音樂廳的聲學設計

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      上個世紀中，人們根據音樂特性的不同，逐漸將音樂廳從歌劇院中分離出來。

　　而在此前，音樂會一般是在有舞臺的歌劇院中演出，因為舞臺可以滿足舞臺布景和作品多樣化的需求。

　　但是，由于高大的舞臺空間會造成聲能的損失，使得舉辦音樂會時不得不在劇院舞臺上加裝音樂反射罩。盡管這些音樂反射罩重量大，組裝難，造價高，但它的出現為音樂廳的誕生做出了很大的貢獻。各國建筑聲學的專家開始依據發射罩對聲音控制的原理，相繼設計了各種特色的音樂廳。

　　小編就帶大家來詳細了解一下

　　世界頂級音樂廳的聲學設計，為什么柏林愛樂交響樂廳，至今仍作為音樂廳建筑的典范?

　　著名聲學設計師L.Cremer在設計柏林愛樂交響樂廳時享有很大的決定權，比如他自主采用梯田式的觀眾席布局，以及對觀眾廳的內部形態、空間體型、裝飾圖案及構造。

　　對于該廳的設計，L.Cremer繼承了二十世紀初賽賓室內聲學的研究成果，并應用了學院對于室內聲學的研發成果。同時，還對于各種音質評價參數進行了仔細研究。到上世紀五十年代，L.Cremer的研發成果首先在德國室內聲學界得到應用。

　　柏林愛樂交響樂廳的主要特點如下：

　　● 這種特別的梯田狀的觀眾席布局(統稱為“溫伯格擋板”)，增強了聽眾獲得的早期反射聲。這種形式在觀眾廳還是首次使用，以前只是在樂師附近安裝過反射體。這種安裝音樂反射罩或是在交響樂隊周圍使用反射體的情況，普遍出現在20世紀初的歐美音樂廳。

　　● 觀眾廳內部形態通過彼此面對的“溫伯格擋板”提供二次反射聲。

　　● 吊頂的特殊形狀，以及其結構表面特性為后期反射聲提供支持。

　　該廳聲學設計的成功之處在于：這種形式能夠在早期反射聲和后期反射聲之間取得平衡，使每個座位都能獲得較好的包圍感。其平衡是通過控制早期反射聲和后期反射聲的分配而得到的。這個進步得益于縮尺實體模型能夠將聲陣列可視化和L.Cremer教授在禮堂音質這個領域的專業經驗。L.Cremer教授曾說過，在法國尼斯阿波羅音樂廳的建設中，他之所以能夠成功地把握因素，就是在于他完全掌控了對該廳的設計。并且，該廳還是首次使用梯田式設計的廳堂。

　　值得一提的是，尼斯阿波羅音樂廳同樣使用的是“溫伯格擋板”設計。L.Cremer教授和R. Lamoral教授在對尼斯阿波羅音樂廳的設計中，依舊采用有益于音質的內部形態、空間體型、裝飾構造等。該廳的音質設計是基于計算機模型，這是基于有限元法所建的計算機摸型。

　　計算機模型向我們展示了早期反射聲，尋求進行早期反射聲與后期反射聲之間的平衡，從而獲得良好音質的聲場，該音樂廳具有多功能性，配有舞臺，作為音樂會演出時需要安裝音樂反射罩。并且這還是一個可以容納2500座的大廳，觀眾廳進深50米，前面提到的柏林愛樂交響樂廳觀眾廳進深僅30米。

　　該廳的主要特點如下：

　　● 裝置錯落有致的“溫伯格擋板”;

　　● 波浪型的吊頂板;

　　● 靠近舞臺的墻有以Lamoral,Cremer, Futterer三人名字縮寫命名的LCF側向反射擴散體(LCF結構)。

　　所有這些措施能夠加強早期反射聲和后期側向反射聲，同時能夠在早期反射和后期反射聲之間實現平衡，從而獲得好的音質。結果和柏林愛樂交響樂廳一樣，這個音樂廳把聽眾包圍在聲場中。該廳的設計表明即使內部形態有所不同，也同樣可以獲得與柏林愛樂交響樂廳有著同樣出色的聲學效果。

　　為何阿波羅音樂廳沒有被復制?

