张家界地质博物馆4D影院设计研究刘冕轩

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摘 要：近年来我国博物馆的建设进入了高速发展时期，其科技含量也越来越高，4D影院已经成为博物馆不可或缺的一部分。文章针对张家界地质博物馆4d影院设计，从总体设计、声学设计和设计中的“情”与“境”多个视角展开研究，并始终把张家界地理地貌和地质的特殊性和文化元素贯穿其中，体现了地质博物馆4D影院设计特色。

关键词：博物馆 4D影院 声学设计 “情”与“境”

著名的德国文学家歌德说过：“博物馆者，非古董者之墓地，乃活思想之育种场。”充分体现了博物馆在新时代的角色[1]。近年来，我国博物馆的建设进入了高速发展时期，其科技含量也越来越高，4D影院已经成为博物馆不可或缺的一部分。博物馆的4D影院是在3D立体电影院的基础上加环境特效模拟仿真而组成的新型影院。对正在建设的张家界地质博物馆，定位为用高科技手段全面展示全市地质资源，以实现神秘的视觉效果为目标，以适应长远旅游发展战略眼光为目的，通过4D影院播放张家界地貌专题影片及保护地球环境主题4D影片，还原真实场景，让观众有身临其境的感受尤其重要。该文从张家界地质博物馆的4D影院总体设计、声学设计和张家界地质博物馆4D影院设计中的“情”与“境”三个层面展开研究。

一、张家界地质博物馆4D影院总体概况

张家界地质博物馆位于湖南省旅游城市张家界市，是一座以全面展示以张家界地貌（砂岩峰林、认知地球、保护环境、永续利用和科学发展为主题，包含序厅、地球厅、张家界地貌展示厅、生命与演化厅、开发保护与交流厅和4D影院，其中4D影院位于博物馆的西南角，面积为95.7m。张家界地质博物馆4D影院地面布局铺装图见图1，天花布局图见图2、左右墙面立面图见图3、前（银幕）立面图见图4。地质博物馆4D影院设计过程中要从音质、环境材料和情景感受等方面综合考虑。首先，要求观众厅音质设计和隔声与噪音控制上要达到标准，从而使声音能够真实反映影片录音的效果，并保证良好的语言清晰度和声场均匀度；其次，还要考虑观众厅吸声材料和吸声结构 。此外在张家界地质博物馆4D影院设计中设计过程中，还要考虑张家界地理环境的特殊性，特别体现其“情”与“境”，使观众更好的体验张家界的地理地貌。

二、张家界地质博物馆4D影院的声学设计

（一）观众厅音质设计

混响时间是评价厅堂音质的重要参量。根据《关于放映立体声影片电影院建筑和声学的基本技术要求（试行）的通知》中提出：混响时间控制在0.5-0.8s范围内，改建的电影院不应大于1s，声场分布不均匀度不大于±3dB。同时在建设部、广电总局的标准JGJ58-88《电影院建筑设计规范》中提到观众厅满座最佳的混响时间在500-1000Hz范围内采用1.0±0.1s。设置立体声时，满座最佳混响时间宜为0.7±0.1s。混响时间的定义是：在室内声音已达到稳定状态后，声源停止发声，室内的声压级衰减60dB所需的时间，即为混响时间[2]。根据使用要求确定最佳的混响时间是声学设计的重要内容，适度的混响可使音乐丰满、洪亮；过短的混响使声音干涩无力；但混响过长，会使音乐缺乏节奏感和层次，吐词模糊不清[3]。张家界地质博物馆的4D影院面积为95.7m2，按照著名的赛宾混响公式：T60=KV/A（K为以声速、室温等相关的常数，通常取为0.16，A为厅内表面积S和室内各表面的平均吸声系数α的乘积），即为T60=0.16V/Sα，可以算出张家界地质博物馆4D影院满座时混响时间（表1），张家界地质博物馆4D影院设计符合满座最佳混响时间。

频率 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz

混响时间 0.85 0.74 0.75 0.73 0.71 0.73

表1 张家界地质博物馆4D影院混响时间

（二）观众厅的隔声与噪音控制

建筑围护结构，包括墙壁、楼板、门窗等，都具有隔绝空气声的作用。电影厅的四面墙壁，是隔绝空气声的主要结构，其隔声性能主要由它的质量、劲度、阻尼和频率等因素决定。当频率在125-4000Hz的主要频率范围时，则质量起主要作用，墙的隔声量随频率和重量的增加而增加。同时决定电影院性能的重大因素之一是确定噪声评级NC值，在剧院和音乐厅，NC值要求在20以下，控制的非常严格，而在电影院是在NC25-NC35左右，空调主机发出的噪音值必须在NC值之下[4～5]。

