丹麦国家广播公司音乐厅建筑声学设计方案

丹麦国家广播公司音乐厅建筑声学设计方案

1 项目概况

丹麦国家广播公司音乐厅是丹麦DR（Denmark Radio）城的一部分，作为丹麦国家交响乐团（Danish National SymphonyOrchestra）的基地，主要以演出古典音乐为主，见图1。该厅于2009 年1 月17 日投入使用，并获得较高的音质评价。音乐厅整体包括了四个演奏厅，最大的主演奏厅可容纳1 800名观众，放在建筑的顶层，而三个较小的排练厅及录音棚则放在下面。

音乐厅的业主较为欣赏梯田式音乐厅的代表作——柏林爱乐音乐厅（1963），认为这种音乐厅拉近了观众与舞台的相互关系，可以创造出更加亲近的听觉体验。而近几年较为成功的美国洛杉矶迪斯尼音乐厅也是采用了这种形式，并被美国《纽约时报》评为百年来世界上最好的三大音乐厅之一，其声学设计者为日本的丰田泰久（Yasuhisa Toyota）。这使得二者的合作顺理成章。

丰田泰久与多位国际建筑大师合作，已完成一系列有影响力的梯田式音乐厅，如与盖里（Frank Gehry）完成迪斯尼音乐厅，与赫尔佐格（Herzog）完成德国汉堡易北音乐厅，与“IPR 建筑师事务所”完成芬兰赫尔辛基音乐中心。此外还有东京三得利音乐厅、札幌音乐厅、圣彼得堡马林斯基剧院音乐厅，以及即将完成的巴黎爱乐音乐厅等。

丹麦广播音乐厅也一样获得了建筑与音乐的较好结合，其建筑设计由“普里茨克奖”获得者，法国著名建筑师让·努维尔（Jean Nouwel）承担，并凭借该作品，2011年获得欧盟“密斯·凡·德罗奖”的提名。

2 音质设计

本文主要介绍主演奏厅（见图2）的声学设计。

2.1体型设计

房间容积约为28 000 m3，每座容积为15.6 m3。天棚最高点距地面大约23.5 m，保证足够的容积以获得较长的混响时间。

观众区在不同的标高被分成15 个区块，彼此设立矮墙，并将其向内倾斜，为听众提供更多的早期反射声。矮墙的布局见图3所示，与柏林爱乐厅非常接近，较为复杂，这可使楼座观众得到较多的侧向声能。

演奏台22 m宽（前边线），15 m 深（中心距离），可容纳完整的乐团和合唱队。其升起参考了迪斯尼音乐厅的舞台，并建造了演奏台的实物模型，请管弦乐队在其上排练以调整形状和尺寸设计。演奏台最终的平面见图4。

演奏台上方悬挂有反射板，为演奏者及附近的观众提供必要的反射声。反射板被分成若干块，每一块的最小尺寸为3～4 m，并且高度可调。

2.2 室内材料

音乐厅室内主要吸声材料如图5所示。

天棚设计为室内最重的和最硬的区域，材料为多层复合的石膏板，面密度超过100 kg /m2，以便反射全频带的声能到观众区。观众区周边的墙体也设计了多层复合的石膏板，面密度大约30～50 kg /m2，并结合视觉考虑，将表面设计成波浪形以散射声波。

观众区地板设计为木材，可起到反射作用。镶木地板是直接固定到多层复合石膏板上，并避免出现空隙。舞台地板设计大约50 mm厚的软木材，并由枕木和梁支撑，其下的空气层超过500 mm。

此外，在观众区周边设计有可伸缩的帘幕，可提供足够的吸声量来改变混响时间，以适应各种非古典音乐的演奏。

3 声学缩尺模型实验

声学缩尺模型测试的主要目的是为了避免回声，而采用大比例（1：10）的缩尺模型则可放入真实的音箱以模拟声源，设计者认为这是检测回声非常可靠的方法。

3.1 实验条件

经过对声学缩尺模型吸声材料的精确选择，其声学特性与真实的厅堂有很好的相似性。所选材料见图6，模型内景见图7。模型内部充满氮气，以减小空气对高频声的过度吸收。

3.2 测试设备

(1) 声源

实验采用不同指向性的两种声源。高频扬声器( Technics EAS－10TH1000) 用作指向性声源，模拟小号、长号等铜管乐器。十二面体扬声器用作无指向性声源，模拟弦乐器和打击乐器等。

(2) 传声器

使用了两种传声器，分别为双耳人工头( ACOdh－7046) 内放置的电容传声器(1/6 in) ( 1 in = 2.54 cm)以及用作无指向性接收的电容传声器( B＆K 4315，1/4 in) 。

3.3 测量方法和结果

在各测量点，用双通道的人工头系统测试声源的脉冲响应。声源和传声器的位置如图8所示。声源信号为MLS，采用16次同步平均以提高信噪比。首先用指向性声源进行反射声检查，声源角度分别为6°和15°。然后用无指向性声源进行反射声检查。发现回声时，研究声反射路径，采取措施消除，如增加吸声材料或改变反射面的角度，然后重新进行实验，以确保问题解决。图9给出了处理前后B4B和B9A两测点的脉冲响应，通过增加吸声材料或改变13区矮墙的倾角，消除了回声。

4 声学测试数据

4.1 混响时间

可调吸声帘幕收起与放开的混响时间如图10～11所示。可见，吸声帘幕收起时，混响频率特性曲线平直，平均混响时间在2 s左右，满足了古典音乐的要求。吸声帘幕放开时，平均混响时间下降约有0.3 s，且低频混响时间也有一定的缩短。

4.2 其他声学参量

对其他声学参量进行了测试，如EDT，C80，D50和G等，36个测点数据的平均值见表1。

表1 声学测量测试参数

5 结语

与传统鞋盒式相比，梯田式音乐厅除具有容量大的优势外，还有更多接近舞台的座席，并能让观众从不同的角度欣赏表演，这些都是传统鞋盒式音乐厅所无法做到的。在建筑设计上，梯田式也比鞋盒式更具弹性与变化，并给人以富有时代感的感受。然而，不似鞋盒式音乐厅已有相当严谨的尺度与比例法则，梯田式音乐厅至今尚未形成某种固定的空间形式或声学共识。本文谨以丹麦广播公司音乐厅为例，希望能对该形式的音乐厅引起关注。

作者简介：

祝培生，教学实验中心主任，博士，副教授，主要从事建筑构造、建筑声学方面的研究。