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历经三改造、历时17年--悉尼歌剧院声学设计解析

2016/6/10 21:31:25      点击:

   凡是去澳大利亚旅游的人,没有不去悉尼的;去悉尼,必然会去参观悉尼歌剧院。可以这样说,悉尼歌剧院现在是悉尼甚至是澳大利亚的一个标志。悉尼歌剧院位于澳大利亚悉尼市悉尼港的贝尼朗岬角,它是澳大利亚表演艺术中心,又称“海中歌剧院”。

       但是你一定想不到,在设计这座鼎鼎大名的建筑时,悉尼歌剧院的设计师约翰·乌特松(Jorn Utzon)原先的设计理念既非风帆,也不是贝壳,而是切开的橘子瓣!


       悉尼歌剧院是从上世纪50年代开始构思兴建,1955年起公开搜集世界各地的设计作品。经过近两年的时间,至1956年底共有32个国家的建筑设计师设计出233个作品参选。1957年评委会宣布约翰·乌特松的方案优胜。但直到1973年,经过17年的艰难曲折,悉尼歌剧院终于建成竣工。工程总花费超过10亿澳元,是设计预算的15倍。


       悉尼歌剧院整个建筑占地1.84公顷,长183米,宽118米,高67米,三面环海,建筑的最高点距海平面60米,相当于20层高的大楼,门前大台阶宽97米,桃红色花岗岩铺面,据说是当今世界上最大的室外台阶。

       歌剧院有一个音乐厅(2690),一个歌剧院(1550),一个话剧院(550),一个兼放电影用的室内小剧场,一个大展览厅,以及录音兼排练室、餐厅及各种辅助用房。

            

     

       悉尼歌剧院那无懈可击的外形是有口皆碑的。但是,作为一个观演建筑,其实用与否是不可避免会被人无数次提起的问题。若它只是个演奏厅只是用作音乐性的表演,因为不用考虑视线的问题,所以观众席是可以安排在舞台的后方,俗称四面台。 但是剧场则不同,因为戏剧和歌舞剧都是需要考虑视线的问题,所以观众席只会安排在舞台的前方、成扇型或马蹄形,而且最后排的坐位多数都会控制在距离舞台25m之内,务求让最后排的观众都看到表演者的面部表情。 

                       

       另外,舞台的左、右、后和上、下方都需要有足够的空间来储存不同的布景,所以设计时最难就是处理后台与更衣室和储物室之间的流程,并且如何在外立面上把舞台塔(Fly tower) 隐藏。在原先悉尼歌剧院的设计,就完全不能达到以上的要求,在歌剧院的空间太大,而且天花是弯曲的,所以混响时间会很大,回音情况严重。

       针对这些问题,悉尼歌剧院前后17年,共历更改了三次方案。建筑师约翰·乌特松和声学顾问V·Jordan作了很多研究工作,吸取了当时室内声学和建筑设计的新成就,始终审慎行事,精益求精,音质设计和室内设计和谐统一,日臻完善。

            

       第一阶段(19591963)

       音乐厅的结构形式是三个壳体互联在一起,其特点是壳顶与侧墙浑成一体,没有明显的界定。音乐厅是布置在这三个联壳之中,其构思取之于古希腊露天剧场的散座模式,这也是初期现代主义音乐厅的典型模式。其特点是坐椅升起不高,C值一般是6cm

       根据当时流行的声学概念,为了增强直达声和取得最小的程差,顶棚纵剖面设计成弧形或抛物线形,所以厅高很低,它的高度与宽度的比例为1:2~1:3,形成为扁形空间。数十年的实践表明,这类音乐厅的音质普遍不良。所以,第一阶段室内形象仍属30年代的模式,没有创造性,且厅内的空间与结构形式没有合理的关联而被否定。

                   

        第二阶段(19661969)

        50年代末60年代初,在室内声学有关方向性扩散的研究是当时最为引人注目的研究成就,并成了当时衡量音质优劣的第二评价参数。所以第二个方案是使厅内空间的界面随壳顶下垂,由多棱的折面组成,以取得声扩散的效果,形成钻石形。虽然厅内的声扩散很好,但是,由于没有综合考虑声场形成的特点,忽略了反射声的万向性,缺少侧墙的反射,同时空问模式仍未脱离初期现代主义的范畴,与三联壳的结构形式没有关联,因此该万案又没有成功。

                  

        第三阶段(19691972)

        该方案总结了前两个方案的经验,提出了相应的措施。首先是在壳体内随壳型作成阶梯形的侧墙,发展了钻石形的空间形态,并与折曲平面呼应,形成肋状的扩散体,同时提高顶棚,在顶棚下悬吊反射面。其次是使听众席向演奏台两侧延伸,形成为跌落包厢,以增加侧相反射,但效果不佳,而且在演奏台前形成了舞台如同剧场的观众厅,没有音乐厅的特色,减少了容量,同时又与地基的结构不符。这个方案因引起了很大的争论而被否认。

        由于1963年落成的柏林爱乐音乐片的成功,给予新方案很大的启迪,音乐厅也设计成围绕的模式,缩短了演奏台与听众之间的距离;其次是改变了跌落包厢为平台式看台围绕着演奏台的格局,减小了平台之间的距离,以增加侧向反射声,并且使这些反射声符合反射时间的要求(即序列要求),使演奏台处于三个壳的中间;第三,演奏台处的高度与宽度以及到池座后面的长度比例符合了古典音乐厅的高宽长的比例(1:1:2.3),但是它却是一个现代主义的新颖音乐厅建筑;第四是在演奏台上部的顶棚下悬挂21个丙烯塑料制成的圆环形反射体,其外直径为2m,内直径为1m,所以面积较少,但反射和扩散的效果很好,悬挂高度经测量调试后确定为10.5m

 

        厅内材料配置:侧墙和后墙是厚木板(厚约5cm),并在某些部位因声学需要而开缝,吸声频率为200;顶棚是厚塑料-夹板;地面用镶木地板及配软座等。改造后大厅的容积为24500m3,地面面积为1600m2,悬吊反射体的面积为170m2,约是它们覆盖面积的4050%,容量为2690座。

        上述改造经一年的声学测量和调试,其音质效果具有明亮的印象、华丽的色彩和合适的动态范围。其混响时间如下表所示,整个混响频率特性是较平坦的。


        该音乐厅在声学和室内设计方面的可取之处:

        1.围绕演奏台的反射面(包括悬吊的反射板)的面积、角度和高度以及他们之间的距离是合适的,能供给乐队以足够的前几次反射声;

        2.顶棚与侧墙相连的阶梯形的肋条和空调的箱形体组成了厅内的有效扩散体体系,因此厅内具有合适的扩散声场;

        3.厅的体形构成了不同座席区域,由不同反射面的反射声所覆盖,在这些区域中听到的声音好象是从演奏台逐渐地向外传播到达的;

        4.混响时间(RT)的频率特性很出色,高频段是升高的,因而才使厅内具有明亮的印象和华丽的色彩;

        5.厅内具有合适的侧向反射;

        6.最出色的是充分利用了三联壳体具有的高大结构的空问,组成了钻石形的华丽高贵的华盖式内部空间,容纳了2690个座位,并使厅内能获得古典音乐乐厅的标准比例,使声场的扩散非常好,真正成为了世界著名的音乐厅。高大壳体所起的重要作用.都不是当初建筑设计和后来争议时所能够预料到的。