多功能觀演廳堂舞臺(tái)聲支持設(shè)計(jì)思路

毛偉，王覓，陳志剛

（1機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)研究院建筑技術(shù)研究所 重慶 400039 2浙江大學(xué)建筑技術(shù)研究所 杭州 310058）

引言

舞臺(tái)常被視作“聲源”，其聲學(xué)特點(diǎn)直接影響表演者的自我聽(tīng)聞、相互聽(tīng)聞及舞臺(tái)表現(xiàn)。良好的舞臺(tái)聲環(huán)境有助于表演者及時(shí)調(diào)整音量、音色、節(jié)奏等，準(zhǔn)確傳達(dá)表演信息；同時(shí)，亦有助于形成“合奏效應(yīng)”，即舞臺(tái)發(fā)出的聲能融為一體。反之，則易誤導(dǎo)表演者，造成表演失當(dāng)及觀眾席聲音失真、變形等。舞臺(tái)聲支持是舞臺(tái)聲環(huán)境的重要評(píng)價(jià)因子。舞臺(tái)返聽(tīng)是提供舞臺(tái)聲支持的重要手段。針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)自然聲與擴(kuò)聲混合式舞臺(tái)現(xiàn)狀，研究如何綜合建聲與電聲手段營(yíng)造良好的舞臺(tái)聲環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 舞臺(tái)聲場(chǎng)的構(gòu)成

舞臺(tái)聲場(chǎng)主要由直達(dá)聲、早期反射聲和后期反射聲（混響聲）三部分構(gòu)成，如圖1所示。三部分的能量構(gòu)成與演員的主觀感受密切相關(guān)。其中，直達(dá)聲包括未經(jīng)反射的聲源聲能和極早的地板反射聲[2]，其聲級(jí)和延時(shí)對(duì)樂(lè)手至為重要。聲級(jí)強(qiáng)，有助于相互聽(tīng)聞；延時(shí)過(guò)長(zhǎng)即有負(fù)面影響，如交響樂(lè)演奏時(shí)，直達(dá)聲延時(shí)不宜超過(guò)20ms[3]。早期反射聲能為樂(lè)手提供聲支持及加強(qiáng)其對(duì)聲能的感覺(jué)。混響聲是較晚到達(dá)的反射聲，通常包括兩部分：來(lái)自舞臺(tái)各界面的高階次反射聲；從觀眾廳返回的聲能。若混響聲聲能適當(dāng)，不僅不會(huì)干擾演員，且有助于聲音的藝術(shù)表現(xiàn)，能使之感受到廳堂的響應(yīng)[4]。

圖1 舞臺(tái)脈沖與各部分反射聲示意簡(jiǎn)圖[1]

舞臺(tái)聲場(chǎng)的脈沖響應(yīng)示例如圖2所示，從中即可直觀看出舞臺(tái)早期反射聲的顯著影響。據(jù)此，本文將著重論述早期反射聲重要性及其舞臺(tái)支持度和返聽(tīng)延時(shí)優(yōu)選值、返聽(tīng)系統(tǒng)設(shè)置要點(diǎn)及觀眾廳與舞臺(tái)混響時(shí)間基本要求。

圖2 舞臺(tái)聲場(chǎng)的脈沖響應(yīng)示例[5]

