1、长江剧场“黑匣子剧场的声学设计王海玲 徐真德 刘海生介绍长江剧场“黑匣子场的建筑隔声设计与噪声控制、音质设计、全息声系统等声学设计，可以满足戏曲自然声和全景声系统对建声环境的需求。关键词长江剧场;黑匣子剧场;隔声设计;噪声控制;音质设计;全息声系统文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2023.11.0101工程概况长江剧场位于上海市黄浦区黄河路35号鸿祥大厦辅楼内，前身为卡尔登（CARLTON）大戏院，1957年和1976年进行过两次大修。2023年再次进行修缮，新的长江剧场在原有的建筑布局根底上，将大剧场的舞台和观众厅“一分为二（图1），化身为一个可容纳230人的“红
2、匣子剧场（原观众厅局部，图2）和一个可容纳100人的“黑匣子剧场（原舞台局部，图3）。长江剧场装修工程荣获2023年上海市优秀工程勘查设计工程三等奖。具有先锋色彩的“黑匣子剧场打破舞台观众席分隔的传统剧场概念，12块升降台既能做舞台也能做观众席，辅以可全方位转动升降的灯景吊杆系统，可根据不同艺术表演要求做自由组合，观众席位和表演区几乎零距离。“黑匣子剧场建筑平面呈近似矩形，最大长度约16.5m，宽约11.5m，水平投影面积约173m2，平均高度为11.5m，主演厅容积约1990m3。厅内采取合理的建声设计，配备“四维全息声音频系统，为观众提供极致的视听体验，也为戏曲内容的创新演绎提供展示空间。
3、2建筑隔声设计与噪声控制将原剧院的观众厅和舞台分隔成两个独立的演出空间，首先要解决的便是两厅的隔声问题。为保证两厅同时使用的情况下，不受彼此噪声干扰，在结构荷载非常苛刻的条件下，本工程采用中间400mm厚加气混凝土砌块、两侧具有隔振和阻尼构造的轻质隔声层的复合隔声构造，在全频带取得良好的隔声效果。施工中期对其进行现场声学检测，复合墙体的计权标准化声压级差到达63dB，可根本满足两厅同时使用的隔声要求。墙体各频带的标准化声压级差DnT舱测结果见表1。此外，剧场屋顶有大量机组设备，为防止机组设备振动和噪声对剧场内产生振动、噪声干扰，分别在“红匣子和“黑匣子剧场上空做轻质隔声吊顶，并对新增机组采取有
4、效隔振措施，有效解决屋顶机组设备对剧场的振动噪声干扰。3音质设计新的长江剧场功能定位为先锋性、实验性、创新性小剧场，以戏曲为主，兼顾戏剧类演出和教育展示活动。“黑匣子剧场需兼顾自然声演出与全息声扩声演出需求，而两者对声学设计指标与建声环境需求有较大差异：自然声演出时，为防止声音过于干涩，提高声音的饱满感与空间感，一般要求适当的早期反射声与稍长混响时间（本工程规模理想中频满场混响时间约1.2s），而全息声演出是通过扩声系统来构建三维声场环境，所有音效在演出前已制作完成，并要求厅内建声环境以直达声为主、较短混响时间（本工程规模理想中频满场混响时间约0.7s）。为平衡两功能要求的冲突，在具体设计及声
5、学指标上进行兼顾、折中设计，设计指标如下。（1）中频满场混响时间设计值：RTmid=0.900.10s。（2）混响时间频率特性要求尽量平直，允许低频段适当提升。（3）厅内不应出现可识别的音质缺陷，如声聚焦、回声、颤抖回声、共振等。具体声学设计如下。3.1墙面采用阻燃装饰吸声板与QRD扩散体间隔布置，二者面积比例为1：1，既实现厅内在使用全息声系统时观众区以直达声为主，又保证自然声演出所需要的适宜混响时间。此外，为均衡低频吸声，同时考虑建筑空间限制，阻燃装饰吸声板采用100mm空腔和200mm空腔兩种构造（图4）。3.2顶面由于剧场建筑高度较高，高11.5m，为防止出现回声，也为在自然声演出模式
