沉浸式特效影院工程的關鍵建筑技術

(中廣電廣播電影電視設計研究院 音視頻室，北京 100045)

1 概述

本刊2019年第10期已刊登筆者的《沉浸式特效影院工程的關鍵工藝技術》一文，已針對沉浸式特效影院項目涉及的畫面、聲音、動感及特效等關鍵工藝技術進行專門闡述，但沉浸式特效影院工藝和建筑形式均特殊，屬于新興的一類影院工程，除專業系統外，特效影院觀影效果的實現需聲學、建筑、結構、電氣、暖通、裝飾等多專業的配合，可借鑒的經驗及案例少，特別是項目建設前期均為土建設計牽頭，在沒有工藝設計或技術咨詢指導的情況下，往往令土建各專業設計無從下手，經常出現建成后的建筑使用功能不滿足和工藝條件不滿足等問題，本文將針對沉浸式特效影院的關鍵建筑技術進行論述。

2 建筑關鍵技術

2.1 建筑空間技術

特效影院建筑除滿足建筑功能外，更要滿足特效影院觀影功能，建筑空間確定是重點。

2.1.1確定觀眾容量

相對常規影院，特效影院更加追求觀影期間聲音畫面的包容感、感官刺激以及特殊銀幕形式，其座位尺度、排間距、起坡等建筑技術指標均較常規影院大，導致特效影院觀眾容量一般只能做到幾十人到300多人，少數超大球幕影院和巨幕影院觀眾數可以達到400～500人左右。建筑設計確定觀眾容量的時候，在考慮運營對觀眾人數訴求前提下，需充分考慮特效影院的觀影體驗感，否則建筑面積過大的影院，日后空座率高且部分座席觀影效果較差，將事與愿違。同時，近些年商業運營的特效影院越來越多，投資方已不僅僅希望觀眾觀影消費，多數項目會開辟多廳及互動、衍生品售賣空間，以求最大程度開發影片帶來的商業價值。這給建筑設計帶來一個空間設置問題：合理規劃空間，以消化觀影前后所有影廳的觀眾。一般建筑設計需考慮以下因素：一是影廳附近設置滿足容納觀眾人數的序廳；二是規劃出觀眾觀影前后可參與互動娛樂的空間；三是衍生品售賣空間。

2.1.2建筑布局及空間尺度

特效影院建筑布局一方面要滿足觀眾安全觀影的建筑環境，例如：2015年執行的最新《建筑設計防火規范》對各類影院所在樓層及消防措施的要求做了比以往規范更為嚴格的要求，新建特效影院項目的建筑平面布置以及利用已有建筑改造項目的選址需特別關注規范中的強制性條文；另一方面，建筑布局不應產生影響觀影質量的技術問題，例如：合理布置影廳平面，避免多廳之間或因毗鄰設備振動產生不必要的振動噪聲干擾；再者，建筑布局需預留影院放映、特效、控制等設備機房。

空間尺度要滿足諸如巨幕、球幕等大型銀幕對空間的需求，一般巨幕凈高在16m以上，常規傾角下23m直徑球幕的廳內凈高在17m左右，由于還有設備安裝結構轉換層、馬道和大型空調風管占用的空間，所以空間尺度需要在建筑設計階段充分考慮。

2.1.3觀眾視線的確定

特效影院的觀眾視線優劣關系到觀影質量，其基本邏輯為：根據確定的畫面形式、尺寸及位置，建筑設計在平面布置、排間距、起坡方面進行綜合考慮，保證大多數區域觀眾視線無遮擋或少遮擋，同時在觀眾視線設計時，也需對畫面形式、尺寸及位置進行必要的約束或調整，最后形成有利于各方面功能、性能指標實現的折中方案。遺憾的是，由于特效影院沒有相應的設計規范作為支撐，其觀眾視線的確定不能像劇場、音樂廳及常規電影院等觀演建筑一樣以一個明確的視點來確定觀眾視線，加之沉浸式特效影院的畫面大且“包裹”觀眾，視點的概念更加模糊。為此，建筑設計可與影院工藝設計配合，以先確定主畫面位置來確定視點，進一步利用建筑手段進行視線分析。

