音乐厅音质设计中的几个误区析

誊　§囊誊　鏊器誊声鞭互程》ｃ曼。　黪雾美嚣誊鼍馨嚣　・ｍ＝盘一＝Ｏ西－．一＝∞　２００期特约・　音乐厅音质设计中的几个误区析　王季卿　・技术论坛一　（同济大学声学研究所，上海２０００９２）　近年米国内各地将建和在建的厅堂为数不少，　而且这些厅堂有专业化使用的趋势，于是出现了　少专用的音乐厅、歌剧院和电影院等。大厅音质设计　工作也开始得到业主、建设单位和建筑师、室内装饰　设计师等方面的更多重视　但是由于种种原因，一蝗　不恰当或不确切的音质设计方法在国内相当流传，　容座量、预期摄常使用的可能性等现实情况，几乎划　地提到中频满场混响时间２　ｓ为设计目标，而且　一义是仅有的指标。至于国内新建成音乐厅的实际音　质（主观的评价和客观的测量值）则知之甚少：在另　一篇介绍体育馆音质设计的文章中，几乎罗列了音　乐厅所要求的各项参量，用来说明考虑得周到和“先　导设计人员，造成音质不佳的后果。笔者列举了设　进”，并说明将来有“条件”演出大型交响乐　上述两　计中常见的误区，并提出一些看法，以期引起有关方　种倾向都说明人们对众多音质参量缺乏全面ｒ解。　面的注意、研究和探讨。　先进的大厅音质设计，虽然应能全面反映主观　ｌ　音质参量　近二、ｉ十年来，人们根据厅堂设计长期实践的　正反两方面经验及研究，提出了混响时间以及一系　评价的各项声学参量和掌握各参量的最佳范围，但　对设计者来说，更重要的也许是达到各项指标的有　效技术措施，和完　后对这些音质参量的实测验证。　列较为全面的客观参量，例如ＥＤＴ（早期衰变时　间）、Ｃ（早后期声能比）、　（初始延迟时间间隙）、Ｇ　（相对强感）、ＢＲ（低频比例）等等。在音乐厅中还要　考虑到双耳收听的效果，如ＩＡＣＣ（双耳听闻互相关　系数）、ＬＥＶ（环绕感）和ＡＳＷ（视在声源展宽度）等。　这些众多参量对各种类型音乐厅各有其最佳值　它　们反映在主观属性方面有时也会有矛盾（例如清晰　和丰满），因此必须综合地斟酌处理，要根据不同使　用要求作出决择。这里有经验问题，也有设计和研究　水平问题。　一２声场分布的预计和现场实测　一座音质良好的厅堂当然并不只限于针对少数　听众位置，还应对于较大面积听众席具有相类似的　良好效果，也就是要考虑全厅声场的均匀度。声级变　化只是表征均匀度的一项内容．还有许多重要音质　参量要考核，　以声级（￡　）变化而言，常有人利用稳态声源在　以混响场为主时的计算公式：Ｌ　＋１０　ｌｇ［（１／４＇ｎｒ－）＋　些西方顶级音乐厅，都是根据大型交响乐的　４／ＲＩ（ｄＢ）来预计，也用稳态声源和声级计来进行现　场实测，据此便可认为已得到了“很满意的”均匀度　结果　事实上对于音乐厅而言（以语言为主的厅堂亦　然），声源的信号往往是长短不一的脉冲声，属于非　稳态性质的，所在厅内的声场也往往不符合扩散场　的条件，在此情况下得出的预计值和实测值显然不　足以说明该厅声场的均匀度．而且实际不均匀度要　比它们丈得多…　。不幸．在中国一些标准中却规定　用稳态噪声信号源来作现场测试，在一些教科书中　推荐混响场计算公式来预计，因此必然会误导出与　实际不符、掩盖了矛盾的结果。　有人提出过修正的声场分布预计公式　ｌｑ】，使之　比较接近实际，但计算公式是无法反映大厅形状、声　源所处位置上的声学环境等因素的。再说，对厅内响　音质效果来评定的。即使同属古典音乐，亦因不同作　品和曲目而异。所以即使像混响时间这一传统性的　音质参量，在世界上３座顶级音乐厅中也未必相同：　维也纳金色大厅（１　６８０座）和阿姆斯特丹音乐厅（２　０３７座）的中频满场混响时间为２．０　ｓ，而波士顿音乐　厅（２　６２５座）则为１．８５　ｓ。