2016年7月3日，清华大学建筑声学实验室的老师们指挥工人们在水立方室内悬挂起来几个神秘的仪器。开关打开，伴随着一个声音，老师手中的笔记本电脑上出现了一条跳舞的绿线，电脑记录下了一些数据。
这是在做什么呢？原来，他们在测量水立方的混响时间。2022年，第24届冬奥会要在北京和张家口联合举办，各个比赛场馆都在紧锣密鼓的准备当中，而我们熟悉的水立方，作为冬奥会冰壶的比赛场馆，要摇身一变成为“冰立方”。冰壶比赛对室内声学有着很严格的要求，因此清华大学建筑声学实验室被请来对水立方进行声学测量与改造。
水立方混响时间测试照片（图片来源：清华大学建筑声学实验室）
这已经不是清华大学建筑声学实验室第一次跟奥运会场馆打交道了。早在2008年北京奥运会召开之前，清华实验室就被邀请对水立方、鸟巢、国家体育馆、老山自行车馆等多所奥运场馆进行过声学设计和实验测试，确保了奥运会体育比赛观赛和演播的声学效果。奥运会之后，实验室主负责本次实验的王鹏老师更是为水立方承办展览等其他活动进行过多次声学研究和定向改造。实验室关于水立方ETFE膜的雨噪声的研究，也成为了由实验室主任燕翔老师和博士生吕帅撰写的《Experimental Study on the Rain Noise of Light Weight Roofs: NaturalRain vs. Artificial Rain》一文的来源之一，此文在国际著名SCI期刊《Applied Acoustics（应用声学）》中发表。
因此，当这次水立方需要对原有场馆进行改造，使其成为2022年冬奥会的冰壶赛场，其声学部分的测量与改造的任务就当仁不让地落在有着成熟经验的清华大学建筑声学实验室的肩上。水立方会在2022年被改造成为“冰立方”进行冰壶的比赛，并在赛后恢复原状。
水立方室内全景
可能在中国大多数人对冰壶这项运动都不太熟悉，在这里简单介绍一下规则，以及为什么它对声学的要求非常高。
冰壶（curlings）是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目。比赛场地为一条长44.5米，宽4.32米的冰道，两头各有一个圆圈，“本垒”和“营垒”。比赛时一队4人，一人站在本垒投掷石球，两人手持毛刷在冰壶滑行前方擦刷地面以调整其滑行方向，还有一主力球员站在终点处控制方向，指挥掷球和刷冰。所有回合结束后以场上冰壶离营垒圆心的距离决定胜负，离圆心越近越好。
2011女子冰壶世锦赛中国队
因为掷球和刷冰的球员都不能实时看清营垒附近的情况，方向和力度全都需要听主力球员指挥，所以其声学环境需要保证球员在赛道两端可以纯靠自然声清楚地沟通，还要尽量减小相邻赛道之间的相互影响，否则将会对球员比赛造成极大的影响，甚至让比赛完全无法进行。
因此，冰壶运动对场馆的室内声学要求极高，需要其赛道附近的混响时间控制在和普通教室类似。而水立方本身作为一个游泳馆，其原先的声学设计主要是为了保证观众席能有良好的声学效果，现在则是要求赛道上的球员能相互听清，其巨大的空间体量使得这个要求非常难达到。而水面改成冰面，以及冰面和上方空气的温度差，也改变了室内的声学特性，都更加大了改造的难度。到目前为止，国内尚未有过这样的改造案例。
还好清华建筑声学实验室的老师们有着充足的工程经验和先进的科研水平，做过很多重要建筑的声学设计或改造工程，也有很多成熟的方法和先进的技术可以配合使用，所以有充足的信心可以完成这项艰巨的任务。
冰壶比赛标准赛道
2022年冬奥会水立方方冰壶馆声学设计研究由清华建筑声学实验室的燕翔、王鹏、李卉三位老师负责。关于本次实验，王鹏老师说：“在体量巨大的水立方场馆内，冰壶比赛赛道两端要能用自然声清晰交流，奥组委对冰壶比赛场馆的建筑声学要求严格，在整个冰壶场地，将进行关键技术的研究，包括比赛大厅建筑声学环境的现场实测；比赛大厅现状建筑声环境模拟分析计算；冰壶赛道局部区域声学方案的混响时间和语言清晰度模拟；声学装置的吸声效率实验室测量。”
燕翔老师补充道：“冰上场地室内自然声清晰度研究是清华建筑声学首次为冬奥会冰上项目进行的研究。水立方大厅原来已具备一定声学条件，水改冰之后，清晰度的高要求从坐席区下移到赛道区，因北京奥运时尚无此预留考量，该声学问题是一大挑战。”
关于此次研究设计的方法，李卉老师解释说：“计算机模拟研究是国际最先进的声学设计方法，发挥计算机声学模拟仿真的准确性优势，对冰壶场地的声学语言清晰度设计进行研究，提出几种可行性的方案装置，对吸声材料布局、高度灵活调节、以及清晰度变化的控制方案进行研究，确保满足高级别冰壶比赛的声学要求，为运动员创造舒适的交流的冰上声环境，并为电视转播提供良好的语音声学条件。”
清华建筑声学实验室将采用计算机模拟和实验测量的方法对比赛场地的声学设计方案进行推敲，并与承担其他各个方面改造任务的部门相互配合，在2017年年底前将水立方改造完毕，确保“冰立方”达到冰壶比赛要求的场地声学标准，迎接2020年冬奥会测试赛和2022年冬奥会正式的冰壶比赛。到了那时候，世界各地的人们都将远道而来，到已经全面变身为“冰立方”的水立方观看世界上最高水平的冰壶比赛，而“冰立方”也将会为运动员们提供最舒适的比赛环境。
现在问题来了，你准备好抢票去看比赛了吗？
（未标注图片均来源于网络）