Thiết kế và thi công chiếu sáng và âm thanh phòng hòa nhạc

Phòng hòa nhạc, đúng như tên gọi, là một hội trường để chơi và thưởng thức âm nhạc. Đây là nơi tổ chức các buổi hòa nhạc và các hoạt động liên quan đến âm nhạc, đồng thời là nơi để mọi người cảm nhận được sự quyến rũ của âm nhạc. Các phòng hòa nhạc thường được trang trí trang nhã, bao gồm các phòng âm nhạc và nhà hát nhỏ, được trang bị nhiều loại nhạc cụ và thiết bị âm nhạc chuyên nghiệp, đồng thời cung cấp chỗ ngồi thoải mái, mang đến cho mọi người một bữa tiệc âm nhạc tinh thần trong một môi trường trang nhã. Một phòng hòa nhạc với kiến trúc tinh tế và phong cách độc đáo tự nó là một tác phẩm nghệ thuật.
Các loại phòng hòa nhạc phổ biến (được phân biệt theo hình dạng tổng thể của nội thất tòa nhà)

1. Loại hộp giày

2. Loại nhẫn

3. Loại vườn nho

4. Loại quạt

5. Loại móng ngựa

Ý tưởng thiết kế

Thiết kế phòng hòa nhạc cần xem xét:

1. Thời gian vang tại phòng hòa nhạc: Thời gian âm vang được thiết kế hợp lý, khán giả nghe thấy âm thanh dày và mạnh mẽ. Chất lượng âm thanh phong phú và đầy đủ.

2. Hấp thụ âm thanh kết cấu phòng hòa nhạc: vật liệu, cấu trúc, cấu trúc hấp thụ âm thanh, tránh tiếng vang và hấp thụ tiếng ồn.

3. Thiết kế của phòng hòa nhạc cố gắng hình tròn, sao cho âm thanh đến từng chỗ ngồi ở khoảng cách cơ bản gần.

4. Thiết kế của phòng hòa nhạc nên theo đuổi ánh sáng rực rỡ và chiếu sáng hợp lý. Làm cho khán giả cảm thấy như ở nhà.

5. Phòng hòa nhạc nên được thiết kế sao cho tiếng ồn của khán giả có thể được hấp thụ cục bộ hoặc phản chiếu bởi cấu trúc càng nhiều càng tốt để tránh lan sang sân khấu và các khán giả khác.

6. Ghế trong phòng hòa nhạc nên được đệm bằng miếng đệm cao su để tránh tiếng ồn.

7. Phòng hòa nhạc nên có phòng chờ để gặp gỡ bạn bè hoặc nghỉ giải lao giữa các buổi biểu diễn, và nên có sảnh phụ và sảnh tai.

8. Phòng hòa nhạc nên được trang bị hệ thống thông gió tự nhiên để tránh nhiễu tiếng ồn từ điều hòa không khí tập trung.

9. Thiết kế sân khấu của phòng hòa nhạc phải có khái niệm hiện đại và có thể sử dụng công nghệ điện tử hiện đại để đạt được hệ thống tự động hóa sân khấu đa cấp, đa chức năng và toàn diện.

Các chỉ số thiết kế âm thanh của phòng hòa nhạc

Một phòng hòa nhạc chuyên nghiệp hạng nhất với bầu không khí văn hóa trang nhã có thể cung cấp các buổi biểu diễn âm thanh tự nhiên và thích ứng với việc biểu diễn các tác phẩm âm nhạc thuộc nhiều phong cách khác nhau.

1. Các chỉ số thiết kế âm thanh của phòng hòa nhạc

Âm thanh trong nhà như một đánh giá chất lượng âm thanh về cảm giác chủ quan của hội trường và các thông số chất lượng âm thanh của đại lượng vật lý khách quan. Sau nhiều thập kỷ nghiên cứu kể từ những năm 1950 và 1960, có 5 thông số đã được thống nhất từ hàng chục ý kiến khác nhau và 6 thông số cho phòng hòa nhạc (được liệt kê bên dưới). Tuy nhiên, nó vẫn chưa đạt yêu cầu. Vẫn còn nhiều vấn đề trong các phương pháp và thông số đánh giá chủ quan. Một số thông số vật lý chưa đạt đến mức định lượng. Mối quan hệ giữa đại lượng vật lý và cảm giác chủ quan cần được nghiên cứu thêm. Do đó, đánh giá chất lượng âm thanh chủ quan và nghiên cứu thông số chất lượng âm thanh khách quan của âm thanh trong nhà phòng hòa nhạc vẫn là một chủ đề cần được nghiên cứu thêm.