6、下给地面观众提供来自顶部的早期反射声，在距地面8.5m高度设置折线形反声板，其材质为双层12mm厚石膏板。3.3音质检测剧场竣工后，按照国家测量标准对其进行声学检测（空场状态）。厅内主要音质指标测量结果见表2。“黑匣子剧场空场中频混响时间为1.0s左右，到达满场混响时间设计预期。厅内声场分布均匀，音质明晰，可较好地满足戏曲自然声和全景声系统演出模式对建声环境的需求。4全息声系统扩声方案在“黑匣子剧场中的运用“黑匣子剧场灵活的演出方式对电声系统的设计提出新的挑战。由于演出和观演的位置不固定，传统的立体声扩声系统无法满足声像一致的要求，导致定位感知的失真。因此，采用一套基于波场合成理论（WFS）而
7、开发的“四维全息声系统扩声方案。整个系统由多层扬声器阵列扩声与全息电子声罩两局部组成。该系统能够不受物理空间限制，全息重构声场，准确复原声像;能够根据不同场景的演出需求，匹配不同的混响时间，具有高度的灵活性。全息扩声系统由4只超重低音扬声器、“0层37只墙面环绕扬声器、“+1层13只墙面环绕扬声器、“+2层10只顶面扬声器共计64只扬声器组成的声阵列组成，合成三维声场。扬声器布置示意如图5所示。“0层位于人的耳朵高度，在水平面内对不同方向的声音进行定位，与上面两层及吊顶下的扬声器相结合，可实现三维声像定位，在垂直方向上较为饱满地延伸了听音效果。全息电子声罩由16支分布于剧场天花以及四周墙面的定
8、制传声器组成。全息声扩声系统模拟的声源分两类，场外声源和场内声源。场外声源主要是风声、雨声、雷电、市井喧闹声等环境声。这局部声效预先制作完毕，通过激发不同方向的扬声器，进行延迟和预滤波后合成声场，再现场外声的方位、距离和时频特性。场内声源主要是演员和乐器，电子声罩系统获得信号后，对强度和方位等信息进行分析，驱动不同的扬声器单元，再现场内声源的空间位置和时频特性。由于WFS技术是基于声场合成的原理，因此相比于传统的立体声技术，它对声音空间感的再现更强。在整个观演空间中，每个位置都能获得比拟真实的方位感，不存在“皇帝位。2023年5月，沉浸式全息声版越剧再生缘以戏曲艺术为载体，结合费迪曼逊四维全息
9、声技术，为观众呈现全新的观演体验，现场反响热烈、好评如潮（图6）。5结论作为时尚、先锋的戏曲专属实验剧场，长江剧场“黑匣子通过合理的声学设计，兼顾自然声演出和全景声扩声系统，在音效再现上获得良好的空间感。“黑匣子剧场打破演员和观众的界限，使观众置身于戏曲中，成为戏曲演出的一局部，实现声学技术和戏曲演出艺术的同步创新，为观众带来沉浸式戏曲观演的美妙体验。作者简介：王海玲，声学工程师，建筑声学专业硕士，主要从事建筑声学设计与研究、噪声与振动控制工程设计与研究以及声学测量工作。王海玲，声学工程师，建筑声学专业硕士，主要从事建筑声学设计与研究、噪声与振动控制工程设计与研究以及声学测量工作。徐真德，全息声与3D音频技术专家，录音师，中国美术学院音画双3D研究所研究员，现任费迪曼逊多媒体科技（上海）董事、总经理兼技术总监。曾主持设计与建设上海中心126阻尼器全息声效音乐厅、上海交响乐团录制系统、数字电视国家工程研究中心实验室等几十例工程工程。刘海生，同济大学声学研究所副教授，硕士生导师，主要从事建筑声学设计与研究、噪声与振动控制工程设计与研究以及声学测量工作。（编辑：王芳）