2 舞臺(tái)聲支持的重要性

對(duì)早期反射聲及其支持度（聲支持）的重要性已有較多研究。Nakamura[6]（1992）通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，指出：混響感和早期反射聲為樂(lè)手所重視；幾乎所有訪日的外國(guó)樂(lè)團(tuán)都傾向有豐富早期反射聲的舞臺(tái)；日本本地樂(lè)團(tuán)則偏好豐富、高質(zhì)的混響聲，較少關(guān)注演員之間的相互聽(tīng)聞。Gade[7]（1989）也發(fā)現(xiàn)：樂(lè)團(tuán)于熟悉的廳堂中演出時(shí)更關(guān)注聲支持。Marshall[8]（1978）最早研究早期反射聲的聲級(jí)、延時(shí)、頻率特性及分布對(duì)“整體感”的影響。 Nakayama（1984、1988）[9][10]研究了單個(gè)反射聲的最佳延時(shí)和方向。Gade[11][7]（1989）分別就獨(dú)奏和合奏展開(kāi)實(shí)驗(yàn)，提出以ST1、ST2、STlate、EDT和EDTF（中頻與高頻的EDT之比）等舞臺(tái)評(píng)價(jià)參量。 后來(lái)，Gade[12]（1992）又將ST1更名為STearly，以更好地描述樂(lè)手的相互聽(tīng)聞。Beranek[13]對(duì)世界26個(gè)著名音樂(lè)廳進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，得出其ST1均值為-13.4dB，與推薦值 （-12±1dB）吻合較好。Barron[14]（2005）也提到ST1實(shí)測(cè)值與樂(lè)手對(duì)聲環(huán)境演奏難 易 的 評(píng) 價(jià) 相 符 。 Kanako Ueno、Hideki Tachibana等人[15]（2005）加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)中樂(lè)手與環(huán)境的互動(dòng)，研究其自我聽(tīng)聞和相互聽(tīng)聞。Luxembourg[16]（2008）等人研究了極早期反射聲的重要性，提出了“舞臺(tái)橫向支持度”（transversely support over the stage）， 并用LQ7-40參量表征。 隨后， Luxembourg[17][19]（2009）（2010）等人又通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和現(xiàn)場(chǎng)主觀實(shí)驗(yàn)等方式對(duì)LQ7-40參量的有效性進(jìn)行了檢驗(yàn)，且將其值用倍頻程500Hz和1000Hz的均值表示Marshall[20]（1985）曾在消聲室中用若干揚(yáng)聲器模擬自然聲之早期反射聲和混響聲，通過(guò)改變相應(yīng)延時(shí)及聲級(jí)模擬舞臺(tái)大小。Noson等[21]（2000）堅(jiān)持了早期反射聲對(duì)歌手的重要性。綜上，是對(duì)樂(lè)手和歌手的主觀感受的定性探討及其對(duì)應(yīng)客觀參量的定量研究。由此，舞臺(tái)聲支持對(duì)表演者自我聽(tīng)聞和相互聽(tīng)聞至關(guān)重要。

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)一些報(bào)告廳舞臺(tái)使用后評(píng)價(jià)不好（“感覺(jué)聲學(xué)效果很差”），很大程度上緣于其舞臺(tái)聲支持不足或未作考慮。具體表現(xiàn)為：表演者聽(tīng)不到自己的聲音或覺(jué)其聲音很小。“一場(chǎng)報(bào)告下來(lái)，感覺(jué)很累”。這種不良聲學(xué)效果已嚴(yán)重影響正常使用，亟待改進(jìn)。通過(guò)前文文獻(xiàn)檢索、與使用者溝通及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地考察，可以初步確定問(wèn)題之癥結(jié)，具體為：報(bào)告人位置處缺乏聲支持；報(bào)告廳觀眾廳及舞臺(tái)部分混響時(shí)間不合理，語(yǔ)言清晰度較差。

就多功能觀演廳堂舞臺(tái)聲學(xué)設(shè)計(jì)而言，可重點(diǎn)考慮兩方面：一是確保合理的舞臺(tái)聲支持度和返聽(tīng)延時(shí)要求；二是設(shè)計(jì)與多功能觀演廳堂功能相匹配的混響時(shí)間及其頻率特性 （舞臺(tái)和觀眾廳混響時(shí)間設(shè)計(jì)值宜一致）。除此，舞臺(tái)聲學(xué)設(shè)計(jì)還需關(guān)注（本文不專述）：舞臺(tái)空間吸聲、發(fā)射材料（做法）的設(shè)計(jì)及布置方式；觀眾廳良好的聲環(huán)境要求，避免聲缺陷對(duì)觀眾和演員的影響等。