另外，如悉尼歌剧院的音　乐厅（２　０７９座）虽长达２　２　ｓ，但其音质问题长期来　受到音乐界的指责，至今还有对之抱怨和受到乐团　抵制的报道（见《人民日报）１９９９年９月４日）。再　说．不同混响的音乐厅也许就是该厅的特色之一，正　像同一曲目在不同风格的指挥下其演奏效果明显有　所迥异，但都会吸引同一批音乐爱好者的欣赏。最近　度起主要作用的早期声，更无法用简单公式计算（５１　笔者看到一些音乐厅的设计任务书中，不论其规模、　９　《电声技术》２００２年第２期总第２００期　维普资讯 http://www.cqvip.com

因此只能依靠计算机模拟方法来进行　然是不理想的。再说，音乐厅音质评价中的几个重要　３响度问题　评价参量，如侧向反射成分、环绕感、空问感、视在声　源宽度等都是由加强某些方向的反射声来达到的，　大家都认识到听众耳际感知的响度是大厅内各　即有意提供一个非扩散的声场　而且在音质评价中，　项听音评价中最基本的内容。但响度涉及生理、心理　对８Ｏ　ｍｓ以内的早期反射声（指直达声以后紧接着　声学中许多复杂的问题　，例如已知响度不仅与声　的反射声）有举足轻重的作用。众所周知早期阶段的　强有关，还与声音的持续时问、频带及其宽度等有　反射声有限，根本不可能达到扩散的声场。至于后期　关。实验结果表明，同样　值（ｄＢＡ）条件下，改变带　的混响声场，固然由于多次反射而比较扩散。但是最　宽后的响度差别可达到４倍之多　。再则，听众在一　近研究表明，后期反射声的方向对昕者环绕感ＬＥＶ　座实际音乐厅内，对响度的评价还与当时的乐队表　的影响也相当大”“，因此也并不说明后期声一定要　演有关。安藤四一　推荐厅内听音乐时的优选声级　求非常扩散才好。从厅堂中的实际情况来看，由于厅　峰值在７９　ｄＢＡ左右；吴硕贤等人［ｇＪ建议按乐队强音　内主要吸声面是集中在地面上的听众席，因此分布　乐段的平均声压级ＬｐＦ作为厅堂响度的指标。这里　很不均匀的吸声面是难以达到具有“一定”（由于无　暂且不去讨论这些建议的合理性，至少是把厅堂音　法量化，故在此只能用一个不确定的定语）扩散的声　质与乐队表演效果交错在一起了，这些指标对于厅　场。已知后期扩散声场的主要作用是使大厅的衰变　堂设计者究竟有何参考价值呢？设计者也无从着手　过程平顺一些，可是尚无定量指标来描述其物理现　去验证大厅建成后对响度所作的保证及其职责所　象和主观听感。　在　表面散射处理有两方面作用：（１）减弱声波的定　２０世纪７０年代中期所提出的“相对强感”Ｇ　向反射使之为漫反射，这样对早期反射声而言，可以　（ｄＢ）参量乃是一个合理的建议，它排除了声源本身　避免染色现象的产生和高频发毛的刺耳感；（２）对后　的问题，纯以大厅音质对“响度”所起的作用，故以后　期声则有助于声场扩散。至于不同形状、尺寸和布置　有人用“房间放大系数”来表述　它是以无指向性声　方式的散射效果只有用图示来显现，没有可以互比　源在厅内各点产生的声级，与该声源在自由场ｌ０　ＩＴＩ　的单值参量，因此还只是定性的资料。所以厅内表面　处的声级（相当于厅内１０　１１１处的直达声级）相比较　散射处理的作用不宜过分强调，更不宜成为音乐厅　而得的结果　大量实验结果还表明，音乐厅内的这个　音质设计中的主要内容。否则将误导建筑设计人员，　Ｇ值应取８０　ｍｓ以内早期反射声的积分值（以Ｇ　表　把复杂的音质设计简单化地认为作些“不规则表面　示）更能反映出听众实际感知情况。中频的Ｇ　值如　处理即可”。不幸的是至今还有人持这一观点。　能控制在０－２　ｄＢ范围应属满意　，它相当于自由场　１０ｍ处相同声级或高出２ｄＢ的效果。　５大厅的比例与音质　Ｇ或Ｇ　值均与房间形状、声源和昕者位置、室　一座音乐厅的规模和形状是由容座量、乐队位　内声学条件等有关，因此没有简单公式可以预计，但　置、座位安排、建筑造型和结构选型，及声学要求等　可由声场计算机模拟来获得。