　　阿波羅音樂廳建于上個世紀80年代，那是個多功能廳建筑結束的時代。確實，今天已進入劇院和專用的音樂廳區分設計的時期，柏林愛樂交響樂廳證明了專用的音樂廳要比多功能廳更適合音樂會演出，特別是與那些多功能性依賴于沉重的、不易操作的音樂罩的多功能廳相比。阿波羅大廳的獨特之處在于，其在設計之初就把其功能定位在以音樂會使用為主，兼顧歌劇演出，而不是反過來考慮。

　　正因為如此，柏林愛樂交響樂廳仍作為音樂廳設計的參考范例。不僅因為它作為專用的音樂廳，而且還因為它的建筑風格。

　　為什么沒有其他形狀的音樂廳出現?

　　這主要歸因于設計團隊對聲反射和廳堂空間形態之間的平衡無法控制。目前應用于音樂廳的框架設計仍沿用上世紀60年代的方法，一次又一次地使用縮尺模型，沒有多大的進步。縮尺模型實驗帶有一定的局限性，因為它不能與設計方案同步更新。在表現形式上，它不能夠將反射聲波的形式和聲波的傳播過程通過可視化反映來。

　　聲學設計師和建筑師之間不能良好地溝通仍是目前音樂廳設計中普遍存在的問題，即使是縮尺實體模型也不能增進他們之間的溝通。

　　但是必須承認，建筑領域所有設計工作都必須遵循相關規范進行。這些規范往往來源于對已有建筑經驗的總結歸納(但這從某種角度上也限制了革新和突破的發展)，使業主在是否采用創新設計的問題上感到困擾。這是可以理解的，但我們也應該注意到，遵循規范進行設計的方式，其結果往往缺乏新意，效果通常難以令人滿意。

　　音樂廳設計體系及建設中令人遺憾的因素

　　一些質量規范的限制，以及業主對于革新缺乏信心，使得設計師往往采用模仿已有的廳堂的設計以避免犯錯，滿足于復制已有廳堂而不是探尋廳堂真正的使用需要。

　　在過去的三十年間，R. Lamoral教授成功地開發出能夠準確模擬廳堂音質的聲學計算機軟件。當然這還要通過正確使用和操作才能保證模擬結果的準確性。

　　在目前廳堂設計市場上，音樂廳音質設計的創新是沒有地位的，人們更容易接受建筑設計上的創新。

　　即使建筑師部分或全部效仿柏林愛樂音樂廳的布局設計，由于建筑師和聲學設計師溝通的障礙和分割，也有可能產生令人失望的音質效果。

　　因為那些效仿的廳堂只是建筑元素的累加，并未真正理解所研究的廳堂的聲學本質。效仿建筑方案不能在早期反射聲和后期反射聲之間獲得平衡，因此不能滿足每一位聽眾的音質要求。在此就不再贅述這些廳堂，但是專業人士和業主在近半個世紀的時間內，都遇到過這種工作方式所帶來的失望和挫折。

　　怎樣控制劇院與音樂廳的聲場?

　　良好聲場是通過早期反射聲和后期反射聲之間的平衡得到的。但問題是該怎樣保證這種平衡呢?

　　那就有必要控制反射到墻體的波形。這些波形必須被鑒別并通過對墻面整體形狀和飾面圖案設計加以控制。

　　近幾年來，美國出現了對波形定性化的分析方法。在此基礎上，我們可以通過計算機模型，將定性化分析進一步發展為定量分析法。根據已經開發的廳堂聲學模擬軟件，可以將從各個表面反射的列陣波的整個軌跡反映出來。

　　計算機工具有很大的優勢在于它的靈活性，而且提供了縮尺實體模型不能測量的大量的信息。通過計算機模型，聲學設計師和建筑師之間建立起直觀良好的溝通，同時也有助于消除業主的顧慮。

　　我們不得不注意到，在過去30年中，通過對大量音樂廳音質聲學參數的測量，證明了計算機模型的應用的準確性。但遺憾的是，這種設計方法幾乎很少被應用。

　　我們也可以注意到，幾乎所有的歌劇院和音樂廳的業主首要的要求就是獲取最佳的混響時間。但我們應該知道，最佳的混響時間是通過控制反射聲的過程來實現，這個順序不能對調。

　　怎樣控制反射聲的過程?