3 舞臺(tái)聲支持優(yōu)選值檢驗(yàn)[22]

就舞臺(tái)聲支持度及返聽(tīng)延時(shí)的優(yōu)選值問(wèn)題，文獻(xiàn)[22]分別于浙江大學(xué)半消聲室和浙江大學(xué)小劇場(chǎng)內(nèi)開(kāi)展了主觀實(shí)驗(yàn)，意在：檢驗(yàn)歌手獨(dú)唱時(shí)，客觀參量ST1與其主觀感受是否相符，如相符，尋求ST1值的優(yōu)選區(qū)間；檢驗(yàn)歌手獨(dú)唱時(shí)，返聽(tīng)時(shí)延對(duì)其主觀感受的影響，尋求優(yōu)選時(shí)延范圍。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖[22]

實(shí)驗(yàn)時(shí)，被試的聲音經(jīng)話筒拾取后，由調(diào)音臺(tái)處理后再至返聽(tīng)音箱返回。繼而，請(qǐng)被試對(duì)返回聲能做主觀評(píng)價(jià)。測(cè)量時(shí)，其他條件不變，由音箱代替被試發(fā)聲，測(cè)量ST1值。實(shí)際舞臺(tái)上裝設(shè)返聽(tīng)系統(tǒng)后調(diào)試時(shí)，也可用該方法（須注意話筒離聲源音箱的距離宜為表演者正常使用話筒時(shí)嘴唇至話筒的距離）。

該研究的主要結(jié)論有：（1）用ST1值和返聽(tīng)延時(shí)衡量聲樂(lè)條件下歌手的主觀感受同樣有效，且ST1值取63~8KHz倍頻段的平均值更合理；（2）僅考慮單個(gè)反射聲的情形（即單個(gè)返聽(tīng)聲能），于半消聲室進(jìn)行主觀實(shí)驗(yàn)，得出：ST1值的優(yōu)選區(qū)間為[-10，-9]dB，可適當(dāng)擴(kuò)大至[-10，-8]dB（-9±1dB），返聽(tīng)延時(shí)的優(yōu)選區(qū)間為 [16，31]ms；（3）ST1值仍可表征實(shí)際舞臺(tái)上歌手的主觀感受；（4）較半消聲室，無(wú)論早期反射聲級(jí)如何變化，被試明顯偏好有混響的舞臺(tái)環(huán)境。

通常，提供舞臺(tái)聲支持的建筑措施有：設(shè)置舞臺(tái)發(fā)射罩、定向反射板等。舞臺(tái)返聽(tīng)也是提供舞臺(tái)聲支持的重要手段，但在實(shí)際工程中往往被忽視。文獻(xiàn)[22]就返聽(tīng)系統(tǒng)的定量化調(diào)試提供了依據(jù)。不管實(shí)際廳堂舞臺(tái)如何變化，其ST1值的優(yōu)選區(qū)間與人的主觀感受的對(duì)應(yīng)性不會(huì)有明顯差異。鑒于此，宜在舞臺(tái)設(shè)置相關(guān)系統(tǒng)（圖4所示為臨海建設(shè)大樓報(bào)告廳音質(zhì)改造工程舞臺(tái)返聽(tīng)系統(tǒng)設(shè)置圖[22]）且遵循上述調(diào)節(jié)依據(jù)。

圖4 舞臺(tái)音響系統(tǒng)圖[22]

此外，尚需注意舞臺(tái)返聽(tīng)的若干調(diào)音技巧。返聽(tīng)音箱應(yīng)根據(jù)演出場(chǎng)合、舞臺(tái)面積確定其功率、數(shù)量、指向性等特性，且注意與樂(lè)手、傳聲器的相對(duì)位置、角度及系統(tǒng)的還原性等。一般返聽(tīng)放大器的功率不得低于主放大器總功率的20%～30%[23]。返聽(tīng)揚(yáng)聲器最好選用專門的平臥式，其揚(yáng)聲器正射主軸與水平面一般為45度夾角，通過(guò)合理調(diào)整擺位，可以很大程度上降低地面反射聲進(jìn)人傳聲器的機(jī)會(huì)[23]。