现场实测则可用脉冲　诸多因素所决定。大厅的尺度和比例也就由此形成。　响应法来分析。　近年来，有人借助美学中的黄金律（１：２．３：３．７，又　４声场扩散和界面散射措施㈣　柙：口－ｊ００ｒＩｊ口　称黄金分割律）来作为决定大厅高、宽、长比例的依　据　，而且认为是音质设计的重要方面，乃属牵强附　长期以来，许多资料都非常强调声场扩散的重　会，且不说黄金律在美学和建筑艺术中的“黄金”地　要作用，但既不能说清它与听音主观评价的确切关　位早已被识破。早在ｌ８世纪，一位美国美学家就指　系，更无客观参量方面指标可循。有一种说法，似乎　出，当初提出黄金分割律时，认为一个矩形的长宽之　音乐厅的声场愈扩散愈好。但是一个扩散的声场应　比为２１：３４（１：１．６１８）时最受欢迎，但这种不到ｌ０人　该是“能量密度均匀，在各个传播方向作无规分布的　的实验结果未免太局限了。他又说如果拿到东方中　声场”（见国标ＧＢ／Ｔ３９４７－－１９９６（声学名词术语》）．　国和日本的人群中去，他们习惯于狭长的画轴，决不　即要达到均匀性和指向等同性。对音乐厅来说，在非　会认定黄金律是最美的比例。这种出自于视觉审美　常扩散的声场中将失去声源的方位感，这种情况显　的比例，如何可以硬把它套到听觉审美上去呢？它与　《电声技术）２００２年第２期总第２００期　。　维普资讯 http://www.cqvip.com

童　工程》ＩＩ　－　一ｌ，　ｍ：位一：ＯＯｒｌ３∞　爵乐厅音质又有什么相干呢？而且音乐大厅很少见　形大厅中．要防止平行大理石墙面之问的颤动同声　和眩声的不良后果　到是简单的矩形，其长宽高尺度难以界定。例如池　座地面带有坡度．顶棚有时成弧形或片层式的，其　高度从何量起？大厅楼座后墙如比池座后墙后退一　鉴于卜述原因，同时为ｒ保持台适的混响时问　低音比ｔＢＲ）．音乐厅常选用一定构造的木板墙面，　些ｌ即不　同一竖直面上），镜框式舞台的大度　从台唇还是乐罩后墙算起，更有很大的不确定因　数所以即使大厅设计要采用黄金律也无从谈起，　更何况黄金律本身在造型艺术界已鲜有人信奉为　“金科土律”了　以控制其对低频的声学性能，其装饰效果也受到欢　迎，故乃为上选材料。　７观众席吸声和座椅设计　大厅的音质设计如何确切地估计听众席的吸　声量极为重要。二战以后欧洲新建的第一座音乐厅　（１９５１年），英国皇家节日音乐厅．就因为对听众席　窄内声学中也讲究房间比例和音质的关系，那　是从波动声学原理出发，在特定条件下需要考虑的　问题。对于容积不大（通常在１　０００　ｍ　以下）、形状简　单、容纳人数很少的播、录音室中，如因房间的简正　振动方式分布不匀，使简振现象出现在可听的低频　范围，会形成声场非常不均匀和频率染色的后果。　对于稍大的厅堂，出现上述现象的频率范围随尺度　吸声估计过低而造成低音混响太短的明显缺陷　后　来发现那时以每人（每座）吸声量来考虑是不妥的　例如有人对４个大厅的实测混响时问推算听众每　座中频吸声量相差可达一、二倍之多。所以以后都　按观众席面积的吸声系数来考虑。但也发现仍存在　些不确定因素。再说听众吸声是不可选择的，与　之相关联的座椅吸声则可变性较大　为了获得较为　一增加而下移，所以在数千立方米的大厅中，它们已　处仡町听闻以下了，不会形成对听音效果的妨碍。　也可从另外方面来考虑大厅的高度。鉴于厅的　可靠的座椅吸声资料，在选定时作实验室测量是必　要的。