(1) Đánh giá chất lượng âm thanh phòng hòa nhạc (chủ quan): âm vang, đầy đặn, tần số thấp

Các thông số chất lượng âm thanh tương ứng (mục tiêu): thời gian âm vang (T60) và tỷ lệ tần số trung bình đến tần số thấp. Giá trị đề xuất: 1.8 ~ 2.0 giây, dưới 1.7 giây có nghĩa là chất lượng âm thanh kém
Các biện pháp thiết kế chất lượng âm thanh: không gian lớn. Liên quan đến việc lựa chọn vật liệu trong hội trường, vật liệu được chọn phải có khả năng kiểm soát độ rung. Nếu chọn ván gỗ, độ dày phải là 8cm.

(2) Đánh giá chất lượng âm thanh của phòng hòa nhạc (chủ quan): Độ lớn

Các thông số chất lượng âm thanh tương ứng (mục tiêu): Mật độ năng lượng âm thanh hoặc cường độ trường âm thanh tại điểm nhận (G), phù hợp với mức âm thanh của khán giả 77 ~ 80dBA, giá trị G: tính toán phức tạp, sai số lớn, đo phức tạp Các thước đo thiết kế chất lượng âm thanh: liên quan đến hình dạng cơ thể; nên có nhiều âm thanh phản xạ sớm hơn. Với ranh giới 80ms, chiều rộng giữa hai bức tường tại nguồn âm thanh là 17 ~ 18m.

(3) Đánh giá chất lượng âm thanh của phòng hòa nhạc (chủ quan): Độ rõ ràng

Các thông số chất lượng âm thanh tương ứng (mục tiêu): Tỷ lệ giữa năng lượng âm thanh hiệu quả với năng lượng âm thanh không hợp lệ tại điểm nhận (G80)

Các biện pháp thiết kế chất lượng âm thanh: liên quan đến hình dạng cơ thể; có nhiều âm thanh phản xạ sớm hơn. Và nó có hiệu ứng khuếch tán tốt trong âm thanh sau (âm thanh vang dội)

(4) Đánh giá chất lượng âm thanh phòng hòa nhạc (chủ quan): sự thân mật

Các thông số chất lượng âm thanh tương ứng (mục tiêu): khoảng cách thời gian trễ ban đầu (t2) của âm thanh phản xạ sớm, giá trị thiết kế tối ưu là 20ms và không thuận lợi nếu lớn hơn 35ms

Các biện pháp thiết kế chất lượng âm thanh: liên quan đến hình dạng cơ thể; Chênh lệch thời gian giữa âm thanh trực tiếp và âm thanh phản xạ (khoảng 20ms), khoảng cách giữa bề mặt phản xạ và điểm nhận khoảng 7m

(5) Đánh giá chất lượng âm thanh phòng hòa nhạc (chủ quan): cảm giác về không gian hoặc âm thanh vòm

Các thông số chất lượng âm thanh tương ứng (mục tiêu): âm thanh phản xạ bên sớm hơn (LEV)

Các biện pháp thiết kế chất lượng âm thanh: liên quan đến hình dạng cơ thể; Sự phân bố thời gian-năng lượng-không gian của âm thanh phản xạ bên sớm là hợp lý

(6) Đánh giá chất lượng âm thanh phòng hòa nhạc (chủ quan): tình cảm lẫn nhau giữa diễn viên và nhạc trưởng trên sân khấu

Các thông số chất lượng âm thanh tương ứng (mục tiêu) của phòng hòa nhạc: tỷ lệ âm thanh trực tiếp so với âm thanh phản xạ

Các biện pháp thiết kế chất lượng âm thanh của phòng hòa nhạc: liên quan đến hình dạng thân sân khấu; Không gian bên trong sân khấu nên có âm thanh phản xạ sớm thích hợp và năng lượng âm thanh khuếch tán
Lưu ý: A. Tiêu chuẩn tiếng ồn cho phép của phòng hòa nhạc là NR≯20; B. Trường âm thanh của phòng hòa nhạc được phân bố đồng đều, không có nhiễu tiếng vang và các thiếu sót khác; C. T60 của phòng hòa nhạc với hàng trăm chỗ ngồi trong thời kỳ cổ điển nằm trong khoảng 1,0 ~ 1,3 giây; T60 của phòng hòa nhạc với 500 ~ 800 chỗ ngồi trong thời kỳ lãng mạn là 1,5 ~ 1,7 giây.

