范 新

（湖北省戏曲艺术剧院，湖北武汉 430064）

多功能厅以其功能的多样性而得名。近几年，多功能厅建设又有新发展，比如，兴建剧院时，为了扩大经营，丰富文化活动的多样性，不仅设有大剧院，同时还设置了多座中小规模的兼具电影放映功能的多功能厅。并按各种功能，采取相应的技术措施和相应的配套设备，以达到多种功能的使用条件。

兼具电影放映功能的多功能厅的声学条件，一是通过观众厅音质设计来实现的厅内建筑声学条件，二是通过配置一套适合多功能还音的电声系统。本文就多功能厅的音质设计如何兼顾数字电影放映条件展开探讨。

1 多功能厅音质设计原则

由于兼具数字电影放映功能的多功能厅既要实现会议活动、集会功能，兼顾举行戏剧等文艺演出、数字电影放映等活动，常配置一套适配多功能的功率足够、频响较好、声场分布均匀的电声系统。因此多功能厅的音质设计可不考虑以自然声为主，而应以电声(扩声)为主的设计原则，即通过房间各界面安装必要的吸声材料，使室内混响时间达到功能要求，同时利用室内声音衰变特性，使较短混响具有较长混响的声音听觉效果。

2 兼具电影放映功能的多功能厅音质主要特点

既要具备数字电影放映功能又要兼顾小型文艺演出功能的多功能厅，其音质特点可通过GY/T 311-2017标准，即 《电影院视听环境技术要求和测量方法》及GB 50356-2005 《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》等设计规范与标准来分析，主要有如下特点。

2.1 混响时间应具有两个状态值

在作为数字电影放映功能时应满足数字电影放映的声环境所需要的中频混响时间。即根据观众厅的实际容积按图1确定。

图1 数字电影院观众厅混响时间与其容积的对应关系

而作为小型文艺演出时应尽可能接近小型文艺演出的声环境所需要的混响时间，可按多用途剧场功能依据观众厅的实际容积确定，见图2。

图2 多用途剧场不同容积 (V)观众厅，在频率500Hz～1000 Hz时合适的满场混响时间 (T)范围

2.2 声源不同

数字电影放映的声源为银幕后的主扬声器。JGJ58-2008 《电影院建筑设计规范及条文说明》中明确规定，扬声器的安装高度与倾斜角应以其高频扬声器的声辐射中心与声辐射轴线定位，声辐射中心宜置于银幕下沿高度的1/2～2/3处，声辐射轴线宜指向最后一排观众席距地面1.10～1.15m 处。其声环境应保证各声道扬声器有较好的声像定位效果。小型文艺演出时，其声源由两部分组成。一是文艺演出的演员与器乐等自然声。为了充分利用自然声，不希望舞台内过度吸声，且希望在台口两侧墙上利用装修反射板的做法，以加强观众席的早期反射声，提高声音的空间感。二是扩声的主扬声器系统。为保证扩声系统有足够的传声增益，其主扬声器不宜放置在舞台内。一般放置台口上方或台口两侧，向整个观众区均匀辐射。在这种情况下，观众听到的声音是由自然声与电声两部分组成。

3 兼数字电影放映的多功能厅混响时间选定

GB/T 50356 《剧场、电影院和多功能厅堂建筑声学设计规范》明确规定，用于电影放映功能的混响时间依观众厅容积按图1选取，用于会议等多功能厅的混响时间依照观众厅容积按图2选取。

由图1可以看出兼数字电影放映功能后的多功能厅对混响时间要求更短。比如一个4000m的观众厅，仅满足会议等多功能的中频混响时间为0.8～1.2秒；若同时兼顾数字电影放映功能，其中频混响时间则减少为0.6～0.8 秒。为此对于一个4000m观众厅，要兼顾到数字电影放映的多功能，其中频混响时间不得大于0.8 秒。在这种情况下，虽达到会议等多功能厅的中频混响时间下限，有利于会议功能的语言清晰度，但对于在这多功能厅举行演出类活动时，其音乐的音质会明显受到影响。如何解决这一矛盾，就是笔者下面将要与同行一起探讨的问题。

4 兼数字电影放映的多功能厅混响设计技术措施

对于观众厅混响时间的获得办法，依据混响时间Eyring计算公式有:

式(1)中4m V 为空气系数的值，m 为空气吸声系数。即观众厅混响时间T，在一定的观众厅容积V 下，主要决是在观众厅内各界面 (天棚、地面及四周墙面)布置吸声材料的面积S和平均吸声系数α，其观众厅混响时间的计算值取决于各种不同吸声系数的材料或结构所布置面积的总吸声量。