　　鑒于觀眾廳的尺度、形式、材料、觀眾廳布局和樂隊之間的相互作用，以及在廳堂中聲音傳播的特性，在演藝建筑的設計中，聲學設計師應該扮演引導者的角色。

　　聲學設計師應該控制墻體反射的波形。而且需要聲學設計師和建筑師一起制定詳細的墻體處理方案，這樣在建筑師每次做出形狀或材料的選擇后，聲學設計師都能夠用聲學語言將修改的結果表達出來。通過這種方式，建筑師才能夠設計出具有良好音質的廳堂。

　　因此，通過這一互動過程，就可以確定墻體的尺度和方位及構造，把握圍護結構的處理，觀眾廳的分割墻，吊頂的形式，整體內部形態，尤其要控制圍護結構材質及其構造的聲學響應，把握座椅的形狀及聲學特性。

　　未來我們會感受到不同形式的音樂廳嗎?

　　在廳堂的整個設計過程中，建筑設計和聲學設計應該是完全融合在一起的。但是實現的方法、途徑，特別是這方面的經驗很難在聲學設計師和建筑師中得到一致同意，而且很難打消那些恪守音樂廳建筑規范的業主的顧慮。

　　因此，只有當業主們采納新的建設意見的時候，音樂廳的形式才會有新的發展，而不是效仿已建的廳堂。

　　誠然，與柏林愛樂音樂廳有著相同形狀的音樂廳會有很好的未來。但是我們要意識到，復制既不能保證聲學設計的成功，也不能滿足本世紀內出現的新演出形式的需要。在對于音樂廳及劇院的聲學設計中，專業人員應該注入更多的創新元素，以及投入更多的精力去謹慎細致的考察。

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　　相關問答：

　　問：音樂廳有幾種

　　答：音樂廳有四種：1、鞋盒音樂廳(Shoebox);2、扇形音樂廳(Fan);3、競技場/山谷梯田廳(Arena/Vineyard);4、馬蹄形(Horse Shoe)

　　演出場所的分類是聽覺歷史的變遷，從馬蹄形劇場到鞋盒音樂廳，到扇形音樂廳和競技場/山谷梯田廳的歷程，是一段段動人心魄的演義。

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　　問：音樂廳中運用了什么聲學原理?

　　答：主要是混響和回聲音樂廳是樂隊演出的主要場所，除了專門為樂隊服務的音樂廳外，歌劇院、大會堂、大教堂、演播大廳、電影院等都可以作為音樂廳使用。反映音樂廳質量的主要因素是混響。樂器停止發音后，聲音并不馬上消失，而是伴有余音的，即分貝數漸漸下降，這種現象稱為混響，聲學上把聲音衰減60dB的時間稱為混響時間。混響是由于聲音在室內反射造成的

　　音樂廳，是舉行音樂會及音樂相關活動的場所，是人們感受音樂魅力的地方。通常是由音樂大廳和小劇場等組成，裝潢典雅，布局合適。

　　音樂廳設計要考慮很多因素，包括要追求光線明亮，照度合理。使觀眾能看得親切等要求，世界上著名的音樂廳包括維也納音樂廳、 悉尼歌劇院、中國國家大劇院等。同時很多音樂廳是當地的象征。

　　在音樂藝術諸表現元素中，被提及多的就是有關色彩的表現元素。視-聽聯覺現象主要表現在音高與調性色彩、音色色彩與和聲色彩等方面。調性色彩是作曲家們熱衷的話題之一。研究發現，條形的色彩感可能與升降號的多寡有關。此外，樂器音色也常常被人們以色彩形容。如雙簧管是綠色的，長笛是銀色或藍色的，小號是金黃色的，單簧管是玫瑰色的。和弦則與光亮度聯系較多：大和弦是明亮的，小和弦是灰暗的。

　　有時候和弦也和動感結合在一起：增三和弦是深呼吸般的擴張感，而減三和弦是蜷縮的。因此，音樂廳內部的色彩選擇正確與否，是整個音樂廳設計過程中的一個重要環節，它與親切感、溫暖感和空間感等因素有關，將直接影響聽眾的主觀感受。

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