Tiêu chuẩn âm thanh cho thiết kế phòng hòa nhạc (phòng diễn tập phòng hòa nhạc)

Cho dù đó là thiết kế phòng hòa nhạc, thiết kế nhà hát opera hay thiết kế khán phòng, có một số yêu cầu tối thiểu khi khán giả thưởng thức âm nhạc:

Đầu tiên, mọi nơi trong hội trường, dù bạn có sử dụng thiết bị khuếch đại hay không, âm thanh phải có độ lớn nhất định, và độ lớn ở mọi nơi phải tương đối đồng đều. Không được có "tiêu điểm" - nghĩa là, nơi mà âm thanh được "tập trung" và đặc biệt lớn, và không được có "điểm mù", nghĩa là, nơi mà âm thanh trở nên rất yếu vì một lý do nào đó. Hiện tượng này không phải là hiếm. Nếu bạn hỏi một số nhân viên nhà hát cẩn thận chú ý đến hiệu ứng âm thanh, anh ấy sẽ cho bạn biết ghế nào có âm thanh đặc biệt yếu và ghế nào có âm thanh đặc biệt rõ ràng. Có một thiết kế nhà hát ở Bắc Kinh, và vài hàng ghế đầu tiên của nó tình cờ là một "điểm mù". Khi bạn nhìn thấy các diễn viên trên sân khấu không xa trước mặt bạn, họ đang cố gắng mở miệng, nhưng âm thanh nghe rất yếu, và bạn phải "chọc tai" để nghe rõ.

Sự tồn tại của âm thanh phản xạ trong phòng hòa nhạc là cần thiết, bởi vì với âm thanh phản xạ trong phòng hòa nhạc, âm thanh xuất hiện "sống động". Âm thanh phản xạ cũng phải đồng đều, và một số khuyết tật âm thanh thường do âm thanh phản xạ không đồng đều. Số lượng, hướng và khả năng phản xạ của các tấm phản quang treo phía trên sân khấu, vật liệu được sử dụng để chế tạo chúng, chiều cao và hình dạng của trần nhà phía trên sân khấu và hội trường, v.v., đều liên quan chặt chẽ đến âm thanh phản xạ, đặc biệt là âm thanh phản xạ sớm. Nói chung, các phòng hòa nhạc hy vọng rằng âm thanh phản xạ tần số thấp mạnh hơn một chút so với âm thanh phản xạ tần số cao, để trải nghiệm nghe trọn vẹn hơn.

Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng âm thanh phản xạ bên của phòng hòa nhạc rất quan trọng đối với thính giác. Các phòng hòa nhạc cổ điển, chẳng hạn như "Hội trường vàng" của Phòng hòa nhạc Vienna, nơi phát sóng Buổi hòa nhạc năm mới ra thế giới vào mỗi ngày đầu năm mới, có hình chữ nhật hình khối, tức là "kiểu hộp giày". Nhiều phòng hòa nhạc hình tròn hoặc xuyên tâm hiện đại thường không hoạt động tốt như phòng hòa nhạc hình khối và hình chữ nhật. Điều này được cho là do khoảng cách bên của sảnh hình khối và hình chữ nhật ngắn nên âm thanh phản xạ sớm ở bên cạnh tương đối mạnh. Vì vậy, phòng hòa nhạc "hộp giày" lại được ưa chuộng. Phòng hòa nhạc Bắc Kinh là một phong cách "hộp giày".

Khoảng cách thời gian giữa âm thanh trực tiếp của phòng hòa nhạc và âm thanh phản xạ đầu tiên đến cùng một vị trí trong hội trường không thể quá dài. Nếu quá dài, nó sẽ nghe bị ngắt kết nối, và trong trường hợp nghiêm trọng hơn, sẽ có "tiếng vang". Vấn đề này đặc biệt quan trọng đối với các nhà hát lớn hoặc phòng hòa nhạc. Ví dụ, nếu nhà hát hoặc phòng hòa nhạc rất lớn, âm thanh trực tiếp mà khán giả ở ghế giữa của hàng ghế trước nghe thấy từ sân khấu phòng hòa nhạc sẽ "mất liên lạc" với âm thanh phản xạ đầu tiên từ bức tường phản chiếu xa nhất hoặc trần hàng sau. Đối với một hội trường lớn như Đại lễ đường Nhân dân, vấn đề này được giải quyết bằng cách sử dụng loa nhỏ trên mỗi chỗ ngồi.

