音乐厅“魅顶”除了为音乐厅增添艺术的氛围,它还是一个考虑声学效果的设计。对于音乐厅来说,第一重要的就是声音,一切建筑和装饰设计都要为声音效果服务。凹凸不平的顶棚,更加有利于声音的扩散,不规则图形的浮雕顶棚,就是一个声音扩散器,把舞台上发出的声音扩散到观众席的每一个角落。
浮雕顶棚只是大剧院声学“窍门”中的一个,为声学考虑的精巧设计,处处可见。歌剧院室内看上去是椭圆形的,但观众眼镜看到的形状却是个“假相”。负责大剧院室内音质测试的清华大学建筑学院建筑物理实验室燕翔教授介绍说,从视觉美观上讲,弧形墙面的椭圆剧场,会更加美观,但圆弧形对于音质来说却是致命的形状。长方的体型有利于反射声音,音质最好,但看上去又会古板。最后,设计师使用了一个两全其美的办法。
现在,长方形歌剧院墙面被蒙上金属网,这样,看上去歌剧院墙面呈圆弧形,但声音却能穿过金属网投射到金属网背后真正的墙面上。现场工作人员告诉记者,金属网与墙面之间还安装了装饰灯,灯光映上金属网后面红色的墙面,再透过金色的网面,看上去富丽堂皇。
另一个声学设计是“数字墙”。在音乐厅和歌剧院中,记者看到四周墙面都是凹凸的立体木质墙面,就像“站立”起来的钢琴琴键。燕翔教授说,凹凸的墙面也是为了声音可以得到更多的反射,保证坐在每个位置的观众,都能听到同样优质的声音。据燕翔教授介绍,如此大规模地在剧院中使用“数字墙”,国内还是第一次。
这些只是显而易见的声学设计,大剧院的地下还“隐藏”着录音棚、录音演播室等设施,它们都要求最优质的声学设计,而工程师们最先要解决的,是如何阻断外界的噪音。
国家大剧院地下正好与北京地铁二号线相邻,地铁不可避免地发出振动,振动通过地面传导以后,会给录音棚带来噪声。解决振动噪声的办法是,给录音棚装一个避振器。
于是,设计师真的让房子“站”在了弹簧避振器上。将来,当音乐家们走进国家大剧院地下200平方米的录音棚时可能无法想象,他们正“悬”在400根弹簧上。燕翔教授介绍,清华大学建筑学院建筑物理实验室承担了录音棚弹簧避振的实验,现在已经完工的大剧院录音棚下,每一根锰钢弹簧的承载力是1吨左右,设计寿命是100年。
让房子“站”在弹簧上当然也有风险,对于录音棚来说,每一根弹簧都至关重要,如果400根弹簧中有一根断裂,录音棚的重量立即转移到其他399根弹簧上,399根弹簧不堪重负,又可能导致新的断裂。这种“雪崩效应”,最终会让整个录音棚“摔”到地面。所以,建造前严格的实验和测试,是非常重要的。
“毕竟已是自家人,也有很多内秀。”燕翔教授说。虽然对大剧院的争论不绝于耳,但几位参与大剧院工作的工程师都向记者表达了类似的看法:大剧院中很多技术和设计理念的创新,将给国内今后的建筑带来启示。