2.1.4結構及暖通技術

特效影院包含大型銀幕、金屬球幕和動感平臺等特殊設備，結構和暖通技術方面有一定的特殊要求。

結構方面，首先，巨幕影廳的銀幕寬度可達30m，高度達到16～20m，銀幕區域受力特性偏向局部線荷載，如果包含聲障墻、揚聲器平臺和檢修馬道，該區域地面荷載較大，即便采用成品安裝架方式，安裝件預埋及安全性均須經結構復核。其次，大型金屬球幕、飛行影院異形幕幕體和幕的結構件自成體系，最終通過6～10個吊點與主體結構或轉換層進行連接，幕后空還需設置風管、揚聲器馬道，放映工藝需盡早與結構設計配合，以便為后期專業設備安裝預留合理的條件。最后，若特效影院設置動感平臺，聲學設計需根據振動量級和對周邊區域的影響情況決定是否采用質量塊，同時，運動機械需建筑設計預留下部檢修空間的高度、踏步平面標高，決定結構是否降板等均需結構設計參與。

暖通方面，首先根據影院噪聲限值要求做好噪聲及振動控制，包括機組、風機及風管消聲；其次是送回風口布置需避開銀幕區域，不要利用幕面作為回風路徑；其他方面均為常規技術。

給排水、電氣技術無特殊之處。需注意：觀眾上空球幕區域不能安裝噴淋、煙感器件和排煙風口，水、電、暖、消防在設計時需統籌考慮。

2.2 建筑聲學技術

影院作為聲畫重放空間，音響效果在觀眾總體感受上具有舉足輕重的地位，除了還音系統品質外，影廳建筑聲學質量對音響效果好壞起著決定性作用，聲學質量包括環境噪聲指標和音質指標。

2.2.1隔聲、隔振和消聲

隔聲主要包括圍護結構和裝修層隔聲，重點是建筑墻體和樓板等圍護構造的決定，依據是影廳周界噪聲情況和廳內背景噪聲限值目標。

隔振包含建筑設備和動感設備隔振，建筑設備隔振包括各種泵、機組、變壓器、水管等隔振，避免其振動通過建筑墻體、樓板等剛性構件形成的固體傳聲對觀影環境形成振動干擾及二次噪聲干擾。建筑設備的振動干擾傳導路徑長，且項目建成后很難治理，需在土建設計階段根據建筑設備振動情況、觀影環境的噪聲限值目標，采取相應措施。動感座椅特別是動感平臺是特效動感影院的主要振動源，荷載越大、加速度越大的動感平臺，振動越大，影響的多為樓上樓下或周邊功能空間。同時，由于電缸驅動方式的采用，近年工程實踐發現，整個影廳動感座椅同時運動時，電缸運動噪聲的疊加，已成為不可忽視的噪聲源，有些噪聲已經大到嚴重影響觀眾觀影的程度。

消聲重點是空調管道，如其他觀演空間一樣，影院類建筑的暖通設計，除考慮環境的溫濕度外，需對送回風管道采取消聲措施，避免因風速形成的風噪引入廳內影響觀眾觀影。當然，送回風形式、風量控制、風口布置以及管道消聲，都是暖通設計中需要綜合考慮的問題。

2.2.2室內音質

室內音質是反映特效影院最終聲學質量的關鍵，其手段是通過聲學設計來控制或指導裝修，由裝修工程來實現，最終通過還音系統來綜合表現。常說的“這個廳音響效果好不好”，一方面是音響設備本身的音質，另一方面是建筑環境的聲學質量。

圖1 國標(GB/T 50356-2005)對電影院混響時間的約定(滿場條件)

