音樂(lè)廳的音質(zhì)參量及評(píng)價(jià)方法

【摘要】近年來(lái)國(guó)內(nèi)各地建造音樂(lè)廳的需求越來(lái)越大，但是音樂(lè)廳的音質(zhì)評(píng)價(jià)始終是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題，同時(shí)該問(wèn)題也一直是國(guó)際聲學(xué)界關(guān)注的重要課題。本文通過(guò)對(duì)眾多廳堂音質(zhì)專家的意見(jiàn)整合，對(duì)音質(zhì)評(píng)價(jià)參量進(jìn)行論述，并綜合多種音樂(lè)廳音質(zhì)評(píng)價(jià)方法，為音樂(lè)廳音質(zhì)評(píng)價(jià)工作提供有實(shí)際意義的的幫助。

【關(guān)鍵詞】音樂(lè)廳，音質(zhì)參量，評(píng)價(jià)方法

1.前言

音樂(lè)廳是用于音樂(lè)及聲樂(lè)演出的專業(yè)廳堂，是對(duì)自然聲要求較高的觀演建筑。音質(zhì)是否良好，是評(píng)價(jià)音樂(lè)廳聲環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。音樂(lè)家、作曲家、錄音師以及聽(tīng)眾等出于職業(yè)要求或者聽(tīng)音習(xí)慣的不同，對(duì)音樂(lè)廳的音質(zhì)效果的感受可能會(huì)有區(qū)別。怎樣的音質(zhì)效果是大多數(shù)人群所喜歡的呢？決定這些效果參量有哪些呢？這就需要采用良好的音質(zhì)評(píng)價(jià)方法，找出影響音樂(lè)廳音質(zhì)的參量。這樣就可以對(duì)已建成的音樂(lè)廳的音質(zhì)進(jìn)行優(yōu)劣等級(jí)劃分。

2.音樂(lè)廳聲學(xué)參量

（1）混響時(shí)間

混響時(shí)間的測(cè)量一般采用 2 種方式：一種為混響時(shí)間（RT） ，即在關(guān)閉聲源后從聲音下降 5dB 起至 35dB 止，聲音衰變的時(shí)間長(zhǎng)度乘以 2；另一種稱為早期衰變時(shí)間，即在關(guān)閉聲源的那一瞬間后，聲音衰變 10dB的時(shí)間長(zhǎng)度乘以 6。對(duì)于音樂(lè)廳混響時(shí)間的優(yōu)選值， 白瑞納克的結(jié)論是： 用作交響樂(lè)音樂(lè)會(huì)的音樂(lè)廳， 滿場(chǎng)中頻混響時(shí)間為 1.9～2.0 秒， 會(huì)得到最高程度的贊揚(yáng)。大廳最佳混響時(shí)間應(yīng)該在1.8～2.0 秒之間。若大廳中頻混響時(shí)間為1.4～1.6 秒， 對(duì)大廳音質(zhì)的評(píng)價(jià)將會(huì)下降。

（2）清晰度系數(shù)

清晰度系數(shù)通常是用物理測(cè)量直達(dá)聲到達(dá)后最初 80ms 內(nèi)聽(tīng)到的聲音能量與80ms 以后聽(tīng)到的聲音能量之比，用 C80表示。為了準(zhǔn)確地反映清晰度系數(shù) C80對(duì)各個(gè)頻率音質(zhì)的評(píng)價(jià)，通常將 500、1000、2000Hz3 個(gè)頻帶的測(cè)量值平均，用 C80（3）（dB）來(lái)表示。關(guān)于清晰度系數(shù) C80（ 3 ） 的優(yōu)選值， 3 個(gè)世界最佳音樂(lè)廳， 35個(gè)有主觀音色評(píng)價(jià)的音樂(lè)廳所作的統(tǒng)計(jì)， 有重要的參考價(jià)值。對(duì)一個(gè)交響樂(lè)音樂(lè)廳， 其設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)取得 0至– 4.0 （ dB ）的值， 應(yīng)盡量避免 + 1.0（ dB） 或更高的值。