Phòng hòa nhạc nên có phản xạ đồng đều cho các âm thanh có tần số khác nhau hoặc chọn phản xạ "tối ưu hóa". Sự phản xạ âm thanh của một số tần số nhất định không được quá mạnh hoặc quá yếu, dẫn đến "tiêu điểm" hoặc "điểm mù" so với tần số, tức là hiện tượng "tạo màu" hoặc "mờ dần" của âm thanh. "Hiệu ứng hòa tấu" là tốt, tức là các nhạc cụ cao và thấp đều có âm thanh cân bằng. Trong các phòng hòa nhạc thông thường, âm bổng hoặc âm trầm hoặc một nhạc cụ nhất định thường quá nổi bật hoặc quá bị triệt tiêu. Nếu có hiện tượng "màu" có thể hiển thị trong phòng thu âm, cân bằng tần số của chương trình gốc sẽ bị phá hủy, dẫn đến thay đổi phổ âm thanh và biến dạng trong quá trình phát lại. Tất nhiên, kỹ sư thu âm hoặc tuner có thể thực hiện một số khoản bồi thường.

Thiết kế ban nhạc phòng hòa nhạc (Phòng diễn tập tại phòng hòa nhạc)
Có hai loại thiết kế ban nhạc phòng hòa nhạc cơ bản, tương ứng với hộp giày và hội trường vòm. Trước đây có thể được gọi là ban nhạc cuối, với Phòng hòa nhạc Boston làm hình mẫu; sau này được gọi là khán đài trung tâm, với Berlin Philharmonic Hall là một mô hình.
Khán đài cuối của phòng hòa nhạc được đặt ở một bên của phòng hòa nhạc. Trần nhà trên khán đài có thể cao bằng trần của khán phòng, hoặc có thể thấp hơn một chút, tạo thành một không gian chân đế đặc biệt. Các bức tường bên của dàn nhạc của phòng hòa nhạc thường có hình số tám, hẹp hơn chiều rộng của khán giả, nhưng cũng có những bức tường có cùng chiều rộng với khán phòng. Khối lượng của dàn nhạc với không gian dàn nhạc chuyên dụng chiếm khoảng 0,3-0,4 thể tích của khán phòng.
Dàn nhạc trung tâm của phòng hòa nhạc nằm trong khán phòng, nhưng nghiêng về một bên nên không có không gian dàn nhạc chuyên dụng. Nó được bao quanh bởi những chỗ ngồi, và dàn nhạc được bao quanh bởi lan can của khu vực tiếp khách ở bên cạnh và phía sau sân khấu. Vì dàn nhạc và khán giả được tích hợp nên trần phía trên thường cao, vì vậy thường cần phải treo một tấm phản xạ phía trên dàn nhạc để cung cấp âm thanh phản xạ sớm cho các nhạc sĩ và khán giả. Chiều cao của gương phản xạ treo không được vượt quá 6-8m. Diện tích của dàn nhạc có thể được ước tính theo số lượng ban nhạc và hợp xướng. Khi tính toán phòng hòa nhạc, hãy lấy: 1,25 mét vuông mỗi người đối với các nhạc cụ dây và nhạc cụ hơi có âm vực trung bình và cao. 2 mét vuông mỗi người đối với nhạc cụ đồng thau có lõi cello lớn, 1,8 mét vuông mỗi người đối với double bass, 1-2 mét vuông mỗi người đối với nhạc cụ gõ; 0,5 mét vuông mỗi người cho hợp xướng. Do đó, nếu xem xét một dàn hợp xướng 100 người, nên thêm 50 mét vuông diện tích. Theo thống kê, diện tích trung bình sân khấu của phòng hòa nhạc cũ là 158 mét vuông; Diện tích trung bình của sân khấu của phòng hòa nhạc mới là 203 mét vuông.

