天津市中國大戲院的聲學改造

張 蘭，馬 蕙

（天津大學建筑學院，天津 300072）

演出場館建設

天津市中國大戲院的聲學改造

張 蘭，馬 蕙

（天津大學建筑學院，天津 300072）

介紹天津市中國大戲院聲學改造的主要內容，包括混響時間的調整、體型設計和隔聲設計。調整后的大戲院的混響時間更加合理，音質效果更加理想。

中國大戲院；聲學改造；音質效果；混響時間

戲曲是中國傳統文化形式之一，對人們的精神文化生活產生了重要的影響。近年來，戲曲文化越來越受到重視，戲院的建設和改造項目也越來越普遍。2014年，天津市政府決定重新修繕中國大戲院，在保留傳統風格的基礎上，改進大戲院的音質效果，為戲劇演出提供高水準的演出場所。

1 項目概況

中國大戲院已有70年的悠久歷史，是天津市重點文物保護單位。中國大戲院位于天津市和平區哈爾濱道，緊鄰天津市最繁華的金街商業區，總建筑面積達7 824 m2，其中，地上部分7 058 m2，地下部分766 m2。主體建筑由一個大劇場和一個小劇場組成，大劇場分上下兩層樓 ，觀眾廳總容積為7 087 m3，座位數1 075個，每座容積為6.58 m3，大于劇場每座容積的理想值。中國大戲院主要以京劇、評劇演出為主，每年接待演出600余場，是一座使用頻率較高的戲劇演出場所。

2 中國大戲院現存的音質問題

中國大戲院經歷了多次改造，但仍然存在著一些聲學上的不足。通過對大戲院的現有體型進行聲線分析（見圖1～圖2），可以看出以下幾個主要問題：

圖2 剖面聲線分析圖

（1）觀眾廳一層及二層中部座椅處均無側向反射聲，需調整戲院的側墻體型，以保證充分利用側向的反射聲來增強聲音的立體感和空間感；

（2）側向反射聲不均勻，兩側較集中，中部相對缺乏，不均勻的反射聲分布會增加廳內聲場的不均勻度；

（3）來自天花的反射聲分布不均勻，不能覆蓋全部的觀眾席；

（4）一層中后部無天花反射聲，二層反射聲不均勻。

總之，目前大戲院的觀眾廳內存在著聲場不均勻以及部分區域聽音立體感較弱的問題，應當在后期的聲學改造中加以改進。

圖3 一層和二層混響時間測點圖

表1 改造前混響時間測試結果

通過對中國大戲院的聲學測試發現，中國大戲院的混響時間偏長，特別是低頻混響時間過長（見圖3和表1），這樣會嚴重影響廳內的清晰度，使觀眾聽不清唱詞和對白。因此，調整混響時間和混響時間相應的頻率響應是聲學改造的重點。除此之外，經測試，大戲院背景噪聲為29.8 dB，雖然符合GB/T 50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》中觀眾廳和舞臺背景噪聲限值NR-30的要求，但是這個結果是在所有外部設施停止正常使用的情況下測得的。從現場主觀感受來看，大戲院進出口過多，且門的隔聲較差，應當在改造中加以適當的隔聲設計。

3 音質改造

3.1 隔聲設計

中國大戲院地處商業區繁華地帶，緊鄰城市道路興安路，周圍的施工項目比較多，對大戲院的影響也比較大。因此，為了降低戲劇院的背景噪聲，在改造中將觀眾廳側墻上的窗戶改為雙層隔聲窗，保證其有40 dB以上的隔聲量。其次，為了避免共振的發生，兩層玻璃之間采取不平行設計，留有3°～6°的傾斜度。另外，觀眾廳兩側出入口的門全部換為多層板材的隔聲門，并在施工過程中保證門縫的嚴密程度。

3.2 體型調整

由于中國大戲院的主體結構已經建成，只能在不影響整體結構的前提下，對大廳的體型進行調整。為增加中部的側向反射聲，將耳光室去掉，一層舞臺兩側墻體改為弧形（見圖4和圖5）。為解決天花反射聲不均勻和中前部早期反射聲不足的問題，結合建筑設計要求對天花體型進行了調整（見圖6和圖7），使反射聲能覆蓋整個二層觀眾席及一層中前部且反射聲分布均勻。為了補給一層觀眾廳后部反射聲，將一層挑臺前部改為弧形。

3.3 混響設計

中國大戲院改造后觀眾廳的容積為7 087 m3，座位數為1 203個，每座容積約為5.89 m3。根據廳堂的使用功能和每座容積參數，確定了中國大戲院的最佳混響時間及混響時間頻率曲線如表2所示，并結合聲線分析和材料選型進行了混響設計。

