大剧院如何设计音响系统为观众提供最佳听觉效果？

剧院音响效果对于观看一台演出的重要程度不言而喻，而为了达到最好的观演效果，剧院的声场也会经过格外精心的设计。

你曾经认真研究过不同区域座位的视角图，试图找到最佳性价比之位吗？又是否尝试过对着刚开票一分钟的票版图上所剩无几的空位，努力寻找最值得选择的位置？

在百般对比之下，音效会成为你做出选择的评判标准之一吗？

与话剧和音乐会不同，在音乐剧中念白与演唱是同等重要的。因此剧场设计既要考虑到台词清晰地传达给在场每一位观众，又要保障一定的混响效果，使音乐听起来更为饱满。

下文让我们先从原理入手，了解一下声场设计是如何巧妙地影响观众席位听觉效果的。

1）直达声

直达声指的是不经反射直接到达接受者的声音。在大剧场中，直达声的控制通常通过扬声器（即音箱）的排布完成，主扩扬声器主要有点声源和线阵列两种，一些音乐厅也会采用音柱。

除此之外某些剧院还设有拉相位扬声器、返听扬声器、效果扬声器等作为辅助。

点声源

传统音箱一般为点声源，声波以球面波的方式向外辐射。具体来说，像一个人在空旷的空间中讲话等，声源的尺寸相对于声波传播距离较小，且指向性不强的都可近似为点声源。

基于声学中的反平方定律，听者与扬声器之间距离加倍，接收到的声压级将减小6分贝。因此空间较大的剧院往往需要多个点声源扬声器组合或搭配其他扬声器系统使用。

暗装是剧院常用的音箱布置方式，但也带来了饰面透声率不足的缺点。为了弥补主扩点声源的局限性，观众厅吊顶中部挂有一组扬声器，四周也均匀布置了效果声扬声器等。

线阵列

线阵列扬声器是由多个扬声器组合而成的系统。这种系统所辐射的声波波阵面图形类似柱面波，近似于线声源，但当到达一定临界距离之后，开始由柱状波渐变过渡为与点声源扬声器一样的球面波向外辐射。

生活中火车或公路上大量机动车辆行驶时产生的噪音都属于线状声源。

理论上，听者与线阵列声源之间的距离加倍会导致接收声压级减小3分贝。也就是说，线阵列扬声器的使用能更好地保证前后观众听感一致。

例如，江苏大剧院音乐厅就主要采用的是线阵列扩声器，在场地较小、辅助扩声器较少的情况下也能覆盖所有观众席位。

声场的完成除了扩声系统，还需要对反射声进行控制。

2）早期反射声

早期反射声即前次反射声，一般包括在直达声以后50毫秒左右到达的，对房间的音质起到有利作用的所有反射声。

当直达声与反射声到达时间超过0.1秒，人耳开始能清晰分辨二者，这就是回声效果。

为了减小回声、提高语言清晰度，同时加强混响，提升音乐丰满性，剧院歌剧厅内饰面、座位等的材料选择与外形设计十分重要。一般情况下声音最佳反射时间为1-1.3秒。

饰面材料

广州大剧院歌剧厅顶面（天花）和墙面采用玻璃纤维增强石膏复合材料（GlassFiber-Reinforced Gypsum, GRG）。

梅溪湖大剧院也使用了GRG，这种材料具有良好的可塑性和耐用性，也有利于实现空间界面的流畅衔接和良好的声学效果。

此外，广州大剧院的建筑设计也独树一帜，它通过不对称的骑楼和不规则的内壁形状让声场设计更为考究。

下图是歌剧厅的一阶反射声，即声音从舞台扩声器发出后经过第一次反射的路径分析。从各个箭头的指向与长度可以看出，声音到达各区域座位距离、时间相当，也就是各区域观众都能有相似的听觉体验。

歌剧厅墙面往往作不规则设计。一方面这能够减少由声音在平行、光滑表面之间来回反弹叠加产生的颤动回声，另一方面内墙常见的阶梯或波纹设计可以减小低频的噪音、呼吸声传递，使演员的台词表达更清晰。

考虑到高层观众离天花更近，回音影响更大，在骑楼、高层处的天花与墙面需要更强的吸音效果。设计师巧妙地将空调回风口与灯架一起设置在天花板与两侧上方，既完成了座椅下送风、顶棚回风的节能空气处理系统，又通过凹凸不平的墙面削弱了回声。

无独有偶，共舞台大剧场天花板及二楼后排两侧墙面也都刻有花纹，既作装饰又能减少回声。

有时波纹墙面不足以抵消离散反射声对个别位置的影响，墙面挖空设计能更有效地吸收回音、杂音。

座垫与地毯

柔软的海绵座椅让观众们能舒适地观剧，表面的多孔结构则起到吸音作用。而硬质座椅难以削弱声音的反射，这就是为什么在空旷无人的报告厅内用话筒扩音往往会产生很大回音。

3）噪声

剧场一般还会通过加强隔音、减少共振的方式降低外部噪声的影响。

首先，剧场安装隔音门来削弱空气传播噪声（airborne noise），常见的为实木门。相比复合板，实木内部结构紧密，阻隔声音传播效果更好。

在一些影院也用到带软包的隔音门，门芯装填蓬松的超细玻璃棉丝或岩棉，门扇与门框之间用海绵等弹性材料密封。

其次，歌剧厅建造时需要对地基作特别处理以消除结构传播噪声（ground-bornenoise），即附近地铁、路面交通等振动带来的噪音。图中黄色虚线框起的阻尼器将结构震动带来的动能转化为热能，加速垂直方向振动频率的衰减，从而降低噪声影响。

最后

过去，在一些小型剧院或建筑历史较为悠久的剧场中，由于墙面和顶棚吸音不足，可能会导致两侧及高层座位，尤其是附楼座位出现回声太强、声音含混不清等情况。

然而如今，随着技术的成熟与剧院设计的进步，大多新建或翻修的剧院都在不断调整这一方面的问题，以保证不同座席的观众都能具有较为良好的听觉效果。

未来，许多剧院还可以进一步完善声音效果上仍存在的不足，让每一位走进剧场的观众都能够享受一场更为优质的精彩演出。