（清華大學(xué)建筑學(xué)院建筑物理實(shí)驗(yàn)室 北京 100084）
位于臺灣高雄地區(qū)的衛(wèi)武營綜藝中心是亞洲最大的文化設(shè)施, 它包含2000座的音樂廳,2230座的歌劇院, 1200座的劇場,500座的演奏廳和一個4400立方米的樂隊(duì)排演大廳.建筑師是荷蘭mecanoo建筑事務(wù)所和臺灣的Archasia公司.在這座建筑內(nèi)的音樂廳中有大型管風(fēng)琴,它主要用于交響樂演出、重要的獨(dú)奏和管風(fēng)琴保留劇目。 然而，根據(jù)實(shí)際的亞洲文化生活，這個大廳將用于爵士樂，流行曲演唱會和其他利用擴(kuò)聲系統(tǒng)的活動。在這種使用潮流下，混響時間（RT）中頻將在1.6s---2.2s范圍內(nèi)可調(diào)。除了混響時間，這種經(jīng)典場館的設(shè)計(jì)應(yīng)創(chuàng)造一種親切，溫馨空間感強(qiáng)的氛圍。
臺灣已經(jīng)有幾座“鞋盒”式音樂廳，盡管這類形式對室內(nèi)音質(zhì)更有保障，但是在經(jīng)典音樂廳中，鞋盒型并非唯一的形式。臺灣南部的這個新的大廳被設(shè)計(jì)為“葡萄園”環(huán)繞式的大廳，與19世紀(jì)建造的著名鞋盒狀的音樂廳相比，今天的音樂廳的設(shè)計(jì)更加考慮觀眾的舒適感（兩排間距更大）。19世紀(jì)的擁有2000座的著名鞋盒音樂廳則會造成最遠(yuǎn)觀眾的距離過長的問題（遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于40米）。相反的，在這個“葡萄園”式音樂廳最遠(yuǎn)的觀眾距離為31m（相對指揮的位置），因此直達(dá)聲是更強(qiáng)的，尤其是在坡度較陡的樓層。
音樂家被觀眾在一個短的距離內(nèi)包圍著，音樂包圍的親密感非常不同于長“鞋盒”式音樂廳。挑臺之下沒有觀眾，大廳給人以音樂殿堂的感受。葡萄園型音樂大廳內(nèi)部不具備像鞋盒狀大廳內(nèi)的側(cè)面反射墻，因此，這種漫反射是由包圍每組觀眾的平臺的反射弧墻面與欄板提供。彎曲形狀的座位后部（離地面的高度是1.2—1.3m）由多層板制成，同樣能夠有較大的空間感。
大廳的容積是24770立方米，每座容積率11.9立方米，當(dāng)舞臺上有80 名音樂家的情況下滿場的混響時間設(shè)計(jì)為2.1s（中頻500HZ時）。雖然由于葡萄園的形式和“帳篷”式的頂棚，音樂廳觀眾的吸聲量比鞋盒音樂廳的吸聲量更大，所以內(nèi)部表面是由厚重的反射材料構(gòu)成，例如GRG板（容重1600kg/m3和面密度60—80kg/m2）等。而且,與一些音樂廳不同，光滑的內(nèi)表面也進(jìn)行了處理，這樣可以避免由梳狀過濾器引起的聲染色。廳內(nèi)大部分墻面、天花板、頂棚的表面都是采用了不同的擴(kuò)散處理（采用MLS和其他浮雕）。“火山”型的吊頂為觀眾席提供既高效又不過分強(qiáng)烈的反射聲。
舞臺上的活動反射板可以調(diào)整距離舞臺面的高度（17m，14m，或9m），根據(jù)不同的音樂風(fēng)格可以調(diào)節(jié)早期反射聲和后期混響聲的比例（如同相機(jī)鏡頭的變焦）。大量的計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)模擬工作促進(jìn)了設(shè)計(jì)階段的調(diào)整和改進(jìn)工作。