為保證混響時間滿足設計要求，需要在觀眾廳內各個位置上鋪設適當的反射材料或吸聲材料。觀眾廳中前部側墻的功能以反射聲音為主，采用厚度為30 mm的石膏板墻面，墻裙材料選用厚度為18 mm的成品木掛板和厚度為18 mm的細木工板，并使用輕鋼龍骨找平。側墻后部和后墻以吸聲為主，采用厚度為9.5 mm的穿孔石膏板墻面（穿孔率為2.55%，穿孔直徑為10 mm，孔距為55 mm），墻裙材料為穿孔五夾板加離心玻璃棉。天花前部反射部分采用厚度為30 mm的石膏板吊頂，后部吸聲部分采用穿孔石膏板吊頂，二層挑臺下天花為帶空腔的單層紙面石膏板。通過吸聲材料和反射聲材料的合理布置來調整混響時間，可以使混響時間降低，尤其是低頻混響時間，從而有效改善由于低頻掩蔽效應造成的廳內清晰度較差等問題。墻體和天花的材料的布置如圖8和圖9所示，圖中藍色代表吸聲部分，紅色代表反射部分。各種材料的具體構造形式如圖10所示。

圖4 一層和二層平面體型調整后輪廓圖

圖5 一層和二層平面體型調整后聲線分析圖

圖6 剖面體型調整后輪廓圖

圖7 剖面體型調整后聲線分析圖

表2 建議的滿場混響時間設計值

圖8 墻體材料布置及位置示意圖（藍色代表吸聲部分，紅色代表反射部分）

圖9 天花材料布置及位置示意圖（藍色和紫色代表吸聲部分，紅色代表反射部分）

4 改造后的聲學測試結果

工程竣工后，對中國大戲院進行了聲學測試（見圖11），數據結果顯示基本達到了設計目標。從測試結果（見表3）看出，各個頻帶的混響時間比改造前均低了0.2 s～0.3 s，特別是低頻混響時間大大縮短，一方面混響時間頻率響應更加合理，更有利于戲曲的演出；另一方面由于低頻混響時間的縮短，使得低頻聲的衰減更快，減少了低頻聲對于中高頻聲音的掩蔽作用，提高了語言的清晰度和音樂的明晰度，實現了對于大戲院聲學改造最重要的調整目標。

C80是反映聲音特別是音樂明晰度的指標，又稱透明度指標指數，表4顯示500 Hz、1 kHz、2 kHz的明晰度均值為1.72 dB，說明如果在廳堂中播放音樂，音樂的清晰度很高，同時均值小于2 dB，說明又不缺乏混響感。這種建筑聲學條件是非常適合戲曲演出的，既保證了音樂的清晰又實現了音樂的豐滿與圓潤。D50是反應語言清晰度的指標，從表5中的數據可以看出，500 Hz、1 kHz和2 kHz的D50的均值為0.47，說明語言的清晰度較高，能夠保證戲曲對白和唱詞的清晰表達，使廳內具備良好的聽聞條件。

圖10 具體構造示意圖

圖11 一層和二層混響時間測點分布圖

表3 混響時間測試結果

表4 明晰度C80測試結果

從各個代表性的測點的脈沖響應測試結果（見圖12和圖13）可以看出，在廳內的各個位置上，均有延遲時間小于20 ms的早期反射聲，而且早期反射聲能量較強，能夠增加直達聲的力度和聲音的親切感。同時混響聲衰減也較均勻，各個測點的音質較均衡。

表5 明晰度D50測試結果

圖12 一層和二層脈沖測點分布圖

5 結語

中國大戲院是天津市知名的戲劇院之一，是戲迷聽戲的重要場所。經過改造后的大戲院混響時間適當、混響時間頻率響應合理，廳內的語言清晰度和音樂的明晰度都較高，能夠實現與戲曲演出相適應的聲學條件，完成了改造的目標。經過專業的聲學改造后，中國大戲院為天津市民提供了一個音質效果更佳的文化場所，有利于戲迷們在這里實現對高品質戲曲的欣賞。

圖13 脈沖響應測試結果圖

[1] GB50118-2010 民用建筑隔聲設計規范[S]. 北京：住房和城鄉建設部，2011.

[2] 國家建筑標準設計圖集. 建筑隔聲與吸聲構造[M].北京：中國計劃出版社，2008.

[3] 中國建筑科學研究院建筑物理研究所. 建筑聲學設計手冊[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1987.

[4] 薛林平，侯磊. 天津中國大戲院建筑研究[J]. 華中建筑. 2013（10）.

（編輯 薛云霞）

Acoustic Renovation of Chinese Theater in Tianjin

ZHANG Lan, MA Hui
(School of Architecture, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

Acoustic renovation of Chinese theater in Tianjin was carried out through the adjustment of the reverberation time, shape redesign and sound insulation design. The aim of this acoustic renovation was to achieve more ideal sound quality as well as more reasonable reverberation time in different frequency band.

Chinese theater; acoustical improvement; sound quality; reverberation time

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.05.011