浅析国际媒体城市景观声学改造

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1背景

广州国际媒体港城市景观演播厅是一个长约50m、宽24m、高50m的玻璃屋大厅，投影面积约1200m2，容积约60000m3。按照广州国际媒体港的发展规划，拟将其打造成为“珠江之眼”最美城市景观会客厅的同时，也作为城市景观演播厅。演播厅容积大，地面为大理石，其他几面均是玻璃构造，没有任何吸声处理，极大影响了厅堂的声音清晰度。改造方案本着不破坏原建筑结构及不增加原建筑钢结构荷重的原则，既要保证厅内和东西2个楼阁内办公区的人员能观看城市景观，以及保证外立面夜景灯光效果，又要满足在厅内开展各类演出活动的需求，实现城市景观会客厅和演播厅的双重功能。

2设计理念与难点

2.1设计理念

针对项目的特点及难点，通过组织业内知名声学及扩声专家交换意见，在经过大量的勘探、测试及计算机声学模拟仿真，设计了能够满足东、西、北3个方向摆放活动舞台的声学环境，并增加空间艺术装置与声学构件参与舞美演出。方案设计还延续了原建筑空间的现代风格，将声学装修造型与原建筑、室内装修风格和楼内环境融为一体，同时通过“全频段”声场吸收改良带来较好的舞台声效，并与珠江水系、地标建筑、户外LED大屏组合成为一个“艺术展厅”。此外，声学构件材质及装修材料均使用了节能环保的防火材料，采用工厂定制加工、去除异味、现场组装的方式，杜绝了现场污染。

2.2设计难点

演播厅原始混响时间最长11s左右（初测声音某频段的最大值），声学环境相当恶劣。如何在声学材料选型及工艺施工方面达到使用要求的同时，兼顾审美需求，对整个项目的设计和实施提出了很大挑战。另一个设计难点在于，声学处理做到极致时，如何通过科学合理的设备选型及扬声器布局来避免四周玻璃对扩声音质的影响。

3声学改造方案设计与实施

3.1保留景观，减少容积

场地空间容积过大，长宽高的比例不协调，本次设计基于混响时间经验计算公式——赛宾公式，混响时间与房间体积成正比，与房间总吸声量成反比，通过合理减少空间容积，能降低混响时间。方案设计在桁架顶部设置一套可开合的透明造型天花，可随桁架整体升降，以此缩小原建筑的空间，降低混响时间，如图1所示。透明造型天花由碳纤维骨架和ETFE透明膜构成，具有重量轻、强度高、通透率高的特点。电动开合的设计，可配合电脑造型灯进行舞美设计，参与演出制作，平时也不会影响厅内人员等观看城市景观。

3.2配套吸声材料，强化室内吸声处理

（1）铺设吸声地毯在地面铺设8mm厚度难燃吸音地毯，起到吸声作用；地毯图案选用现代风格，与整体空间相协调。（2）悬挂电动双层吸声幕帘在场地周围悬挂电动及手动吸声幕帘。吸声幕帘进行双层处理，空腔留400mm左右的空间，不仅对硬质墙面起到部分遮挡作用，而且双层空腔结构有利于实现全频带的声场吸收。（3）加配移动声学模块加配移动的声学模块，声学模块设计为可吸收中高频和中低频2种，通过2种模块的错位摆放，保证声场均匀度。2种声学模块规格为2.4m×1.2m×0.15m，声学模块摆放不阻挡观景视线，且起到安全护栏及广告宣传的作用。舞台区则设计加配挂钩式的中高频声学模块。吸收中高频和中低频声学模块正面分别使用4mm、3mm厚印花铝塑板（穿孔铝塑板，穿孔率≥17%），可用于悬挂海报；背面分别使用4mm、3mm厚深色铝塑板（穿孔铝塑板，穿孔率≥17%），并设计加入变色灯带。吸声模块外观设计如图2所示。

