声学知识
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音乐厅建筑声学设计与音乐艺术的融合

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音乐厅建筑声学设计与音乐艺术的融合

音乐是随时间连续或不连续变化的声音或声音的组合,通常带有韵律。音乐通过音调、音色和响度将音乐信息传递听众,给人听觉的享受。音乐的创作和演奏是艺术,乐迷们欣赏音乐最好的地方就是音乐厅,顶级音乐厅有着独特的建筑风格和最为先进的声学设备和声学处理技术。

声学,从最广泛的意义说,是关于声音的科学。音乐厅建筑声学指的是影响音乐或语言的产生、传递和感觉的空间属性。

音乐家和有经验的听众喜欢在混响较短的小型厅堂中演奏和聆听巴赫和他前辈的作品,喜欢在混响较强的大型厅堂中演奏和聆听19世纪后期、20世纪早期的交响乐作品。

音乐厅的声场设计过程,必须对时间的因子和空间的因子均加以仔细的设计,以便能满足各位听者、指挥和乐台上每位乐师左、右脑半球的要求。

在演出中,音乐厅建声设计影响音乐家听到的声音,他会有意无意地采用不同的演奏方式,使演奏适应声学。优秀的音乐厅必须给音乐提供良好的空间感、环绕感、明晰度、丰满度、响度、亲切感。

音乐厅建筑声学设计与音乐艺术的融合

声学属性与音乐之间的关系

音乐作品与演奏之间,音乐作品与音乐厅的声学条件之间都有着不可分割的关系。许多早期作曲家在选择音乐素材时,显然受到当时声学演出条件的限制。

格里高利的圣咏在声学条件与中世纪一些大教堂相似的环境中听起来很好,这决不是巧合。这些音乐最初就是在那些教堂演出的,教堂的混响时间长达5-10s。历史证明,1600-1900年间在欧洲,建筑与音乐之间有密切的联系,无论是文艺复兴时期、巴洛克时期、古典时期和浪漫风格时期的音乐,都与当时适合其演出的声学环境相适应。

音乐厅建筑声学设计与音乐艺术的融合

音的丰满感和活跃度

在音乐厅中,发出一个音以后又突然断开听到的混响约1.5--2.2s。混响的两个因素合起来增加了指定听众位置乐音或合唱(奏)的丰满感。第一个因素是混响时间(RT)的长度,尤其声衰变早期部分的长度(EDT)。术语“活跃度”仅与RT有关。第二个因素“音的丰满感”是混响声能与早期声能的比。

音乐厅最佳RT是在1.8~2.0s范围。若音乐厅中频混响时间短达1.4~1.6s,在音质判断中,该大厅的评价将下降;如果混响时间在1.1~1.4s之间,音乐厅的效果就不太理想;;混响时间比1.1s小,就一点也不会增加演奏音乐的丰满度。

混响对于作曲家、演员来说,是为产生音乐效果可利用的手段之一。事实上它是音乐的一部分。

音乐厅建筑声学设计与音乐艺术的融合

音乐的速度与音的丰满度和可分辨度的关系

音的可辨度与丰满度之间的相互关系,反映音乐厅中演奏的音乐特点。一个乐曲要在音乐厅声学环境中演奏,作曲家也许就能创作那样一首想要的可分辨度和声音丰满度的乐曲。如果演出是在声学适宜的厅堂进行,那么听众将享受到精确而符合作曲家想法的音乐。

音乐厅建筑声学设计与音乐艺术的融合

音乐厅建筑声学与音质

音质是体现音乐厅建筑声学是否合格的一项重要指标。人们建造音乐厅的目的就是要听到比户外更丰富、更雄伟、更优美、更委婉的音乐效果。同时,建筑艺术也要达到上乘,使人们得到美的享受。

音乐厅建筑声学设计与音乐艺术的融合

音乐厅音质的重要指标

亲切感

声学上的"亲切感”使听众联想起在其中演奏音乐的空间大小。在大房间中听音乐而有身处小房间的主观感觉是亲切感的一种定义。有几个声学量与亲切感有关,其中之一已确定为重要的声学参数,即初始时延间隙t1(ms),它是决定音乐厅中声音亲切感的重要因素。亲切感表示听者与演出之间认同的程度,听者或者感受声音包围,或者与音乐分离。增加水平悬挂的反射板,使t1缩短以后,音质得到很大改善。

空间感

“空间感”是近年增加的音质指标,它包括早期声引致的视在声源宽度和混响声引致的听者环绕感(LEV)。ASW是音乐厅音质的主要指标。音乐厅中混响是一个主观的声学参数,自18世纪初期以来它已经是音乐作品和演奏的重要成分。EDT是空场测量结果,通常取8个或更多座位处,声源在舞台上1到3个位置。全满场厅堂的RT值通常是在音乐会中记录下管弦乐队停止和之后很短几秒内的安静期间测量的。这样的记录常常仅在1个或者2个座位上做。有少数情况,舞台上没有管弦乐队,听众已经安静坐好,按空场厅堂所惯用测量RT的方法做测量。

视在声源宽度(ASW)

越大越好,到目前为止,中频ASW的最好量度是双耳听觉互相系数(IACCE),它给出到达两耳的乐音的差异程度。两耳的声音差异越大,即IACCE越小,ASW就越大。同时ASW随低频音乐声级的提高而增大。ASW通常用GLow表示,以dB计。

听众环绕感(LEV)

如80ms后到达听者的混响声来自所有方向,那么它会使听者极其满意。目前,“听者环绕感”能从厅堂的视觉进行检查,包括声音是否可能围绕听者,侧墙、顶棚和眺台栏板上的不规则状或装饰物等等,均可很好地加以估计。

音乐音质与低音的温暖感

温暖是低音强度的主观感觉,加强低音混响是提升音乐厅音质的一个重要手段。我们用公式(RT125+RT250)除以(RT500+RT1000)作为加强的一个量度,并且称它为低音比BR。RT是在全满场厅堂中测量的。具有良好效果的音乐厅,基本是1.03-1.11范围的低音比(BR),在长混响时间的较小厅堂中,设计中长RT大厅的BR目标为1.1-1.25之间,RT为1.8s或者更小的大厅,其BR目标在1.1-1.45间看来是保险、并合乎需要的。RT在2.2s和1.8s之间的大厅,BR可由插入法确定。BR涉及低频混响时间对中频混响时间的比,但它不涉及低音的强度,即低于350HZ低频音乐的强度与中频音乐强度的比较。

综上所述,音乐与声学彼此独立成长,音乐的艺术和建筑的声学相互融合。两者相互依存,不可分割。优质的音乐厅具有良好的声音均匀性、明晰度、温暖感、亲切感、听众环绕感以及宽广的动态范围,给人以听觉的享受。

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2019-08-06

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