劇場是一個較為籠統的稱呼,其類型較多,包括話劇院、戲劇院和歌舞劇院等。從聲學角度去分析,劇場大致分為兩大類;以語言清晰為主的話劇院和戲劇劇場;帶樂池的歌舞劇院等。
1 話劇和戲劇劇院
話劇和和戲劇劇院屬于自然聲演出場所,戲劇劇場也常有樂隊伴奏。現在越來越多的劇場也使用電聲系統。對于使用電聲系統的劇場,一般來說,通過吸聲進行混響時間設計,以及通過反射及擴散滿足空間感、聲場均勻度即可滿足此類劇場的使用。
劇場要求整體空間,既需滿足觀眾的視覺需求,又需要滿足觀眾的聽覺需求。
觀眾的視覺需求通過觀眾廳的視線分析進行控制。通常觀眾廳的地面坡度控制在視線的超高值(C值)≥12cm以上。如果觀眾廳的空間高度受到限制,C值可以小于12cm,前提是把前后排觀眾席錯位排布。需注意的是,C值小于12cm時,不利于直達聲的傳播。
自然聲演出的劇院需通過體型設計及發射擴散設計來保證觀眾廳的響度,空間感以及聲場的均勻度。為滿足自然聲演出的需求,舞臺上應設置活動聲發射罩或聲反射板。
2 歌舞劇院
歌劇是音樂和歌唱兩者的結合。為保障歌劇院音樂的空間感、感染力,其混響時間應偏長。但為了保障歌唱者聲音的清晰度,混響時間又應該偏短。因此,這類空間,在保證混響時間滿足演出要求的情況下,還需要保證空間整體的聲場均勻度。歌劇院演出時不用擴聲,有時候又由于劇情需要會播放一些效果聲,同時演出前后需要播放音樂以及通知,所以對清晰度也有一定的要求。因此,歌劇院的聲學設計中較為重要的一個作用就是平衡音樂與歌唱部分的完美和諧。
3 劇場混響時間設計
3.1劇場混響時間指標
根據《劇場建筑設計規范》,劇場觀眾廳滿場混響時間的特性比值如下
劇場輔助用房混響時間要求如下
3.2 劇場混響時間設計
在選擇劇院的最佳混響時間時,需要在語言聲或音樂聲之間取折中值。較長的混響時間,適用于音樂豐滿度但語言清晰度必然較差;較短的混響時間,則音樂聲的表現會較為干澀,但歌唱的語言清晰度會足夠。對混響時間的權衡,有一個較為適用的辦法,混響時間選的稍微偏長一點,利用早期的反射聲來提高清晰度。這一措施可以實施,但是在實際操作上較難以把控,需要一定是經驗積累。
歌舞劇院的混響時間設計,既不能偏長,也不能偏短,混響曲線還是要求比較平直,低頻125Hz可以提升30%,高頻4000Hz可以下降20%,需要較為豐富的設計經驗。
座椅吸聲量的控制對劇院混響指標的實現至關重要。觀眾廳內,座椅產生的吸聲量通常占70%左右。為了保證觀眾廳內的混響指標達到設計目標,需要對座椅的吸聲性能嚴格控制。在劇院聲學設計方案最終確定前,建議對選定款式的座椅實物進行實驗室吸聲測試。
劇院的舞臺空間也需要進行混響時間設計,其混響時間宜與觀眾廳空場混響時間一致,但伸出式舞臺的空間應按觀眾廳同一空間進行混響設計。
對于有舞臺聲反射罩的劇院,觀眾廳應根據有無反射罩的條件分別進行混響時間設計。
劇院內的面光室、耳光室、聲橋室、音響室、聲控室、光控室等均應做吸聲處理。
4 劇場反射擴散設計
為保證音樂與歌唱的完美結合,劇場通常會設置專用樂池。樂池可以分為敞開式樂池和下埋式樂池兩種。樂隊的設計需要注意的是,在滿足指揮家與表演者視覺要求的基礎上,觀眾廳能清晰的聽到樂隊的聲音,舞臺上的演員能聽到清晰的樂隊音樂聲,演員的演唱也應被樂隊聽到。此外,舞臺與樂池內的表演者都應接收到來自大廳的聲反饋效果,實現這些目標,需要良好的反射設計。