Hình dạng sân khấu của phòng hòa nhạc không được quá sâu hoặc quá rộng. Nếu nó quá rộng, khán giả ngồi ở một bên của hội trường sẽ nghe thấy âm thanh của các nhạc cụ gần họ trước. Sự chênh lệch múi giờ này không có lợi cho việc tích hợp các bộ phận khác nhau. Nếu nó quá sâu, độ trễ của các nhạc cụ phía sau đến tai khán giả có thể quá lâu. Để tai người có thể phân biệt và dễ dàng gây nhiễu. Đồng thời, nếu sân khấu quá rộng cũng sẽ khiến nhạc trưởng khó nắm bắt được toàn bộ ban nhạc. Khuyến nghị rằng chiều rộng của sân khấu được kiểm soát trong vòng 16,8m. Độ sâu nên được kiểm soát trong vòng 12m. Chiều cao của sân khấu không nên quá thấp, để có đủ không gian để tăng tính sống động của âm nhạc và tránh gây ra sự gay gắt cho âm thanh. Đối với sân khấu gần cuối có không gian sân khấu, chiều cao trần trung bình có thể là 8-13m. Khi chiều cao trung bình của trần bệ lớn hơn 9m, khoảng cách giữa hai bên của tường phát xạ âm thanh phải hẹp hơn, chẳng hạn như dưới 15m và độ sâu bệ không được lớn hơn 9m. Các phòng hòa nhạc cũ hơn trên thế giới có nền nông hơn với chiều cao trung bình là 8,5m, nhưng trần nhà cao hơn, với chiều cao trung bình là 14m ở phía trước và 12,8m ở phía sau. Một số phòng hòa nhạc được xây dựng từ năm 1928 có bệ sâu hơn, đạt 10,5-12m, trần thấp hơn, với chiều cao phía trước từ 9m-10m và chiều cao phía sau từ 6-7m. Khi bệ nông hơn và hẹp hơn, trần nhà có thể cao hơn; Khi bệ sâu hơn và rộng hơn, trần nhà có thể thấp hơn và hình dạng phải không đều.
Các bề mặt phản xạ và các thành phần khuếch tán nên được đặt gần bệ phòng hòa nhạc để chiếu năng lượng âm thanh hiệu quả đến các nhạc sĩ và khán giả, cải thiện khả năng nghe lẫn nhau của các nhạc sĩ, đồng thời đảm bảo sự tích hợp và cân bằng âm thanh trong khu vực nền tảng. Sàn bệ phải là một tấm ván gỗ cao.

Những điểm chính cho thiết kế chất lượng âm thanh phòng hòa nhạc (phòng diễn tập phòng hòa nhạc)
Thời gian âm vang cho phép của phòng hòa nhạc là 1,5-2,8 giây. Nếu dưới 1,5 giây, chất lượng âm thanh sẽ được coi là khô. Thời gian âm vang tối ưu là 1,8-2,1 giây. Thời gian âm vang tối ưu liên quan đến thể loại và phong cách của âm nhạc. Đối với âm nhạc cổ điển, chẳng hạn như các tác phẩm của Mozart, thời gian âm vang tối ưu là 1,6-1,8 giây; đối với âm nhạc lãng mạn, chẳng hạn như các tác phẩm của Brahms, thời gian âm vang tối ưu là 2,1 giây; Đối với âm nhạc hiện đại, nó có thể được điều khiển trong khoảng 1,8-2,2 giây. Đường cong đặc tính tần số của thời gian âm vang có thể được giữ bằng phẳng, hoặc tỷ lệ âm trầm, tức là tỷ lệ giữa thời gian âm vang 125hz và 250Hz với thời gian âm vang 500Hz và 1KHz, là 1.1-1.25 và tối đa có thể đạt 1.45.

Số lượng chỗ ngồi trong phòng hòa nhạc nên được kiểm soát trong vòng 2.000 chỗ ngồi. Thông thường, để đạt được chất lượng âm thanh tuyệt vời trong hội trường có ít hơn 2.000 chỗ ngồi sẽ dễ dàng hơn so với hội trường có hơn 2.500 chỗ ngồi. Trong một hội trường nhỏ hơn, cả sự thân mật và âm lượng đều dễ dàng đáp ứng các yêu cầu, và dễ dàng phấn đấu để có được nhiều năng lượng âm thanh phát xạ bên hơn và đạt được cảm giác không gian tốt.

Việc sử dụng vật liệu hấp thụ âm thanh cần được giảm thiểu khi thiết kế phòng hòa nhạc, và khu vực tiếp khách không được quá rộng, vì diện tích của khu vực tiếp khách quyết định mức hấp thụ âm thanh chính của khán giả, ghế ngồi quá rộng sẽ dẫn đến hấp thụ âm thanh quá mức. Ngoài ra, bao bì của ghế không được quá mức. Ghế mềm quá đông dễ bị hấp thụ âm thanh quá mức gần 250Hz, có thể gây mất âm trầm. Nội thất của phòng hòa nhạc nên được trang bị các thành phần khuếch tán âm thanh để âm thanh có thể được phân phối đồng đều. Khuếch tán tốt cũng có thể cải thiện cảm giác âm thanh vòm.

Thể tích của mỗi chỗ ngồi trong phòng hòa nhạc là khoảng 6-12 mét khối mỗi chỗ ngồi. Thể tích của mỗi chỗ ngồi trong các phòng hòa nhạc mới xây dựng ở nước ngoài chủ yếu từ 7-11 mét khối mỗi chỗ ngồi. Âm lượng của phòng hòa nhạc không được quá nhỏ để tránh thời gian âm vang quá ngắn.