聲學(xué)設計公司：音樂(lè )廳設計的聲學(xué)要素

 1、合適的混響時(shí)間

混響時(shí)間是在音樂(lè )廳的聲學(xué)設計中非常重要的聲學(xué)參數，于二十世紀初被發(fā)現，是最早被研究的聲學(xué)參數。它指音源停止發(fā)聲后，從聽(tīng)見(jiàn)直達聲開(kāi)始直到余音消逝所經(jīng)歷的時(shí)間。由于沒(méi)有反射，曠野里的混響時(shí)間接近0秒，聲音干癟虛弱但清晰;而大教堂由于高挑的大堂空間和復雜的細節結構，混響時(shí)間就可能有幾秒，聲音雄渾立體包絡(luò )了整個(gè)空間但缺乏力量朦朧柔軟。太短的混響時(shí)間將造成聲音干澀平面，太長(cháng)的混響時(shí)間會(huì )讓聲音重疊在一起變得模糊不堪。合適的混響時(shí)間(1.5-2.5秒)可以在聲音的清晰度與包圍感中獲得一個(gè)較好的平衡，世界上著(zhù)名的音樂(lè )廳，諸如維也納金色大廳和柏林愛(ài)樂(lè )廳的混響時(shí)間都在2秒左右。

另外有一點(diǎn)需要指出的是，不同的音樂(lè )作品的最佳混響時(shí)間并不一致，這是由于作品風(fēng)格和年代、樂(lè )隊規模以及演奏場(chǎng)景所決定的。古典時(shí)期的作品，諸如巴赫、莫扎特、海頓等更適合在短混響時(shí)間的音樂(lè )廳演奏，因為它們最初就是在相對小的房間內演出的。而稍長(cháng)的混響時(shí)間會(huì )更適合浪漫主義時(shí)期的作品(舒伯特、孟德?tīng)栱?、勃拉姆斯?。早期音樂(lè )、彌撒、安魂曲等教堂音樂(lè )則需要更加長(cháng)的混響時(shí)間來(lái)彰顯教堂的神圣感。

2、充分的早期反射聲，尤其是早期側向反射聲

自從混響時(shí)間的規律被發(fā)現以來(lái)，音樂(lè )廳的聲學(xué)設計得到了相當大的發(fā)展。但僅僅依靠這一參數來(lái)評價(jià)音質(zhì)并不充分。具有相似混響時(shí)間的音樂(lè )廳可能聽(tīng)起來(lái)效果很不一樣。

二十世紀五十年代以來(lái)的聲學(xué)研究才逐漸揭示了早期反射聲對于音質(zhì)的重要意義。和視覺(jué)暫留效應一樣，人耳也有類(lèi)似的效應，即哈斯效應：人耳會(huì )認為間隔0.05秒以?xún)鹊膬蓚€(gè)聲音是連續的。因此，充分的早期反射聲具有加強并豐富直達聲的效果。所以在混響時(shí)間相同的情況下，早期反射聲越強，聲音也就越清晰豐滿(mǎn)。在這樣的指導原則下，在音樂(lè )廳內部安裝反射板、擴散體等設計的確可以在大多數情況下加強早期反射聲從而獲得良好的音質(zhì)。但于1962年落成的紐約菲哈莫尼音樂(lè )廳卻遭遇的失敗，盡管設計上充分考慮了早期反射聲，但聽(tīng)覺(jué)上的效果卻遠遠不如那些早期僅憑經(jīng)驗設計的音樂(lè )廳。

聲學(xué)領(lǐng)域為此展開(kāi)了大量研究，終于在六十年代末，新西蘭聲學(xué)家Haroid Marshall(他也正是巴黎愛(ài)樂(lè )大廳的聲學(xué)顧問(wèn))發(fā)現了早期側向反射聲在音樂(lè )廳聲學(xué)中的重要地位。早期側向反射聲是指從側方反射入耳的早期反射聲。實(shí)驗表明，相較于從頭頂等方向傳來(lái)的正向的早期反射聲，人耳對來(lái)自側向的早期反射聲要敏感得多，聽(tīng)者的空間感和環(huán)繞感主要就是由這部分聲音所貢獻的。所以，早期反射聲，尤其是早期側向反射聲的質(zhì)量將對音樂(lè )廳的聲學(xué)造成重大的影響。

3、均勻平衡的聲場(chǎng)

一個(gè)好的音樂(lè )廳需要把反射聲均勻散布，以使得在各個(gè)位置的聽(tīng)眾都能獲得高質(zhì)量的音樂(lè )體驗，而有意思的是，角落里的廉價(jià)位置可能比座池中央的高價(jià)座位更容易獲得好的聲學(xué)效果，因為角落里的早期反射聲非常豐富，而池座中央就未必了。所以，對音樂(lè )廳的幾何形狀的設計要避免聲音傳播出現明顯的不均勻現象。

主要避免以下幾種現象：

(1) 回聲(echoes)：當房間太大，直達聲和最先到達的反射聲之間的時(shí)間間隔大于0.1秒時(shí)，人耳就可以清晰地分辨出直達聲和反射聲，這就是回聲效果。大家最熟悉的例子就是山谷的回聲。音樂(lè )廳的設計往往需要考慮，比如天花板不宜太高等等。

(2)聲聚焦(focusing)：就好像光線(xiàn)在一個(gè)凹面鏡上反射會(huì )匯聚一樣，凹形的墻壁會(huì )對聲音有匯聚作用，引起局部的聲音增強，而其他地方聲音被削弱的結果。因此，圓形廳堂的設計或者穹頂的設計在聲學(xué)上都是極差的。一個(gè)反面例子就是美國俄克拉荷馬州的大教堂，其高挑的穹頂式的設計被稱(chēng)為聲學(xué)的噩夢(mèng)。當主教講話(huà)時(shí)，強烈的回聲效果伴隨著(zhù)匯聚效果使得從穹頂產(chǎn)生的回聲比真正的說(shuō)話(huà)聲更強更清晰。而與凹形結構相反的是，凸形的墻壁對聲音有擴散作用，可以使聲場(chǎng)變得均勻，因此也是音樂(lè )廳中常見(jiàn)的建筑結構。

(3)顫動(dòng)回聲(flutter echoes)：往往出現在平行的光滑墻面之間，聲音會(huì )在墻面之間來(lái)回反彈疊加，最后聽(tīng)起來(lái)會(huì )好像樂(lè )器的顫音一樣，嚴重失真。

(4)駐波效應(standing wave)：當聲波的半波長(cháng)和平行墻面之間的距離恰好是整數倍的關(guān)系時(shí)，會(huì )引起駐波效應，使得聲音的強度在空間上產(chǎn)生強弱的起伏，并且改變聲音的頻譜特性(即聲染色，coloration)。為了消除顫動(dòng)回聲和駐波，除了減少平行面，對墻面進(jìn)行漫反射處理或者使用吸收材料也非常重要。

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