1、概況
廣州中山紀念堂是為了紀念中國民主革命的偉大先驅孫中山先生建造的，於1931年10月竣工。紀念堂的設計初衷是舉行紀念周會和大型集會，廳內容積為33300立方米，容量為5000人。池座和樓座都沒有坡度。建國後，紀念堂是省、市的重要集會和大型文藝演出的場所，又是廣州市的標誌性建築，為國家壹級文物。曾進行過多次整修和使用功能的改造；廳內的部分墻面、樓座欄板處增設了穿孔吸聲板，改建擴聲系統和設備，改善了聽覺；並增設了空調系統等等。但是觀眾廳的音質始終很差，語言不清楚，這是數十年來未能解決的問題。
1995年11月，筆者參加了廣州市政府組織的專家組，對紀念深圳進行使用功能維修改造的可行性研究。1998年2月正式開工，於同年12月竣工。獲得了良好的聽聞效果。經中國電子學會聲頻工程分會組織中國科學院聲學研究所和信息產業部電子第三研究所的專家們於1999年2月對改建後的中山紀念堂聲學特性進行實地測量和全面評估，表明全部滿足各有關標準的指標要求，即符合中華人民共和國原廣播電影電視部頒標準GYJ25-86《廳堂擴聲系統聲學特性指標》中“語言和音樂兼用的壹級”指標。廳內的音質達到了設計要求。
觀眾廳的音質設計是以擴聲為主，建聲為輔助原則。設計時是在計算機上建立與觀眾廳實體相現的立體的聲學模型，對觀眾廳的聲學特性進行分析，對建聲和擴聲統一考慮，系統地解決廳內的聲學問題。
1962年改建後的容積為32000立方米，容量為4700座，現為3218座，每座容積為9.95立方米。平均自由程為15m。除地面外，廳內的表面積為7200平方米，除有1500平方米的吸聲材料外，其它都為硬質材料。由於觀眾廳的體型不良和容積太大，廳內池座區缺少早期短延遲反射聲（圖2）和混響時間太長（3.8s)。又由於國家文物局的限制，只允許在1962年建聲處理的範圍內進行處理，以致有害反射的表面無法處理。
2.2混響時間的選擇
中山紀念堂的主要用途是會議，又是文藝演出的場所，所以混響時間的選擇應兼顧兩者的要求。根據中國聲學學會制定的中華人民共和國國家標準《劇場、電影院和多用途禮堂聲學設計規範》（報批稿）和經驗，紀念堂的混響時間選擇為1.5s左右。因此這次改建應要建低2.3s左右。
2.3改建方案
（1）根據國家文物局的規定，中山紀念堂觀眾廳的聲學處理只能按照1962年的聲學處理的情況進行按原樣恢復，為此，根據防火要求把原穿孔吸聲板改為鋁穿孔板，總吸面積仍為1500平方米。
（2）70年代擴建舞臺，是在原舞臺口外部加了壹個鋼結構的舞臺櫃架，其內安裝揚聲器；頂部櫃架與觀眾廳是聯通的，只是在鞭外掛壹布幕裝飾，所以觀眾廳與舞臺是相藕合的空間，對音質很不利，因此去掉布幕，並在框架兩邊加隔聲材料以封閉，使舞臺和觀眾廳分為兩個空間，並在框架內外兩側加吸聲材料。命名觀眾廳內增設了約100平方米的吸聲材料；觀眾廳內的吸聲材料增達1800平方米左右。
（3）更換觀眾廳座椅，經設計，座椅的吸聲系數在500Hz時約為0.45。
（4）觀眾廳的穹型天花上部的空間內增加約30平方米的低頻吸聲構件，降低觀眾廳內簡正方式振動所產生的強低頻聲能，並對中、高頻也有貢獻。
以上四點措施使觀眾廳內的混響時間明顯地縮短，測得的混響時間（RT）和它的頻率特性可見表1；並且也沒有原來的不舒適的“嗡聲”。因此，改建的結果是符合設計的要求和指導的原則即希望1000Hz，2000Hz的混響時間略長於500Hz的混響時間，有利音質。
3、問題討論
3.1簡正方式振動
小容積的矩形房間，在建聲設計時，都應進行簡正方式分析。大容積房間的邊長與波長相比甚大時，可以認為室內的簡正方式的分佈是無規則的，可以忽略這方面的考慮。實際上，大容積房間同樣存在著簡正方式振動的問題，對音質影響很大，尤其在使用擴聲系統的情況下。（圖3）是廣州中山紀念堂觀眾廳在這次改造前夕所測得的簡正方式振動的情況。
表明在50Hz左右和5000Hz左右的較寬範圍內具有很大的能量，並且在整個頻率範圍內的起伏也很明顯；（圖4）是在觀眾廳內聲學裝修完畢，而座椅未安裝的條件下所測得的情況。
表明低頻吸構件不僅對20-70Hz範圍得到了控制，而且對500Hz左右和以上的頻率範圍也具明顯的貢獻，同時對觀眾廳內的整個頻率範圍也起到了平順的作用。因此進行大容積空間的音質設計，對室內的簡振方式也應該給予足夠的註意，有利室內音質的改善，特別是在使用擴聲系統的情況下，其意義更大。
3.2有害反射聲
在計算機的模型中進行反射聲分析，發現在池座具有長延遲的反射聲（可見圖5、6）。這是因為臺口上方的中置揚聲器組高為11.5m，在輻射範圍內所遇到的反射面都是硬質的，並且不準進行吸聲處理，（圖7）所示是池座中區所執著收到的反射聲，所以形成明顯的回聲，並且愈往前則愈明顯，甚至在舞臺上也很明顯。為此就設法在擴聲系統中給以彌補來解決回聲問題。
3.3觀眾廳與舞臺
壹般的音質都容易忽略舞臺內的聲學條件，實際中舞臺的聲場好壞是直接影響傳聲聲拾音的頻率特性和系統傳聲增益指標以及演員的自我感覺等因素；另外舞臺空間較大並空曠，混響時間偏長，因此必須進行聲學處理。這次改建，除了去除與觀眾廳藕合之外，還在舞臺內增設380m2的吸聲材料。使舞臺內的混響時間低於觀眾廳的，避免聲能向觀眾廳倒流，影響擴聲系統的使用。