那么在实际应用中，当不同观众厅的吸声量相同时，混响时间是否就是唯一确定的值呢？当不同观众厅的混响时间一定时，其音质是否相同呢？结论是否定的。为厘清其原因，可从以下几个方面分析。

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4.1 有效混响时间的概念

我们平常所说的混响时间T 是指声源在封闭空间内停止发声后，声衰减60dB 所经历的时间。而在实际观众厅中，由于吸声材料与结构往往采用集中布置，很难釆用“补丁”式原则布置，因此不再符合混响时间计算公式推导时假定的扩散声场条件，所以声衰减曲线常常出现折线而不是“平滑”的，即反射声的衰减不是线性的(图3)。

图3 实测混响时间的记录曲线图

在实际音质设计中，声衰减的初始部分对音质影响十分重要。即使对同一混响时间，其声衰减的初始部分对应的时间 (即衰减曲线的下降坡度)不同，其音质效果差别甚大。为区别于Eyring计算公式的所谓标准混响时间T，便引用有效混响时间T加以区别。

式(2)中T、T分别表示声衰减初始和结束部分对应的时间，T表示有效混响时间(图4)。

图4 室内声能衰减特性对应的有效混响时间

经研究发现，有效混响与标准混响的关系主要影响因素是声衰减在初始部分的衰减值。初始部分的衰减值ΔL 越大，感觉其标准混响时间越短。通过实验得出有效混响时间与标准混响时间的关系如图5所示。

图5 标准混响与有效混响的关系

声学手册还给出，初始部分衰减值较大时的有效混响和标准混响时间T 的关系如式(3)所示:

T 表示标准混响时间，R 为观众厅房间常数。

4.2 不同的声衰减特性带来不同的听觉音质

有时遇到混响时间相近的观众厅，而清晰度却不相同，也会碰到较长混响时间的观众厅也有不错的语言清晰度。这种情况说明，混响时间并不是唯一影响音质的因素。混响时间计算公式只考虑吸声量因素，并未将吸声材料与结构的布置及体型对声音衰减特性的影响纳入考虑范围之内。

这个结论可由明晰度和清晰度的定义来说明。我们知道，对于音乐厅，通常用音乐明晰度C来定义:

对于语言观众厅，通常用语言清晰度来定义:

同样道理，在较小容积或较短的混响时间观众厅，若使声衰减曲线开始段尽可能衰减慢，就可获取较好的丰满度与空间感、并避免较短混响时间使声音发干而缺乏活跃度 (即较长的混响时间)的效果。这一办法常用于小容积的剧场、音乐厅及多功能厅中。

4.3 不同的混响衰减特性获取的主要技术措施

为了获取不同的声衰减特性，应首先了解一般观众厅的各个界面对声反射贡献的时域特性，即一次反射声面(早期反射声面)和多次反射声面的分布情况(图6～8，图中S代表典型电影声源)。

图6 天棚上的第一次反射面

通过以上分析方法可以得到:天棚的中前部、墙面的下部(低于声源)大部分为一次、二次等早期反射声面；而天棚的后部、墙面的上部 (高于声源)大部分为多次反射声面。为此，要想在起始段100～200ms以内的声衰减加快(大于20d B)，即使混响时间稍长，也能获得较高的语言清晰度。建议尽可能在一次反射面布置吸声材料与结构，从而在较大容积观众厅或稍长的混响时间的情况下，也能获取较好的语言清晰度 (即较短的混响时间)的效果。同样道理，要想声衰减曲线开始段尽可能趋缓，以获取较好的音乐的丰满度与空间感，避免较短混响时间使声音发干而缺乏活跃度 (即较长的混响时间)的情况，吸声材料与结构应尽可能布置在多次反射面上。

图7 侧墙上的第一次反射面

图8 后墙上的第一次反射面

由此可见，在进行兼数字电影放映功能的多功能厅的音质设计时，其混响时间宜按数字电影功能的上限、会议等多功能的下限来选取，同时为使数字电影获有较好的声像定位能力，在电影放映主声源S的一次反射面 (如主扬声器附近的舞台后墙、侧墙、天棚及地面)应布置强吸声材料或结构。

5 兼数字电影放映的多功能厅室内声学装修要点

为了使多功能厅能较好的满足数字电影放映与小型文艺演出的声学条件，通常在室内装修时应考虑以下几点。

5.1 舞台装修

数字电影的主扬声器所在空间的舞台，为具备良好声像定位的声环境，其银幕后墙应做宽频带强吸声处理。通常是采用木丝板、玻璃棉毡或软包装饰吸声板。同时为防止舞台地面或地板的声反射破坏声像定位，又通常是采用在地板上铺上厚质绒毛地毯，其吸声性能如表1所示。

