自古希腊时期祭神的露天剧场诞生以来，经过两千多年的发展，如今观演建筑类型百花齐放，出现了大量综合性剧院、专业剧场、音乐厅。随着人们对生活质量的期望与要求与日俱增，单纯视觉享受和体感舒适已经不能完全满足观演建筑的使用与审美要求，与此同时良好的声环境越来越受到重视。

作为观演建筑的核心部分，对观众厅声环境的设计是十分重要的。建筑声学长期以来以人声作为主体，对听声环境作出必要设置，它是电声学的基础，恶劣的建声环境会给场所内部扩声造成严重影响，没有良好的建声环境，单纯依靠扩声系统难以拥有良好表现。

湖北剧院综合维修改造项目是以中南建筑设计院为单一主体承接的EPC项目。项目团队从整体利益出发，将“限额设计、深化设计和设计优化”放在第一位 。通过对设计、施工和采购进行一体化管理，事前做好设计优化控制，过程中严格精细化设计，以促进项目设计与实施的无缝连接，有力推动各项目标协同共进，使得工程造价降低、项目实施效率更高、工期缩短，从而实现各方“共赢”。

作为湖北省乃至中南地区设施先进、功能完备的现代化多功能综合性剧院，湖北剧院对建筑声学环境具有较高的要求。剧院内部整个观众厅进深约28.5m，宽度约31.7m，总高度约16.6m，分为池座与楼座两层，且在两侧分别设置两个VIP包厢，共设置观众席1328席。

针对该项目，主厅顶棚及内墙体均采用锯齿状GRG（预铸式玻璃纤维增强石膏板）。座椅作为主要扩散体和吸声体，对其材料进行了专门的设计与检测，以满足不同频段声音扩散要求和声场混响时间要求。我们结合室内装饰设计结果，建立了相应三维分析模型。

┃ 观众厅三维模型

音质仿真技术是指利用计算机模拟声波在室内传播、反射、扩散和吸收的各个过程，通过计算得到室内声场分布情况，从而完成对声场情况的预测和评价。针对湖北剧院改造项目，我们主要使用了基于几何声学的仿真方法：模拟室内声源向四周均匀地释放大量声粒子的过程，声粒子与物体碰撞逐次相连形成声线，在对所有声线传播跟踪的基础上合成接收点处的声场。

由于不同观演建筑声学条件的差异，人们在聆听演讲或观看音乐演出时，往往会对音质产生丰满、干涩、空间感、环绕感等不同主观感受。为了指导厅堂声学设计，必须将这些具有模糊性的主观评价，转化为可以用仪器测量，也可以用公式加以计算的客观物理指标，使之达到定量化、科学化的程度。我们通过对湖北剧院进行音质仿真，利用可视化功能生成了各声学参量的分布云图，主要对以下几项客观指标进行了考察：

1.混响时间

混响时间定义为，当声源停止发声后，室内稳态声压级衰变60dB所经历的时间。混响时间太短，则声音显得枯燥，过长则声音浑浊、模糊不清、有回声感。从云图对比可以看出，改造后的观众厅混响时间适中，表明听到的声音清晰、丰满、有气魄，且数值符合规范要求。

2.强度指数

强度指数定义为厅堂某处由无指向性声源所贡献的声能与同一声源在消声室中离开10m出测得的声能之比。云图反映出改造后的剧院具有良好的主观响度感受，声音听起来清晰、不费劲，且有一定的快感。

3.侧向能量因子

侧向能量因子定义为早期侧向声能与早期总声能的比值，用来描述因侧向反射声而产生的空间感和被声场包围的感觉。云图反映出该剧院演出声音具有足够的空间感与环绕感。

4.语言清晰度与音乐明晰度

语言清晰度是指50ms内声能和总声能的比取对数，其值越大则厅堂的语言清晰度越高；音乐明晰度是用80ms前、后能量比来衡量不同类型音乐的清晰程度，用于检验厅堂的音乐性能。该剧院在这两项指标上均有不错表现。

从模拟结果可以看出，观众厅在混响时间上满足现行规范《GB/T 50356-2005:剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》要求，并且其它多种声学参量也处于一个优选值范围内。经过改造设计后的湖北剧院拥有良好的声环境，能够给听众带来不错的主观感受，达到理想的声学效果。通过可听化工具，我们也能直观的体验改造后剧院内的听音效果。

随着人们物质生活水平与精神需求的不断提高，对建筑及周边的声环境也提出了更高要求。利用计算机仿真模拟技术，我们可以进行更精准的声学设计，预见工程竣工后的声学环境。结合实际项目现场的建筑声学测量，在验证仿真结果准确性的同时，也能为工程提供良好的指导效果。

未来，中南建筑设计院工程数字技术中心将继续进行声学方面的探索，对建筑音质仿真，建筑噪声分析以及气动噪声等领域展开进一步研究，为各类工程提供强有力的技术支持。