在對歌劇院各墻面進行反射,擴散設計時,優先考慮的是如何加強歌唱演員的聲音,即如何利用好觀眾廳前側墻的聲反射。觀眾廳內中側墻,后側墻應結合體型設計進行反射,擴散設計,保證觀眾廳內早期反射聲的均勻覆蓋,滿足整個觀眾廳聽音的空間感。
臺口及樂池上空的頂棚對加強演員歌唱聲非常重要,應加以利用,精心設計,以保證觀眾廳的聲場均勻度及各個區域均有足夠的響度。
4.1聲反射設計
在空間中進行反射設計主要是為了合理運用早期反射聲,以保證聽音位置有足夠的響度以及滿意的聲場均勻度。聲反射在空間內的運用主要有頂面反射板設計,側面反射設計以及音樂罩的應用。上述各項應用在選材合適的情況下,均可通過幾何聲學的原理對反射面角度和高度等進行模擬計算。
反射板的材質建議選擇密實、厚重、防火的材料。
(1)頂棚反射聲設計。在聲反射設計時應充分利用觀眾廳的頂棚作為反射面。靠近舞臺口的頂棚設計建議設計成強反射面。當頂棚過高時,可設計增加懸吊的反射板。中后部頂棚,可設計成定向反射面,也可設計成擴散反射面。
注意頂棚材料必須選擇A級不燃材料。目前比較流行的頂棚材料是GRG。不宜使用金屬板作為頂棚材料,其原因:一是金屬板易產生共振,二是金屬板反射的聲音過于尖銳。
注意頂棚的造型設計既要符合聲反射,聲擴散的原理(滿足剖面聲線分析要求),又要與其建筑風格,裝飾風格相協調。頂棚材料單元的連接處要密封好,是頂棚整體成為一個隔聲吊頂(面光口、追光口、回風口除外)。
(2)側向反射聲設計。大量的時間證明,觀眾廳側墻的早期反射聲十分重要,有利于加強觀眾聽音的空間感。將觀眾廳的兩個前側墻,設計成“八”字形,可使觀眾廳獲得更好的早期反射聲。
反射聲可以是平面,也可以是弧面。反射板的具體角度以滿足平面聲線分析要求為準。
反射板的材料目前主要有兩大類:一是GRG,二是難燃高密度人造木板。
如果采用難燃的木板做反射板,建議反射板后的安裝龍骨做隨機排列處理,防止單個頻率被過多吸收。
( 3 ) 反射罩設計。劇場為了實現自然聲演出,需要在舞臺上設置反射罩。
反射罩一般由4個單元組成,3個墻體反射單元,一個頂棚反射單元。其面積范圍為150~250㎡。
墻體反射單元底部一般安裝便于移動的萬向輪和用于安全平衡的金屬重塊,平時放在舞臺的側臺處。頂棚單元通常吊在主舞臺上空。
4個單元均以設計成弧面或折面形狀為好,有利于聲音的擴散和反射。材質以密實、厚重為宜。
反射罩的4個單元之間的接縫包括墻體單元的底部縫隙應盡可能小,以免聲音能量從接縫中逸出。
劇場使用反射罩,可使觀眾廳的中頻混響時間延長0.15s左右。
4.2 聲擴散設計
擴散可以促使聲場分布均勻。聲場的均勻分布隊友錄音室、錄播室、音樂廳、劇院等聽音要求較高的空間尤為重要。對空間進行擴散設計的途徑主要是合理布置擴散體。
可將墻面和頂棚設計成擴散面,擴散面的尺寸設計需根據聲波的頻率進行計算。擴散體設計時需注意由此帶來的大量凸起面,因此大面積的布置可能對空間的低頻吸聲造成影響。混響時間設計時應結合擴散設計將擴散體的低頻吸聲考慮進去。
一般來說,擴散體的凸出部分的高度至少為波長的1/7,寬度至少為波長的0.7倍,且連續布置的擴散體之間的距離不宜大于擴散體寬度的2倍。在觀眾廳內無規則的懸吊或墻面安裝擴散板,可使室內聲場更好的擴散。為消除某些特殊位置的顫動回聲、聲聚焦、需要有針對性地安裝擴散體。除擴散體外,吸聲材料的合理分散布置也會帶來較好的擴散效果。
過去比較經典的錐形、船形、弧面擴散體,在視覺效果上基本不能滿足現代的裝飾要求。建議在做擴散設計時,多與裝飾設計師溝通,爭取達到聲學和美學的協調統一。