你看不到的才更偉大,頂級(jí)音樂(lè)廳內(nèi)藏的聲學(xué)奧秘

上個(gè)世紀(jì)中段,人們根據(jù)音樂(lè)特性的不同,逐漸將音樂(lè)廳從歌劇院中分離出來(lái)。而在此前,音樂(lè)會(huì)一般是在有舞臺(tái)的歌劇院中演出,因?yàn)槲枧_(tái)可以滿(mǎn)足舞臺(tái)布景和作品多樣化的需求。然而,由于高大的舞臺(tái)空間會(huì)造成聲能的損失,使得舉辦音樂(lè)會(huì)時(shí)不得不在劇院舞臺(tái)上加裝音樂(lè)反射罩。盡管這些音樂(lè)反射罩重量大,組裝難,造價(jià)高,但它的出現(xiàn)為音樂(lè)廳的誕生做出了很大的貢獻(xiàn)。各國(guó)建筑聲學(xué)的專(zhuān)家開(kāi)始依據(jù)發(fā)射罩對(duì)聲音控制的原理,相繼設(shè)計(jì)了各種獨(dú)具特色的音樂(lè)廳。
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音樂(lè)廳的空間形式分類(lèi),大致可分為兩種:一個(gè)是傳統(tǒng)“鞋盒式”音樂(lè)廳,另一個(gè)是非“鞋盒式”音樂(lè)廳。傳統(tǒng)“鞋盒式”音樂(lè)廳是早期音樂(lè)演奏室的發(fā)展與升華。其平面形狀為矩形,空間比例接近1:1:2(長(zhǎng):寬:高),沿后、側(cè)墻設(shè)有淺挑臺(tái),演奏區(qū)和聽(tīng)音樂(lè)共處在同一空間中,廳內(nèi)裝修華麗,具有大量的雕塑及大型吊燈等。現(xiàn)代“非鞋盒式”音樂(lè)廳為了容納更多的聽(tīng)眾、創(chuàng)造更舒適的試聽(tīng)環(huán)境及突破傳統(tǒng)“觀“、”演“雙方隔離的模式而產(chǎn)生,并出現(xiàn)圓形、橢圓形、扇形、多邊形和不規(guī)則型等多種多樣的廳堂形式,其設(shè)計(jì)宗旨都是既要繼承傳統(tǒng)”鞋盒式“音樂(lè)廳的良好音質(zhì),又要滿(mǎn)足現(xiàn)代音樂(lè)廳所提出的各種需求。世界上音效出眾的音樂(lè)廳中不少都是鞋盒形的。維也納金色大廳、阿姆斯特丹皇家音樂(lè)廳、波士頓交響樂(lè)廳等,這些音樂(lè)廳形態(tài)的雛形,源于已被焚毀的舊萊比錫布商大廈音樂(lè)廳。鞋盒廳普遍聲效不均勻,但不同位置各有趣味。
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音樂(lè)廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)
著名聲學(xué)設(shè)計(jì)師L.Cremer在設(shè)計(jì)柏林愛(ài)樂(lè)交響樂(lè)廳時(shí)享有很大的決定權(quán),比如他自主采用梯田式的觀眾席布局,以及對(duì)觀眾廳的內(nèi)部形態(tài)、空間體型、裝飾圖案及構(gòu)造。對(duì)于該廳的設(shè)計(jì),L.Cremer繼承了二十世紀(jì)初賽賓室內(nèi)聲學(xué)的研究成果,并應(yīng)用了學(xué)院對(duì)于室內(nèi)聲學(xué)的最新研發(fā)成果。同時(shí),還對(duì)于各種音質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)進(jìn)行了仔細(xì)研究。到上世紀(jì)五十年代,L.Cremer的研發(fā)成果首先在德國(guó)室內(nèi)聲學(xué)界得到應(yīng)用。
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正如L.Cremer設(shè)計(jì)的柏林愛(ài)樂(lè)交響樂(lè)廳,當(dāng)中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(gè)座位都能獲得較好的包圍感。其平衡是通過(guò)控制早期反射聲和后期反射聲的分配而得到的。這個(gè)進(jìn)步得益于縮尺實(shí)體模型能夠?qū)⒙曣嚵锌梢暬蚅.Cremer教授在禮堂音質(zhì)這個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)。L.Cremer教授曾說(shuō)過(guò),在法國(guó)尼斯阿波羅音樂(lè)廳的建設(shè)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(duì)該廳的設(shè)計(jì)。并且,該廳還是第一個(gè)使用梯田式設(shè)計(jì)的廳堂。