表1 几种吸声材料吸声系数

在作小型文艺演出时，演员与器乐等自然声在舞台上，为获得较好的声音效果，舞台所形成的空间应能充分地把这些自然声向观众区辐射，以充分利用这些自然声声能，增强音乐的圆润与丰满度。此时并不希望舞台内过多的吸声。这时的通常做法，一是在舞台后墙前挂一背景幕，二是把舞台台面上的地毯卷起另存，以削减舞台后墙和舞台地面上地毯的吸声量，以适当增加混响时间，让它尽可能满足或接近文艺演出的声学环境。

5.2 观众厅装修

对于电影功能，观众厅后墙宜做宽频带强吸声，其侧墙宜做吸声处理，特别是环绕扬声器所在的侧墙。

对于小型文艺演出功能，观众厅后墙宜做宽频带强吸声，但其侧墙，特别是台口附近的两侧墙不宜做强吸声，而宜做反射面，以提高演出时声音的空间感。为兼顾这两功能，通常是在环绕扬声器所在的侧墙，布置可变吸声结构，使其在电影状态时有吸声作用，而在小型文艺演出时对声音有反射或扩散作用。

6 多功能厅兼数字电影放映功能实践

图9为湖北剧院内原数字电影厅改造为兼数字电影放映的多功能厅，既可满足数字电影放映使用，又可兼报告、新闻发布等会议及小型文艺演出活动。观众厅宽×深为13m×13.5m，观众厅最大净高5.25m；舞台深6.05m，最大净高6.65m。该厅总容积1134m，共153座，每座容积7.4m。为满足多功能使用，音质设计釆取了如下措施:50356 《剧场、电影院和多功能厅堂建筑声学设计规范》规定选取。其中，中频混响时间设计值在数字电影放映模式下:中频500 Hz-1000 Hz混响时间设计值为0.6s。

图9 兼数字电影放映多功能厅

(1)中频混响时间按GB/T

(2)吸声材料优先布置在观众厅多次反射面上，即天棚的两边及后部、墙面的上部(高于声源)，以获取短混响的长混响的听觉效果。为使数字电影放映获得较好的声像定位能力，在主扬声器附近的一次反射面(即舞台后墙、侧墙、天棚及地面)，应布置强吸声材料或结构。

(3)为了进一步满足兼顾数字电影放映与文艺演出两种功能对混响时间差异较大的要求，需在观众厅两侧墙采用可调混响结构。在两侧墙布置硬质墙板反射面的基础上，同时设置厚绒质三折幕帘，其中在立体声电影放映状态时，两侧墙幕帘电动进行闭合，为厚绒质幕帘覆盖两侧墙的强吸声面。在文艺演出状态时，只需按动按扭，两侧墙幕帘自动收入幕帘盒，露出具有反射作用的混凝土墙面。

建声做法如图10～11所示。

图10 建声做法平面图

图11 建声做法剖面图

本项目竣工后，使用各种功能时的音质效果基本达到设计要求。

7 结语

混响时间是建声音质设计中十分重要的技术指标。对于一个兼数字电影放映功能的多功能厅混响时间，同样必须依据GB/T 50356 《剧场、电影院和多功能多功能厅建筑声学设计规范》要求确定。但同时要兼数字电影放映与文艺演出两个对混响时间有较大差别的音质效果要求，必须注意如下几点:

(1)混响时间值宜按数字电影放映功能的上限、会议等多功能的下限选取。

(2)声衰减曲线开始段尽可能衰减慢，以在较短混响条件下获取较好的音乐的丰满度与空间感，避免较短混响时间使声音发干而缺乏活跃度 (即较长的混响时间)的效果。吸声材料与结构尽可能布置于观众厅多次反射面上，即天棚的两边及后部，高于声源的墙面上部。同时为数字电影放映获有较好的声像定位能力，主扬声器附近舞台的一次反射面应布置强吸声材料或结构，如舞台后墙、侧墙、天棚及地面。

(3)为进一步满足这两功能对混响要求存在较大差异的情况，可采用可变混响措施:一是用建声手段的可变混响，如舞台后墙增挂背景幕、收卷舞台地面地毯等人工可变混响法和观众厅两侧墙机电可变混响法；二是用电声手段的可变混响。

总之，多功能厅的音质设计，一定要利用相应的技术措施，使其观众厅的声学条件满足功能要求，获取良好的音质效果，既有较高的语言清晰度与立体声方位感，又有优美的音乐丰满度与空间感。❖