4 混響時(shí)間設(shè)計(jì)

混響時(shí)間是確保語(yǔ)言清晰度的重要參量，也是與人耳主觀感受相關(guān)性最高的參量之一。語(yǔ)言清晰度差的舞臺(tái)聲環(huán)境，會(huì)為其支持度設(shè)計(jì)帶來(lái)很大干擾。多功能觀演廳堂的混響時(shí)間宜結(jié)合其功能定位及規(guī)模設(shè)計(jì)，其舞臺(tái)和觀眾廳的混響時(shí)間設(shè)計(jì)值應(yīng)一致。通常，以語(yǔ)言聲為主兼顧小規(guī)模音樂(lè)演出、放映需求的中小型報(bào)告廳，觀眾廳和舞臺(tái)的中頻混響時(shí)間設(shè)計(jì)值宜為1.0s左右。以歌舞演出為主兼顧會(huì)議、放映要求的多功能劇院，舞臺(tái)觀眾廳和舞臺(tái)的中頻混響時(shí)間宜為1.4s左右。具體設(shè)計(jì)建議值及頻率特性詳見(jiàn)表1。

表1 多功能廳混響時(shí)間設(shè)計(jì)建議值

如此，一則可提高傳聲系統(tǒng)的傳聲增益；再另外，多功能廳堂語(yǔ)言清晰度滿足要求的同時(shí)，又兼具一定的音質(zhì)豐滿度要求。此外，其他的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)要求須同步滿足：為觀眾廳前區(qū)爭(zhēng)取早期反射聲；爭(zhēng)取和控制側(cè)向反射聲；避免回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦、長(zhǎng)延時(shí)反射聲等聲缺陷；背景噪聲級(jí)處于合理范圍內(nèi)。

建筑聲學(xué)改造是一個(gè)系統(tǒng)工程，具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)全面結(jié)合、引導(dǎo)裝修效果。聲學(xué)設(shè)計(jì)更多地是一種“幕后”手段，其痕跡不宜太重。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)建筑空間聲品質(zhì)要求的提升、建筑聲學(xué)理論的進(jìn)步及其相關(guān)裝修材料、做法的跟進(jìn)，觀演建筑的舞臺(tái)聲環(huán)境將逐步受重視。本文意在強(qiáng)調(diào)早期反射聲對(duì)表演者自我聽(tīng)聞和相互聽(tīng)聞的重要性，以及ST1和返聽(tīng)延時(shí)表征實(shí)際舞臺(tái)返聽(tīng)支持度的有效性，并列舉了ST1和返聽(tīng)延時(shí)的優(yōu)選區(qū)間及調(diào)試方法，較為詳盡介紹了一種改善舞臺(tái)聲支持的設(shè)計(jì)思路——兼顧舞臺(tái)返聽(tīng)和舞臺(tái)混響時(shí)間設(shè)計(jì)。需進(jìn)一步設(shè)計(jì)早期反射聲序列及頻率特性時(shí)，也可結(jié)合舞臺(tái)定向聲反射板等建筑措施。

另外，觀演廳堂音質(zhì)改造或許將占據(jù)今后建筑聲學(xué)實(shí)踐市場(chǎng)的主要版塊。電聲與建聲結(jié)合也必將成為舞臺(tái)聲學(xué)設(shè)計(jì)的重要手段。如何在兼顧裝修效果和改造成本的前提下，小幅改造即獲得舞臺(tái)聲學(xué)達(dá)到大幅改善，是專業(yè)工作者應(yīng)該努力的重要方向。愿本文能對(duì)相關(guān)研究或工程實(shí)踐提供些許參考。

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