如果不包含電聲系統指標，狹義上反映廳堂室內音質的聲學技術指標包括：混響時間、混響時間頻率特性、聲場不均勻度、明晰度、清晰度、側向反射聲能比、早期衰變時間等多項內容。就特效影院而言，混響時間、混響時間頻率特性、聲場不均勻度這三個指標是室內音質的重點，同時，作為以電聲還音為重點，且廳內空間形式不復雜的工程，建筑聲學實現相應技術指標難度不大。混響時間、混響時間頻率特性這兩個指標基本可參考《電影院建筑設計規范(JGJ 58-2008)》《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范(GB/T 50356-2005)》《數字立體聲電影院的技術標準(GY/T 183-2002)》《電影院視聽環境技術要求(GB/T 3557-1994)》這4個規范或標準進行確定，但以上規范在相應容積下建議的混響時間范圍稍有差異，如圖1、表1、圖2所示。聲場不均勻度是通過室內音質和電聲系統綜合實現的一個指標，表現出來是廳內不同位置觀眾的聽音差異。對影院工程，混響時間短，且很難采取裝飾手段實現各頻段聲音的充分擴散，需在設計中重視揚聲器的布置以保證聲場不均勻度指標的實現，尤其是類似球幕、巨幕這種銀幕具有大尺度、異形、反射面占比大特征的廳堂，需更加注意。

表1 國標(GB/T 3557-1994)對混響時間的約定(50%以上觀眾)

圖2 行業標準(JGJ 58-2008)對混響時間的約定(未明確條件)

2.2.3聲缺陷的避免

對室內聲學而言，聲音在傳播過程中會因界面材料、形狀的不同而形成不同特性的反射或產生材料振動，如果在聽音區域產生可辨識且不利于聽感的特征，就形成聲缺陷，包括：回聲、顫動回聲、聲聚焦、諧振等。對于常規影院，聲學設計一般會通過改變界面材料的布置方式、避免凹形和材料碰撞的方式，規避聲缺陷的發生。但對于包含巨型銀幕或凹形金屬銀幕等存在聲缺陷條件的特效影院，需再高度重視聲學設計，以免工程完工后造成不可修改的聲缺陷問題，具體措施本文不再展開。

3 值得關注的問題

3.1 影片內容制作需和影院建設相互配合

特效影院與常規影院最大的不同在于影片多數為科技、探險、自然類內容，其形式多種多樣，功能差異較大，技術要求也不盡一致。優點是新奇和別樣的觀眾體驗，缺點是天馬行空的內容表現形式很容易跟影院建設脫節。為避免問題的出現，特效影院工程建設被賦予新的課題——影片內容制作和影院建設相互配合。

通常，建設前需建設方和影片制作方明確：預演區要求、畫面位置、銀幕形式及角度、觀眾席傾角、畫面投射或顯示方式、畫面幀率、是否3D、聲道數量、有無動感平臺或座椅、是否含特效等。結合以上需求，土建設計提出各專業方案后，再與建設方、影片制作方和影院工藝設計方配合，基本穩定建筑方案后作為各專業條件展開設計工作。如果建設方在前期不重視影片制作和影院建設的配合，出現重大建設調整的風險較大，形成工期延誤和資金浪費的風險。

影片內容制作與影院建設配合還需關注：有些建設方會忽略委托影片制作方進行特效動作編排，最后實際由動感座椅廠家根據自己對影片內容的理解來編排座椅動作和特效，往往與影片創意不符，使體驗感變差，需引起注意。

3.2 畫面沉浸感

嚴格說，沉浸感是畫面充滿人眼視野，觀眾環境感強、身臨其境的一種感覺。筆者經歷的有些項目中，建設方或設計方片面理解銀幕尺寸大或畫面全包圍就是沉浸感，結果導致主畫面位置不科學或畫面內容被遮擋的問題，最后獲得了“沉浸感”，犧牲了觀眾視線，工程投資大了反而造成觀影缺陷，需引起注意。

畫面沉浸感、聲音沉浸感、動感體驗，目的都是希望讓觀眾獲得震撼感受，但這種感受其實來源于硬件和內容兩方面的共同作用。比如，通過鏡頭的推拉搖移也可以實現很好的運動感和沉浸感，未必一定要銀幕多大多包裹，處理不好就會讓觀眾出現眩暈，形成負面的觀影感受。比如，通過畫面鏡頭的組接關系也可以實現很好的3D感覺，通過眼鏡式的3D系統會帶來視野大大縮小的問題，沉浸感和3D感反而消失。