此外，由于现代城市噪音来源较多，因此，在设计的时候也要考虑噪声控制的重要性。在厅内均设有大量的吸声材料，如玻璃棉毡、玻璃棉板、岩棉板、矿棉装饰吸声板等多孔材料。在设计的时候除了考虑吸声材料的应用外，4D影院中的空调和通风机房也要考虑来隔振固体声，4D影院采用在设备的混凝土基座下与楼、地面之间加隔振装置进行隔振。风管与风机、水管与水泵之间应有柔性连接，风管、水管固定时应加弹性垫层（图5）。顶部空调通风系统中，风机的噪声会沿着风管传至影厅内，形成气流噪声，所以笔者团队在设计的时候也考虑到在管道上加上空调消声器，从各方面来控制4D影院的噪声级别，已达到优良的音质效果。

（三）观众厅吸声材料和吸声结构

在4D影院的声学设计中，影厅的音质设计、通风系统的噪声控制等诸多方面都需要大量的使用吸声结构以及吸声材料。张家界地质博物馆4D影院面积较小，只要正确地使用吸声材料，就可以改善影厅的音质，消除厅内的各种声学缺陷，降低和控制噪声的干扰，产生良好的综合效果。设计中顶棚使用600*600的隐框的矿棉板，墙面采用600*600装饰吸声框以及装饰板墙裙。装饰吸声框使用白铁皮框，框内填充了50mm厚32kg/m3的玻璃棉板，用阻燃装饰布作饰面材料，其提高了吸声能力和防火的级别，并且易于安装，解决了金属框间振动发出的噪声。

三、张家界地质博物馆4D影院设计中的“情”与“境”

首先，笔者觉得设计应该是文化的再设计。任何形式的设计都应该围绕着当地的文化和精神为核心。张家界是个人杰地灵的地方，以少数民族为主，他们体现了中华人民最初的纯真和良善。其次，应该考虑设计的科学性和易用性。将当地民族文化和地质特点展示出来。由于张家界的地理环境的特殊性，该方案以运用高科技手段为前提，全面展示全市地质资源为核心。在结构造型设计上，张家界地质博物馆的4D影院以峰林的竖向节理并结合声效原理为设计形式。为了体现张家界地质特色，将侧立面突出造型，做吸声肌理，已达到起伏的峰峦效果。竖向的墙体和顶棚的造型让人感觉置身张家界的“天门山”之中，白色灯光让人联想到山上云雾缭绕的意境。仿佛观影的同时置身山水中；由于色彩对人引起的视觉效果会产生如冷暖、远近、轻重、大小等不同的感受，这不但是由于物体本身对光的吸收和反射程度不同的结果，而且还存在着色彩间相互作用的关系所形成的错觉，同时色彩能产生强烈的心理和生理上的作用[6]。心理作用是思想上感觉到的；生理作用实际上引起身体的变化。这些在4D影院室内设计中占重要地位。在色彩设计上，由于影院面积较小，所以用淡色和冷色来使空间扩张，厅内主要以蓝色和灰色为主，蓝色不易与其他颜色调和，和其他色彩相比，蓝色更容易受到材料本身的影响。蓝色代表高科技，同时具有井然有序的感觉。由于影院主要是播放张家界地貌专题影片及保护地球环境主题的4D影片，是属于科普类教育。所以还是要以安静秩序的感觉为主。灰色是神秘的颜色，它没有红色的烈，白色的纯，金色的耀，但它可以表达历史的神秘。

结语

张家界地质博物馆4D影院主要功能为播放张家界地貌专题影片及保护地球环境主题的4D影片，增强地质环境保护的意识。为体现张家界地质博物馆4D影院这一主要功能，本文从4D影院总体设计、声学设计和设计中的“情”与“境”三个视角对4D影院展开研究，设计过程中充分考虑了地质博物馆4D影院的特色，为此4D影院以峰林的竖向节理并结合声效院里为设计形式。厅内主要以蓝色和灰色为主，蓝色是具有井然有序的感觉，灰色是神秘的颜色，它没有红色的烈，白色的纯，金色的耀，但它可以表达历史的神秘。墙体采用吸音板或做软包吸音墙，面料进行防火处理。厅内设以良好的通风，为观众提供舒适的环境。

注释

[1] 张子康、罗怡、李海若：《文化造城：当代博物馆与文化创意产业及城市发展》，桂林，广西师范大学出版社，2011。

[2] 乔柏人：《电影院建筑工艺与建筑声学设计》，北京，中国计划出版社，2005。

[3] 项端祈：《近代音乐厅建筑》，北京，科学出版社，2000。

[4] 服部、纪和：《音乐厅・剧院・电影院》，北京，中国建筑工业出版社，2006。

[5] 高迪国际出版有限公司：《视听世界：影剧院与音乐厅》，大连，大连理工大学出版社，2012。

[6] 菲莉丝・斯隆・艾伦、琳恩・M・琼斯、米丽亚姆・F・斯廷：《室内设计概论》，第9版，北京，中国林业出版社，2010。