但是所得吸声量结果将随混响室大小、被测　的座椅数量以及排列方式等而异，通常要求取２Ｏ　个座椅在犬混响室内测试为宜　近年来，有人在一　长度和宽度基本上由容座数量、结构跨度、听众的　出八方便和疏散安全等决定，如要因提升混响时间　增加存积，只能从较少受到的顶棚高度方面　ｌ考虑　再说，占音乐厅的主要吸声集中在接近地面　的听众席，则较高大厅内的上部空间声衰变会比下　些实际大厅中，从安装座椅前后的混响变化实测到　它们的吸声性能，这样比较确切。但也发现在不同　大厅声场条件下，同样座椅所得吸声量还是有不小　的差异　。所以这个问韪一直受到大家的关注。另一　方面，过去总认为座椅的吸声要尽可能设计得犬　些，以减少因出席人数多寡带来的音质变化，但它　将使提升大厅混响受到。因此如今更多地采用　镶木边和硬背面的座椅设计，以兼顾声学、舒适和　美观的要求　详细讨论见参考文献［１４］。　部空　Ｉ的慢一些，它使听众感到在混响尾部的余音　稍有延长，但不致影响清晰度。这是种两全的措施。　６墙面材料的选择　弩虑剖音乐厅应有足够长的混响时问，而听众　已占了厅内吸声的主体（约占到７０￣８０％），故墙面　一般宜选用吸声较小的材料。但如果材料的反射太　慢．则不会引起一些如上述“扩散”一节中所谈到的　问题　而且在矩形大厅中，由于大面积的平滑墙会　导致厅内某些座席上的声音变得脆、硬、糙，犹如视　８模型试验和计算机模拟　音乐厅音质有多个方面的内含，而其中大部分　参量很难由一般计算公式求得，于是增加　没计１　作的难度　从２０世纪５Ｏ年代开始，人们注意到利　用缩尺模型来预计建成后的效果。实际大厅和模型　中都用声波来观察其声场效果，只是所考虑的频率　提高了相应的倍数．因此基本Ｅ是可以比拟的　但　是有些具体问题始终难以解决，例如模型中所用材　料的吸声性能不易模拟，要凑好各主要频率的吸声　效果更不能做到。再说，模型制作和测试颇费时间，　难以在设计阶段随时提供方案比较、方案变更和方　觉Ｌ遇到恼人的眩光，即称之为“眩声”或频率染色　现象　采用一些小尺寸的扩散体装饰措施，可消除　这种现象一有人还曾在这类平滑墙前面放了一层薄　的织物（Ｏ．９　ｋ吕／ｍ：左右）进行现场试验，听音效果可　有明显改进，这是由于织物在１　０００　Ｈｚ以上具有随　频率增高而有较大幅度的衰减，消除了眩声现象　但会带来高频混响变短的后果。　现在室内设计流行着大理石装修，在音乐厅中　就必须谨慎从事ｒ，不要大面积地使用。尤其在矩　。　《电声技术）２００２年第２期总第２００期　维普资讯 http://www.cqvip.com

案深化后的信息，因此只能在设计后期阶段，作为　最终方面的审棱，其测试频率也是有限的。　２Ｏ　１　纪８０年代　后，感谢　十算机和计算技术　的Ｅ速进步、使大厅声场模拟有了可能，并向可听　化发展一　・些商品化声场计算机模拟软件的出现．　表明这项技术正在成熟起来。由于许多音质参量也　只能在模拟环境下拱得，而且可以快速地提供模拟　结果．【　此深受设计人员欢迎。但是．还应该冷静地　对待并深入地掌握这项技术。就目前技术条件而　言．它　ＪＩｊ吏际情况的误差可能有多大应该大致有　个数　２Ｏ世纪９Ｏ年代中期欧洲１８个单位参加的一　次厅堂音质ＣＡＤ巡回比较，对同一个已建大厅用各　自软件　ｆ算，说明即使混响时间这一参量的模拟结　果也会出现非常大的差异，有的超过了５０％【见图　３］Ｍ　Ｂａｒｒｏｎ，Ｌ．Ｊ．Ｌｅｅ．Ｅｎｅｒｇｙ　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｏｎｃｅｒｔ　Ａｕｄｉｆｏｒｉ—　Ｊ】　『即使最“简单”的参量一声级Ｇ值也出现±５　Ｈｍ　ＪＡＳＡ，１９８８，８２（２）：６１　８－６２８　ｄＢ的塌大偏差　４１蒋国荣，王季卿厅堂中总声压级的修　Ｆ计算』　用声　学，１９９８．１７（６）：２５－２８　５１蒋同荣，王季卿．早期声在厅堂中的分布声学学报，　２０００．