3.3建声计算机模拟计算

音质模拟计算采用ODEON15.0厅堂音质计算机专业模拟软件，该软件在模拟计算中考虑了室内壁面的声散射影响，模拟结果与实际声场一致性较好，且计算速度快，是目前厅堂音质模拟广泛采用的专业软件之一。软件模拟具体步骤如下：建立演播厅三维空间模型—设置声源和接收点的位置和参数—设置演播厅内所有表面的吸声系数—模拟声学指标参数设定—计算机运算—结果输出。混响时间指标是音质设计中唯一没有争议且可通过建筑图纸直接计算的重要评价参数，计算结果与实际测量值偏差较小。ODEON软件有3种混响时间计算方法，分别是快速估算法、整体估算法和施罗德反向积分法。快速估算法采用赛宾公式和伊林公式估算厅堂的混响时间，并给出了2种计算结果：一种是运用经典赛宾公式和伊林公式计算而得，一种是运用修正的赛宾公式和伊林公式计算而得。修正方法的平均吸声系数对不同反射面因声线撞击的次数不同，而赋予了不同的权重，反射面撞击次数采取声线跟踪方法获得。整体估算法是指声源以随机的方向发出大量的声粒子，用声线跟踪方法进行追踪。ODEON软件记录下每个粒子因为反射面的吸声和空气吸声造成的能量损失、所经历的路程及到达时间。对大量声粒子进行统计，就可得到这个厅堂的能量衰变特性，并由此得到能量衰变曲线，从而得出混响时间。该方法可以比快速估算法更加可靠地获取混响时间。施罗德反向积分法是将仿真计算得到的声能衰变曲线，根据ISO3382计算得到混响时间。3种方法得到的混响时间以施罗德反向积分法最为准确，但其计算时间最长。本文将采用施罗德反向积分法进行模拟分析。3.3.1声源和接收点分布演播厅计算机模型坐标原点位于舞台后墙，z轴与水平面垂直，x轴指向观众席左侧，y轴指向观众席。模拟计算中无指向性声源位于主席台中央，声源声功率级为90dB；观众席位置上共布置9个接收点，各接收点距地面高度为1.2m。演播厅声源和接收点分布如图3所示。3.3.2音质模拟分析演播厅内各音质参数的模拟结果由各接收点平均得到。（1）混响时间T30（s）演播厅各接收点混响测量结果如图4所示，演播厅内中频混响时间约为3.75s。由于空间容积较大，且墙面、顶面均为玻璃材质，场内可设置吸声材料的面积较少。建声处理旨在尽量增加场内吸声总量，降低混响时间，提高语言清晰度。现有设计方案混响时间可满足演播厅实际使用需求，且各测点混响时间分布较为均匀，混响时间频率特性曲线无较大起伏。（2）语言清晰度STI（平均值)演播厅各接收点语言清晰度模拟结果如图5所示。各接收点语言清晰度在各种情况下（人声模拟、男声模拟、女声模拟）均较高，且分布较为均匀，可认为达到了较好的设计指标。（3）反射声序列模拟分析如果两个不同声源发出同样的声音，在同一时间内以同样强度到达观众时，则声音呈现的方向大约在两个声源之间。如果其中一个略有延时，约5~35ms，则听起来声音似乎都来自未延迟的声源，被延时的声源是否在工作就不明显；如果延时在35~50ms，则延迟声源的存在可以被识别出来，但其方向仍在未被延迟的声源方向；只有延时超过50ms时，第二声源才能被听到，且像清晰的回声。测试结果显示，各接收点反射声序列分布可见，基本无明显超过直达声的强反射声，不良反射声缺陷得到了较好的控制。（4）演播厅建筑声学模拟结果通过计算机模拟分析，模拟计算各音质参数的结果与设计目标值符合，演播厅内各频率的混响时间、语言清晰度等参数均可达到较好的控制指标。

4结语

通过实际改造后的广州国际媒体港城市景观演播厅，混响时间基本满足实际使用需求，其中，各测量点混响时间分布较为均匀，混响时间频率特性曲线无较大起伏，为扩声系统的设计创造了良好的声学环境前决条件。最终选用的双分频大型音柱阵列音箱，通过线性波导号筒，保证了高音能够更精准地投射，大大减少了声音的反射。经过几次大型活动的实践，检验了通过上述声学与电声相结合的方法对恶劣声学环境的改善作用，为相关案例提供了经验借鉴。

作者:覃博文 单位:广州市广播电视台