遠的地方也能享受到聲學(xué)上的親近感;第二是清晰度，即不管坐在哪個(gè)座位上，都 能將歌詞聽(tīng)得清楚;第三是聲音優(yōu)美，即能感覺(jué)出聲音很豐滿(mǎn)，混響感很強。從測試效果來(lái)看，廣州大劇院就達到了國際一流劇院的聲學(xué)條件。

　　內部聲學(xué)設計根據馬歇爾大師的獨特研究采用“雙手環(huán)抱”式看臺，此項設計為全球首創(chuàng )。

　　觀(guān)眾廳采用多邊形設計，樂(lè )池為“倒八字形 ”，有利于增加臺上演員和樂(lè )池演奏者的溝通。

　　“雙手環(huán)抱”，是指觀(guān)眾席看臺兩側的延伸部分和樓座挑臺交錯重疊，從舞臺角度看來(lái)，猶如迎面伸來(lái)的兩只手臂。據介紹，此種設計的優(yōu)勢在于內墻的形狀和角度有利于提供側向反射聲，同時(shí)避免回聲的干擾，從而使得混響音色既優(yōu)美又清晰。

　　內部空間

　　坐在觀(guān)眾席上對舞臺視野良好，劇院內部空間形狀形成一種強烈圍合感，有利于聲音反射。

　　一層視野一角。

　　可以看出各種聲波反射鰭片和彎曲的樓板底面形狀、光滑的材質(zhì)。

　　底層仰視視角

　　大膽利用二三層觀(guān)眾席和舞臺旁邊的墻壁來(lái)取代原有的反射板

　　更為巧妙的是設計的座椅背面有聲音反射作用，座椅軟墊則有吸聲作用，使座椅反轉時(shí)聲音人耳根本聽(tīng)不到。

　　側邊通道壁上有聲音反射設計。

　　座椅隔斷的形狀和材料。

　　觀(guān)眾廳

　　內表面看起來(lái)很隨意沒(méi)有規律可言，但沒(méi)有一塊是隨意確定的，深化設計及施工中不可以任意改動(dòng)主觀(guān)眾廳內的墻、天花板、看臺邊緣和觀(guān)眾席的分割攔板等的幾何形狀，內表面基本上是一個(gè)聲反射表面，這些稱(chēng)之為聲擴散元素，把反射聲擴散開(kāi)來(lái)。聲音擴以后，分布就會(huì )均勻。

　　負責歌劇院聲學(xué)設計的專(zhuān)家杜曉軍表示，經(jīng)過(guò)測試，廣州歌劇院的混響時(shí)間為1.6秒，與最初設計的目標吻合。一般話(huà)劇演出或報告廳的理想混響時(shí)間是1秒，純交響樂(lè )演奏的理想時(shí)間是2秒，而歌劇院的聲效既要達到讓觀(guān)眾聽(tīng)得清楚，又要保證伴奏音樂(lè )優(yōu)美，所以就定位在1.6秒。

　　廣州歌劇院的室內也徹底地貫徹了扎哈•哈迪德的設計理念。借助大面積的玻璃與室外景觀(guān)內外交融，延續建筑外觀(guān)靈動(dòng)流暢的設計風(fēng)格，室內以充滿(mǎn)視覺(jué)張 力的作法來(lái)處理墻面及頂面，構成功能交織、景觀(guān)滲透的動(dòng)態(tài)空間。大量的平面、斜面、曲面構成的墻面、天花、欄板、取景窗，猶如流過(guò)礫石的珠江水，時(shí)而平 緩，時(shí)而高潮迭起，但不留一絲痕跡。

　　由于聲學(xué)要求，觀(guān)眾廳內采用了G R G 掛板，且厚度較一般常用的大，行云流水般的觀(guān)眾廳內墻，是沒(méi)有規律可求的。 G R G 的全稱(chēng)是預鑄式玻璃纖維加強石膏，廣泛用于聲學(xué)要求較高的演出廳堂，能實(shí)現自由曲面，且具有較好的強度及抗沖擊力，其不易變形。根據樣板的制作，前廳則采 用較薄的G RG 掛板。這種材料實(shí)現了設計“流水經(jīng)過(guò)，不留一絲痕跡”的想法，完成后表面不留任何接縫，實(shí)現了大尺度、流暢、扭動(dòng)且表面光滑無(wú)縫的大體塊構成。

　　不規則的體形設計為聲學(xué)設計不但帶來(lái)驚喜, 也帶來(lái)了挑戰。為了獲得第一次反射聲和混響聲的平衡，反射聲在空間內的合理分布以及合理的聲反射序列，經(jīng)過(guò)聲學(xué)設計的多番計算測試，結合建筑設計的反復修 改，并制作了一個(gè)1 ∶ 100 的小模型來(lái)進(jìn)行聲反射的初步測試研究，終于得到了一個(gè)能延續扎哈•哈迪德建筑風(fēng)格，計算機模型聲學(xué)測試又能達到設計理想值的廳堂。

　　接下來(lái)就是聲學(xué)縮尺模型試驗，設計要求嚴格按1 ∶ 20 的縮尺比建立觀(guān)眾廳和舞臺的聲學(xué)縮尺模型，模型界面用G R G 材料制作，G R G 石膏預鑄件是觀(guān)眾廳墻面及吊頂主要裝修材料。初步測試發(fā)現，多數測點(diǎn)的聲場(chǎng)均滿(mǎn)足要求，但其中有6 個(gè)測點(diǎn)的脈沖響應存在能量較集中的長(cháng)延時(shí)反射聲。三維模型必須進(jìn)行修改，聲學(xué)設計建議在舞臺臺口兩側墻面、天花的某些部位增加了擴散構件。重新測試修改后 的縮尺模型，各測點(diǎn)的聲脈沖響應終于達到較滿(mǎn)意狀態(tài)。聲學(xué)縮尺模型試驗結果為歌劇院的聲學(xué)設計提供了科學(xué)的依據。聲學(xué)設計也建立了室內聲場(chǎng)三維計算機仿真 模型進(jìn)行聲場(chǎng)分析。這些技術(shù)措施保證了大劇院的優(yōu)良音質(zhì)。

　　平臺三區清水混凝土天花放樣

　　廣州歌劇院實(shí)現了建筑設計和聲學(xué)設計的完美結合，建筑不規則的非幾何線(xiàn)性體形體現了未來(lái)建筑的動(dòng)態(tài)發(fā)展，不規則的體形打破傳統歌劇院觀(guān)眾廳的布局，靈動(dòng)行云流水般的室內設計與聲學(xué)設計巧妙結合，不僅給觀(guān)眾帶來(lái)視覺(jué)上的享受，也保證了世界一流的聲學(xué)音質(zhì)效果。

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