２５（３】：３０８—３１４　６］Ｈ　Ｆａｓｔ１．Ｎｏｉｓｅ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｈｅｓｒｉｎｇ￣ｎｓａｌｉｏｎｓ　（Ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｅｄ　Ｌｅｅｔｕｒｅ）Ｐｒｏｃ　ＷＥＳＴＰＲＡＣ　Ｖ］Ｉ．］％ｎｌｎａｔｌｌ‘ｌ—　ｔｏ．Ｊａｐａｎ，２０００（１０）：３—５　７］安藤四一（Ａｎｄｏ）．音乐厅声学（１９８５）戴根华泽ｉｌ１ｌ洋车）　北京：科学出版社　８】吴硕贤等音乐厅响度评价新指标声学学报．２００Ｉ　２６　（３）：２２７—２３０　９】Ｍ　Ｂａｈ＇ｏｎ．Ｌｏｕｄｎｅｓｓ　ｉｎ　Ｃｏｎｃｅｒｔ　Ｈａｌｌｓ　Ａｅｕｓｔｉｅａ，１９９６，　８２（９）：２１—２９　其它音质参量的计算值误差也超出主观判断可　１０Ｊ王季卿．声场扩散与厅堂音质．声学学报　２００１，２６（４）：　觉察范围（见图２中相对误差“１”）很多　可见没计软　４Ｉ７—４２ｌ　件还必须经过大量实践检验，并进一步提高它的可　ｌ　１】莫方朔音乐厅中后期反射声对空间感的影响（即将发　表）　宿馒　ｌ２】曹孝振观众厅的尺度比例一黄金律与建筑（视觉）、音　叮听化技术之所以颇具吸引力、一是给出的音　乐（听觉）和声学关系韧探建筑学报１９９６（１２）：５５—５７．　质毁果具有综合性印象。二是可以演示给建筑师和　１３１　ＬＬ．Ｂｅｒａｎｅｋ．Ｔ．Ｈｉｄａｋａ．Ｓｏｕｎｄ　Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｏｎｅｅｌ￣　业主去聆听图纸上的大厅音质效果，避免用一大堆　Ｈａｌｌｓ　ｂｙ　Ｓｅｓｔｓ　Ｏｃｃｕｐｉｅｄ　ａｎｄ　Ｕｏｃｃｕｐｉｅｄ，　ａｎｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　参数去ｌ工程》ｃ　一ａ１￣￥ｆｆ３解释，ｏ　ｍ３啦一实际上也解释不清。从计算机技　３００ｒｉ３啦　Ｈａｌｌ＇ｓ　Ｉｎｔｅｒｉｏｒ　Ｓｕｒｆａｃｅｓ．ＪＡＳＡ，１９９８，１０４：３１６９—３ｌ　７７　术层面｝　讲，进步很快。但是用于被卷积的节目源方　ｌ４］王季卿著．建筑厅堂音质设计天津：科技出版礼，　面，以及接收端的Ｉ听音设施方面如果不具备合格的　２００１，１０８—１１５．　条件．那么所谓的可听化也只是徒有其名而已　还需　１５］Ｍ　Ｖｏｒｌａｎｄｅｒ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎｓｌ　Ｒｏｕｎｄ　Ｒｏｂｉｎ　ｏｉｌ　Ｒｏｏｍ　Ａ—　从声学卜化大力气去努力。　ｃｏｕｓｔｉｃａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃ　ｌ　５１Ｈ　ＩＣＡ　ＴＨ　【ｊ—　【参考文献】　ｈｅｉｍ．１９９５，６８９　１　６］Ｍ　Ｖｏｒｌａｎｄｅｒ．Ｒｅｃｅｎｔ　Ｐｒｏｇｒｅ￣ｉｎ　Ｒｏｏｍ　Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ　『１】王季卿埘阶梯教室声学设计的一些意见．建筑学报，　【９６４【１１：２７　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ　Ｊ９９７．４ｔ４）：　２２９—２４６　２１王季卿　厅堂音质巾的响度评价　声学学报１９９５，２０　：４’：３０８　３ｌ４．　Ｉ收稿日期］２８０２—０１－１０　《电声技术））．２００２年第２期总第２００期　０　—微￡壤＿