廣州歌劇院聲學設計簡析與聲學材料應用

　　廣州歌劇院由英國著名建筑師扎哈•哈迪德和聲學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界最高獎“塞賓獎”得主，也是負責巴黎音樂廳聲學設計的核心專家。

　　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。隨著工程臨近收尾，“雙礫”造型已經呼之欲出，由石材和玻璃鑲嵌而成的外墻顯得玲瓏剔透又不失凝重。

　　衡量歌劇院的聲學條件主要有三個指標：第一是進場感，即哪怕在離舞臺最遠的地方也能享受到聲學上的親近感;第二是清晰度，即不管坐在哪個座位上，都 能將歌詞聽得清楚;第三是聲音優美，即能感覺出聲音很豐滿，混響感很強。從測試效果來看，廣州大劇院就達到了國際一流劇院的聲學條件。

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

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

　　“雙手環抱”，是指觀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，猶如迎面伸來的兩只手臂。據介紹，此種設計的優勢在于內墻的形狀和角度有利于提供側向反射聲，同時避免回聲的干擾，從而使得混響音色既優美又清晰。

　　內部空間

　　坐在觀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。

　　底層仰視視角

　　大膽利用二三層觀眾席和舞臺旁邊的墻壁來取代原有的反射板

　　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，使座椅反轉時聲音人耳根本聽不到。

　　側邊通道壁上有聲音反射設計。

　　座椅隔斷的形狀和材料。

　　觀眾廳

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

　　負責歌劇院聲學設計的專家杜曉軍表示，經過測試，廣州歌劇院的混響時間為1.6秒，與最初設計的目標吻合。一般話劇演出或報告廳的理想混響時間是1秒，純交響樂演奏的理想時間是2秒，而歌劇院的聲效既要達到讓觀眾聽得清楚，又要保證伴奏音樂優美，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內外交融，延續建筑外觀靈動流暢的設計風格，室內以充滿視覺張 力的作法來處理墻面及頂面，構成功能交織、景觀滲透的動態空間。大量的平面、斜面、曲面構成的墻面、天花、欄板、取景窗，猶如流過礫石的珠江水，時而平 緩，時而高潮迭起，但不留一絲痕跡。

　　由于聲學要求，觀眾廳內采用了G R G 掛板，且厚度較一般常用的大，行云流水般的觀眾廳內墻，是沒有規律可求的。 G R G 的全稱是預鑄式玻璃纖維加強石膏，廣泛用于聲學要求較高的演出廳堂，能實現自由曲面，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。這種材料實現了設計“流水經過，不留一絲痕跡”的想法，完成后表面不留任何接縫，實現了大尺度、流暢、扭動且表面光滑無縫的大體塊構成。

　　不規則的體形設計為聲學設計不但帶來驚喜, 也帶來了挑戰。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，經過聲學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1 ∶ 100 的小模型來進行聲反射的初步測試研究，終于得到了一個能延續扎哈•哈迪德建筑風格，計算機模型聲學測試又能達到設計理想值的廳堂。

　　接下來就是聲學縮尺模型試驗，設計要求嚴格按1 ∶ 20 的縮尺比建立觀眾廳和舞臺的聲學縮尺模型，模型界面用G R G 材料制作，G R G 石膏預鑄件是觀眾廳墻面及吊頂主要裝修材料。初步測試發現，多數測點的聲場均滿足要求，但其中有6 個測點的脈沖響應存在能量較集中的長延時反射聲。三維模型必須進行修改，聲學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，各測點的聲脈沖響應終于達到較滿意狀態。聲學縮尺模型試驗結果為歌劇院的聲學設計提供了科學的依據。聲學設計也建立了室內聲場三維計算機仿真 模型進行聲場分析。這些技術措施保證了大劇院的優良音質。

　　平臺三區清水混凝土天花放樣

　　廣州歌劇院實現了建筑設計和聲學設計的完美結合，建筑不規則的非幾何線性體形體現了未來建筑的動態發展，不規則的體形打破傳統歌劇院觀眾廳的布局，靈動行云流水般的室內設計與聲學設計巧妙結合，不僅給觀眾帶來視覺上的享受，也保證了世界一流的聲學音質效果。

　　本文來源于聲博士官方網站：http://www.soundbox.hk/art/20/628-48.htm