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細(xì)節(jié)處理
混響時(shí)間是繼聲壓級(jí)(響度)之后的重要聲學(xué)指標(biāo)。它與廳堂的容積密切相關(guān)。廳堂容積大,混響時(shí)間長(zhǎng),反之,混響時(shí)間短。不同的音樂(lè)或同類(lèi)音樂(lè)的不同作品,對(duì)混響時(shí)間也有各自的要求;音樂(lè)廳要求長(zhǎng)混響,室內(nèi)樂(lè)稍低,而合唱、獨(dú)奏和重奏更低些。此外,噪聲和震動(dòng)的控制也需留意。當(dāng)中可運(yùn)用圍欄結(jié)構(gòu)隔聲,這主要包括墻體、樓(地)板、屋頂及門(mén)窗的隔音處理。還要對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的消聲,降低通風(fēng)機(jī)通過(guò)管道傳入音樂(lè)廳的噪聲和進(jìn)出口引起的氣流噪音,再加上其他工程設(shè)備如電梯、發(fā)電機(jī)房、以及舞臺(tái)燈光機(jī)械設(shè)備的噪音處理和減震。
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為了使音樂(lè)廳達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)的最佳混響時(shí)間,保證良好的混響頻率特性外,還應(yīng)注意幾個(gè)問(wèn)題:1、合理確定演奏廳的每座容積:音樂(lè)廳每座的容積是根據(jù)演奏音樂(lè)作品種類(lèi)不同而定,大致控制在6-10m3/座為宜。2、減少聽(tīng)眾與座椅的聲吸收:在音樂(lè)廳聽(tīng)眾和座椅的聲吸收,約占廳內(nèi)總吸聲量的80%左右,因?yàn)椋谠O(shè)計(jì)混響時(shí)間控制是不要忽略了座椅的選擇。3、反射板與擴(kuò)散體的設(shè)計(jì):反射主要為了縮短反射與直達(dá)聲的聲程差;擴(kuò)散是為了使大廳擁有均勻的聲場(chǎng)和良好的頻率響應(yīng)并消除音質(zhì)缺陷。
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如何控制反射聲的過(guò)程
鑒于音樂(lè)廳的尺度、形式、材料、觀眾廳布局和樂(lè)隊(duì)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(shè)計(jì)中,聲學(xué)設(shè)計(jì)師應(yīng)該扮演引導(dǎo)者的角色。聲學(xué)設(shè)計(jì)師應(yīng)該控制墻體反射的波形。而且需要聲學(xué)設(shè)計(jì)師和建筑師一起制定詳細(xì)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(xué)設(shè)計(jì)師都能夠用聲學(xué)語(yǔ)言將修改的結(jié)果表達(dá)出來(lái)。通過(guò)這種方式,建筑師才能夠設(shè)計(jì)出具有良好音質(zhì)的廳堂。
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因此,通過(guò)這一互動(dòng)過(guò)程,就可以確定墻體的尺度和方位及構(gòu)造,把握圍護(hù)結(jié)構(gòu)的處理,觀眾廳的分割墻,吊頂?shù)男问剑w內(nèi)部形態(tài),尤其要控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)材質(zhì)及其構(gòu)造的聲學(xué)響應(yīng),把握座椅的形狀及聲學(xué)特性。
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列舉幾個(gè)著名音樂(lè)廳的聲學(xué)玄機(jī)
維也納金色大廳、阿姆斯特丹音樂(lè)廳、波士頓音樂(lè)廳都是比較有名的古典音樂(lè)廳,音樂(lè)廳內(nèi)的聲音效果能夠讓世人所稱(chēng)頌,建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)是其能揚(yáng)名世界的重點(diǎn)。我們首先看看維也納的金色大廳,這是世界上最為輝煌的音樂(lè)大廳,于1867年由出生丹麥的著名建筑師漢森設(shè)計(jì)。維也納金色大廳寬20米、高17.5米、長(zhǎng)35米。資料記載大廳容積15000立方米,座位1840座,站位500個(gè),每席容積8.9立方米,滿(mǎn)場(chǎng)中頻(500Hz)混響時(shí)間2.1秒。