盡管電腦模擬對制定決策相當(dāng)有幫助，但是它仍然基于聲線跟蹤技術(shù)，忽略了三維空間對聲音擴(kuò)散的影響。在模擬用的三維模型中，很多幾何形狀上的變化被簡化或忽略。聲音在座位區(qū)的掠射衰減過程很難用計(jì)算機(jī)模擬完成。因此，在經(jīng)過大氣吸聲矯正的條件下進(jìn)行了1：10縮尺模型測試。（見下圖）符合國際ISO3382標(biāo)準(zhǔn)。
由于在1/10的縮尺模型中高頻部分的空氣吸聲是非常嚴(yán)重的(例如:2kHz變?yōu)?0kHz),所以為了減少額外的空氣吸聲,模型中的大氣應(yīng)該通過以下方法進(jìn)行處理(a)模型中填充氮?dú)?(b)內(nèi)部的相對濕度降低2%～3% (c)通過計(jì)算修正空氣吸聲。
一些新的音樂廳使用了第一種方法，但是這種方法并不是唯一的。鑒于人們的工作條件（健康與舒適程度）和運(yùn)行效率（進(jìn)入模型多次改變麥克風(fēng)的位置等）這兩點(diǎn)，此模型的測試是在長期監(jiān)控的空氣相對濕度為2%的條件下進(jìn)行的，模型中空氣吸聲與真正音樂大廳（內(nèi)部空氣濕度為50%，溫度為20度）的效果一樣。
模型長5m，寬4m高3.5m，外部是一個較大的不透氣的空間，以保證測試環(huán)境，同時配備了先進(jìn)的干燥系統(tǒng)全天24小時工作。測量的聲衰變曲線（“脈沖響應(yīng)”）有大于40dB的動態(tài)范圍，所有這些是實(shí)際的計(jì)算機(jī)軟件不可能實(shí)現(xiàn)的（如“DIRAC”）。
除了聲學(xué)測試，此模型也運(yùn)用了光學(xué)檢測的方法。使用激光發(fā)射器，檢查墻和天花板每一個傾斜角角度的“聲反射”。例如，后墻傾斜可能產(chǎn)生長延時回聲，即使它具有MLS的擴(kuò)散表面，但是它的擴(kuò)散效果在低頻部分是有限的。鑒于安全的原因，角度由原來的15度降到10度。
為獲得2000個觀眾和樂師“模型”的最終裝修材料與實(shí)際情況最真實(shí)的吸聲系數(shù)，材料的樣品在1：10的縮尺混響室中測試。盡管在較低頻率部分吸聲的效果有所不同，但是精挑細(xì)選的測試材料與在實(shí)際1/1的規(guī)模中實(shí)際材料的吸聲系數(shù)是相接近的。所以測試的混響時間和音樂廳模型內(nèi)的其他參數(shù)指標(biāo)更加可信和對決策有利。
這個大廳不同用途時混響時間變化范圍在中頻是0.6s，從2.2s（演唱會），降至1.6s（爵士，激烈音樂）。后一種情況，在天花板上7個采光洞口會被打開，500平米的絲絨簾幕會在二層挑臺懸掛在管風(fēng)琴前面。
很多時候，大鋼琴家在巨型舞臺上演奏他的保留劇目，延遲的反射聲和空曠的舞臺會影響鋼琴家的聽力以及突然的段音，因此，除了懸吊式反射板，模型測試提供了另一種解決方法：通過升降舞臺來幫助鋼琴家改善聽音反饋，同時使觀眾聽到自然穩(wěn)定的聲音。
經(jīng)過一系列理論研究，仍然很難根據(jù)電腦模擬和1：10縮尺模型測試結(jié)果評判音樂廳將來建成后的音質(zhì)。在施工階段，我們還需要做許多深入性的工作，包括在實(shí)際音樂廳中舉行的2—3場音樂會后進(jìn)行必然的調(diào)整。盡管音樂廳聲音效果問題十分復(fù)雜而神秘，但它仍然是一個科學(xué)命題。
