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人民大会堂:声学难题是怎样解决的? 1970/01/01 19:08 点击:549 / 回复:0

        著名声学专家马大猷院士今年86岁,当年设计人民大会堂时碰到声学难题。万人大会堂要让最后一排的人都能听清楚,这里面包含建筑声学和电声学一系列复杂课题。马大猷用早年的声衰变分析理论解决了其中的难题。40年过去了,许多青年人不知道大会堂建筑设计过程中一些具有历史意义的科学成就。为此,记者赴中关村采访了马大猷院士。

        老人气色不错,花白的头发、微弓的背,缓缓的声调透出一种智者的儒雅之气。他说,人民大会堂的声学问题不是靠一个人解决的。这里面涉及到各个方面的技术。大会堂内部结构、穹顶形状、回声等属于建筑声学,不仅有建筑声学还要考虑电声学,用扩音器放大产生混响的问题。万人大会堂建筑面近10万平方米,主席台到最后一排座位76平方米靠自然声根本不行。过去有一种错误认识,以为房子盖好,安上两个大嗽叭装上扩音器就行了。实际决不是这么简单,扩音出来的声音经过墙壁和空间反射,产生混响,传到后面仍是嗡嗡什么也听不清,所以要把建筑声学和电声学放在一起考虑。因此,北京市集中了中科院声学所、北京建筑设计院、清华大学建筑系等单位的声学家成立一个课题组,集体讨论、利用以前积累的经验和新理论形成一个基本思路。根据思路做模型试验。一共做了两个,先在声学所做一个小模型40:1,可以摆在桌子上用超声波做测量,另外又做一个大模型 10:1,像一间小房子,人可以蹲在里面实验,根据模型测试结果提出解决声场不均匀及扩声系统反馈作用影响的方案,在大会堂安装调试。具体讲,用一个分散式声源的构想,不靠几个大嗽叭扩音,而是把主席台上一个声源分散到每一个座位上,后来是每两个座位前置一个扬声器,听台上讲话就像对面传来一样。当时还考虑大会堂经常举办音乐会,演出声音要有一定保真度,靠座位前扬声器效果不好。于是,又搞了一个半分散式声源。大会堂主席台口有32米宽、18米高,在左右两个声道中间再加一个声道,在会堂座位中间再加一级放大,使一个声音叠加一个声音逐渐递增,传播时间控制在1/25秒内,声音听起来是连续的,没有失真,让坐在最后一排的听众既听清楚也没有回声干扰。实践证明,会场音响效果很好,两套系统一直使用到现在。当年马大猷他们从提出概念到设计模型,最后完成音响设备安装调试,仅仅用了九个月时间。如果没有以往的知识储备和集思广益,靠几个月连方案都设计不出来。

         马大猷还介绍说,大会堂的穹顶根据周总理的意见要体现水天一色、满天星斗、众星拱月的效果。其实,穹窿形顶从声学来讲不是最好的。声音传播时最怕弯曲,一弯曲就发出回声。北京天坛的回音壁不就是弧形的吗?不过,用我们设计的声学系统解决了这个问题。记者问道:“现在大家关心的国家大剧院设计,中标的方案就是穹形,像半个鸡蛋。这样的建筑,声学问题如何解决?”马大猷讲,设计国家大剧院声学确实是一个大问题,前面讲过,穹形建筑容易产生回声,不宜声音传播,当然可以用技术解决。但是,人们到剧场听戏剧、音乐最好是自然声。电声与自然声还是有差别。中国京剧演员,讲究嗓子功夫,练功几十年就是让人品味京腔京韵。拿个话筒唱,靠电声放大与原声比味道不一样。听京戏、听歌剧,甚至听音乐还是听原汁原味的唱腔,听自然声才有味道。所以,歌剧院、音乐厅里面座位不宜多,适合盖小剧场。如果剧场非要容纳2000—3000人,面积一大自然声就不够用只能靠电声,欣赏起来效果就差多了。因此,设计国家大剧院,一定要认真慎重地考虑声学问题,解决不好,盖起来让人觉得有缺点有遗憾总是不好嘛!

文章:mobedu [1970/01/01 19:08]
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