3.3 聲音沉浸感

聲音沉浸感是電影多聲道還音系統發展到一定階段后，新興起來的一個時髦名詞，一個層面反映的是技術發展，另一個層面反映的是人的需求發展。電影領域沉浸感理念，近期開始被家庭影院、手機、游戲及現場演出技術領域引用，已經成為技術方案和觀眾消費的新亮點。但在實際工程建設中，建設方或設計方也經常片面理解為聲道多、音箱多就能獲得聲音的沉浸感，殊不知，往往收獲的是聲音定位亂的后果，需引起注意。

3.4 動感體驗

動感體驗是觀眾在獲得看和聽的感受后新的一種感覺訴求，是否動感與影片內容表達密切相關，否則容易造成喧賓奪主的問題，這就是很長時期以來動感體驗在商業影院推動緩慢的原因。雖然特效影院在主題、功能和受眾人群有別常規商業影院，但凡事都動感，會引發觀影感受變差的問題，也需引起注意。

再者，動感座椅或平臺的引入，使得工程建設原來主要解決電聲和光學的放映工藝技術，額外增加一個運動機械技術，且運動機械涉及到觀眾人身安全問題，需特別引起注意。

3.5 視線問題

視線問題重點是視點確定，國際巨幕協會對球幕影院的視點約定為：參考視點(Reference EP)=(0.28～0.33)×銀幕高度(從銀幕下沿算起)，其解釋：介于影廳中心線中點的參考座位上觀眾眼睛點位于銀幕底沿以上，參考視點介于銀幕高度0.28～0.33倍之間的位置，對其他類型的特效影院，未見相應規范進行約束。而我國現行《電影院建筑設計規范》則以設計視點(viewpoint)方式進行約定，表述為：設計視點(viewpoint)為影廳垂直視線設計用的基準視點，定在銀幕畫面下緣的中點。同時，引申出另三個術語：最低設計視點高度(minimum height of viewpoint)、最近視距(minimum viewing distance)、最遠視距(maximum viewing distance)。現行標準《數字立體聲電影院的技術標準》(GY/T 183-2002)《電影院星級的劃分與評定》(GB/T 21048-2007)和《數字電影巨幕影院技術規范和測量方法》(GD/J 040-2012)均以設計視點為基礎進行與視線有關指標的控制。雖然兩類規范都采用視點的概念，且約定目的都是控制觀眾與銀幕的視線關系，從而保證觀眾擁有良好的觀影感受，但未見類似文章對兩種截然不同的視點約定方式進行分析，使得在特效影院的實際工程實踐中無所適從，這個課題需留待有關單位在編制特效影院工程設計標準時解決，如圖3-圖4所示。

圖3 《電影院建筑設計規范》定義的視點與視角關系示意圖

圖4 按國際巨幕協會定義的參考視點示意圖

需要說明的是，視線分析是一個比較復雜但有意義的工作，復雜在需綜合觀眾容量與建筑平面布置矛盾、座位升起高度與觀眾臨空感矛盾、欄桿等設施的安全與視線遮擋矛盾、畫面沉浸感和觀眾之間遮擋矛盾、座椅形式的不確定性等諸多因素來協同考慮，有意義在于經過視線分析可以優化建筑設計，為更多觀眾帶來良好觀影感受。跟觀眾視線有關的還包括各種視角、視距等重要指標，本文篇幅有限，不再贅述。

3.6 聲學問題

建筑工程隔聲長期存在一個誤區，一是不考慮周界噪聲的情況，盲目要求隔墻的隔聲性能，比如：生搬隔聲指數≥60dB的所謂技術要求，導致工程最終隔聲能力不足或做不必要的投資；二是采用面密度低或輕質復合構造解決了中高頻隔聲，低頻隔聲能力不足；三是忽略門窗隔聲、管道串聲及孔洞漏聲，或圍護構造產生剛性連接導致隔聲失效。以上三類隔聲誤區，也經常發生在各類影院工程中。