人們認(rèn)為維也納金色大廳的高、寬組成近似于正方形的橫截面,寬、長(zhǎng)近似1比2,和適中的寬度都是音響空間的理想組合,有利于大量側(cè)向反射聲到達(dá)觀眾席,產(chǎn)生良好的空間感;女神像等裝飾形成了凸凹豐富的表面,有利于漫反射形成更加均勻的聲場(chǎng);磚墻上涂石膏灰泥,形成恰到好處的反射;較長(zhǎng)的混響,不算大的空間,保證有足夠的聲能密度等等,這些都與現(xiàn)代理論相吻合。而金色大廳的屋頂,有九個(gè)三角型大鋼結(jié)構(gòu)架,架在兩邊承重墻上,負(fù)荷著屋頂?shù)闹亓浚摷苌仙煜赂摻睿跗鹪粕寄玖系奶旎āL旎ㄉ厦驿伭舜u塊,天花的表面涂上了石膏灰泥,外表鍍金,形成了一個(gè)略有彈性的大天花。整個(gè)天花上面的空間形成了一個(gè)巨大的共鳴箱,這也是造就金色大廳優(yōu)良音質(zhì)的重要原因。
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阿姆斯特丹音樂(lè)廳建于1888年,2013年4月11日(音樂(lè)廳建成125周年),荷蘭女王授予阿姆斯特丹音樂(lè)廳皇室稱(chēng)號(hào),所以,至那時(shí)起它又被稱(chēng)為荷蘭皇家音樂(lè)廳。該音樂(lè)廳的座位數(shù)為2037座,長(zhǎng)、寬、高分別為26.2 m、27.7 m、17.1 m,體積為18780m3,每座容積為9.2 m/座。座椅總占地面積843 ㎡,每個(gè)座椅占地面積為0.41 ㎡/座,相比目前國(guó)內(nèi)音樂(lè)廳每座容積0.52 ㎡/座而言,阿姆斯特丹音樂(lè)廳座椅的舒適度要差一些。有聲學(xué)專(zhuān)家認(rèn)為,反射聲紋理能夠更好地反映音樂(lè)廳的音質(zhì)效果,因此對(duì)阿姆斯特丹音樂(lè)廳的池座、側(cè)包廂、樓座以及舞臺(tái)后部座區(qū)分別設(shè)立測(cè)點(diǎn)測(cè)試反射聲紋理。得出結(jié)論是:由于阿姆斯特丹音樂(lè)廳極佳的擴(kuò)散性,各個(gè)測(cè)點(diǎn)的混響聲都比較豐富,且沒(méi)有比較大的反射聲存在。因此,在此音樂(lè)廳不會(huì)存在“眩聲”等刺耳的聲音,而且聽(tīng)起來(lái)豐滿(mǎn)且圓潤(rùn)。各個(gè)測(cè)點(diǎn)混響聲的方向來(lái)自四面八方,環(huán)繞感非常好。
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素有“全球音響效果第一名”之美譽(yù)的波士頓交響音樂(lè)廳,由哈佛大學(xué)著名聲學(xué)教授賽賓根據(jù)他通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的室內(nèi)混響時(shí)間的理論作為指導(dǎo)設(shè)計(jì)建造。全廳共 2631 座,且保留了該廳 ” 鞋盒式 ” 體型的空間比例,混響時(shí)間為 1.8 秒,其現(xiàn)場(chǎng)的音效被專(zhuān)業(yè)級(jí)音響人士視為 ” 原音重現(xiàn) ” 標(biāo)準(zhǔn)。側(cè)墻有兩層淺挑臺(tái),后墻有兩層挑臺(tái),演奏區(qū)為盡端式,側(cè)墻和頂棚具有V度,以利反射。廳的高度(H)為18.5m,寬度(W)為23m,長(zhǎng)度(L)為39.5m,空間比例(H:W:L為1 :1. 24 : 2. 14,符合“黃金率”。賽賓在設(shè)計(jì)該廳時(shí),堅(jiān)持了聲學(xué)科學(xué)的原則,拒絕了業(yè)主提出容量為維也納容量(1680座)兩倍的要求,而為2631座,保持了該廳的“鞋盒式”的空間比例,同時(shí)改進(jìn)了演奏臺(tái),以利音樂(lè)更好的反射。
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總結(jié)
音樂(lè)廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)要求與建筑藝術(shù)緊密相結(jié)合,如何把音樂(lè)、聲學(xué)和建筑學(xué)三者完美交融,創(chuàng)造出一種令使用者能完美地接受音樂(lè)的氛圍,這是音樂(lè)廳設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。一些經(jīng)典的音樂(lè)廳固然偉大,但潛藏在其背后、我們又難以看到的聲學(xué)奧秘,實(shí)際上會(huì)不會(huì)更讓人嘆服呢?