室內音質，像劇院、音樂廳之類的工程，多數建設者都會引起重視，但影院類工程對室內音質的重視程度就非常低，多數停留在聲學=吸聲=軟包的層面，從國內檢測機構對全國各地商業影院的室內聲學指標檢測結果來看，大部分商業影院的聲音質量并不夠理想，筆者參加考察、觀影的特效影院的聲學狀況也類似。

3.7 聲畫內容制作問題

由于特效影院具有觀影空間非標準化和內容訂制化的特點，多數影片制作單位不了解其特征，習慣性地按照常規影院模式確定視點、畫面和聲道位置，甚至內容表現形式嚴重背離特效影院特征，如果前期內容制作和影院建設再沒經過密切的配合，最后的觀影效果好壞基本寄托于運氣。筆者曾經歷過業主高價聘請國外著名影視制作公司完成的影片，在即將完工的特效影院試映，評價很差。像天文館、科技館這類比較成熟，一般通過購買經驗豐富的影片制作方的成片，影片質量問題不突出。但類似于影院形式和內容均為非標準化的特效影院項目，需引起建設方高度重視。

內容制作還需注意：由于特效影片制作單位不可能具備與特效影院相似的后期制作環境，常規剪輯制作室、調色間、混錄棚的技術特性及環境特征與特效影院差異又很大，所以特效影片完成到一定階段后需尋找相似空間進行試驗，成片前一定要在項目影院中再次進行現場混音和調色，這樣才能最大程度保證影片創作質量。

4 補注

4.1 關于2D、3D向4D、5D、nD概念的演進

由于多聲道、立體影像、動感、VR等多種技術的快速發展和應用，以及2D、3D、4D、5D概念在特效影院工程的普遍使用，本文在此稍做描述。

3D未出現前，影視技術領域沒有專門提出2D概念，只區分平面和立體，且基本局限于影像層面。當立體影像技術逐漸商業化應用，當立體聲向多維度的多聲道發展并應用，當動感技術開始被特效影院采用，聰明的技術人員在原來人的視聽感官維度(Dimension)3D的基礎上增加了1個人體感知維度，3D就演繹成4D，“立體影像+動感”就變成4D影院，這里的4D已經不是通常視聽感官維度的概念。隨著環境特效技術的引入，行業里把具備“立體影像+動感+環境特效”的影院稱為5D影院，近期又出現的6D、7D影院，是把嗅覺、觸覺體驗引入后出現的新名詞，今后是否還會出現8D、9D到nD、XD影院，不得而知，至于180°、影院360°、影院720°影院，都是圍繞沉浸式的商業推廣，越來越偏離技術范疇，本文不再作介紹。

4.2 關于常規影院多聲道和特效影院多聲道

從技術層面看，電影還音系統從單聲道、雙聲道、3聲道立體聲，到數字電影時代SMPTE、DCI規定的最大支持16個音頻通道，從5.1、7.1到11.1、13.1等聲音制式的發展，都是向聲道越來越多的方向發展，尤其是Dolby Atmos、Auro 3D、中國多維聲的出現，聲源由平面向空間立體方向發展。期間，由于常規影院涉及制作、發行、放映標準的統一，其技術落地的推進速度相對緩慢。而特效影院的特點是內容訂制化、工程訂制化，技術應用的約束小，理論上不受常規影院聲道數量的限制，但考慮到節目源交換的要求，特效影院多聲道基本沿用常規影院的形式，只是數字內容文件的打包編碼播放方式不必嚴格遵循商業電影的技術標準。

5 結語

通過本文對關鍵建筑技術的論述，沉浸式特效影院工程在工藝和建筑配套方面的主要技術點已分析完畢，但技術的飛速發展使得沉浸式的理念和訴求也在不斷變化，技術的先進性和合理性也是有時間局限性的。特效影院的工程建設中的技術重點，筆者更強調工藝和建筑在規劃、設計、建設多個建設階段的密切配合，只有這樣才能做到技術落地和工程質量的保證。