（3）空間感——視在聲源寬度

ASW 的起源是，在狹窄矩形大廳中觀察到，來(lái)自側(cè)墻到達(dá)觀眾位置的早期反射聲。這種反射聲好像擴(kuò)展了聲源寬度，使音樂(lè)有了空間感。中頻 ASW主要取決于雙耳聽(tīng)覺(jué)互相關(guān)系數(shù) IACCE。白瑞納克對(duì) 34個(gè)能提供 IACC數(shù)據(jù)：“優(yōu)異”的廳堂的中值為0.66，范圍從0.62～0.71；屬“很好”的廳堂，中值是0.55，屬“尚好”到“好”的0.41。（1- IACCE3）沒(méi)有優(yōu)選值。顯然它應(yīng)接近0.7。

（4）初始時(shí)延間隙

初始時(shí)延間隙是指在音樂(lè)廳內(nèi)正廳池座中心位置直達(dá)聲到達(dá)時(shí)間與第一個(gè)反射聲到達(dá)時(shí)間之差，它使聽(tīng)眾能感受到演奏音樂(lè)的空間的大小。白瑞納克認(rèn)為，廳堂中央位置的初始時(shí)延間隙優(yōu)選值為 20 毫秒或稍短，這么短的初始時(shí)延間隙在寬度較小的古典鞋盒式廳堂中是可能的。但在座位數(shù)量很大的廳堂中，必須安裝特殊的反射面以縮短初始時(shí)延間隙。當(dāng)初始時(shí)延間隙超過(guò) 35 毫秒就表示大廳的音質(zhì)不好。

（5）強(qiáng)度參數(shù)

在音樂(lè)廳聽(tīng)音樂(lè)， 聽(tīng)眾希望能有音樂(lè)的享受。在輕若鵝毛的極輕樂(lè)段時(shí)， 能不費(fèi)力地聽(tīng)聞；而在樂(lè)隊(duì)強(qiáng)奏的宏大樂(lè)聲中， 可以感受到音樂(lè)的震撼。這就要求音樂(lè)廳內(nèi)的聲音有一定的強(qiáng)度。 世界上 10個(gè)最佳的音樂(lè)廳， 其 Glow為 5.8 （dB）。白瑞納克建議， 強(qiáng)度參數(shù) Gmid 的優(yōu)選值為 5 （dB）， 范圍從4～5.5dB。

（6）低音比

從 20世紀(jì) 60年代以來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)， 在音樂(lè)廳的音色感覺(jué)中， 加強(qiáng)的低音是給人以音色溫暖感覺(jué)的主要因素。在實(shí)際測(cè)量中， 把 125和 250H z的平均值和 500和 1000H z的平均值之比， 作為低音比 BR。對(duì)于混響時(shí)間較長(zhǎng)的廳堂，低音比 BR的優(yōu)選值為 1.1～1.25 之間，對(duì)混響時(shí)間為1.8s或更短的廳堂在1.1～1.45之間。

（7）表面擴(kuò)散指數(shù)

如果一個(gè)音樂(lè)廳的表面形狀都是光滑而平坦的， 那么很容易產(chǎn)生頻率染色效應(yīng)， 這時(shí)聽(tīng)到的聲音是刺耳的。許多歷史悠久的優(yōu)秀音樂(lè)廳， 由于其表面有許多裝飾、鑲板、雕像、不規(guī)則的物體， 使聲音在這些表面發(fā)生散射，音色圓潤(rùn)。表面擴(kuò)散指數(shù) SDI的最佳值為 1.0，優(yōu)選范圍為 0.8～1.0。

3.音質(zhì)評(píng)價(jià)方法

（1）主觀評(píng)價(jià)方法

音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)的調(diào)查問(wèn)卷設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法常用的有兩種： 成對(duì)比較法，分級(jí)標(biāo)度法。

成對(duì)比較法是將被測(cè)聽(tīng)的聲音樣本兩兩配對(duì)播放，再按規(guī)定屬性比較評(píng)價(jià)，由測(cè)聽(tīng)者分辨出兩者的微小區(qū)別并選擇其一。由于它是一種相對(duì)評(píng)價(jià)，只需要選擇出一對(duì)聲音中的哪個(gè)更好，比較適合于對(duì)多個(gè)音樂(lè)廳的音質(zhì)評(píng)級(jí)以及尋找影響某一音質(zhì)聽(tīng)感的客觀參量。

分級(jí)標(biāo)度法是將所要評(píng)估音樂(lè)廳總體音質(zhì)或者某個(gè)主觀參量分為幾個(gè)等級(jí)，（如“弱一比較弱一比較響一響”），測(cè)聽(tīng)者可以選擇一個(gè)代表自己的感受。每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)一定的分值，最后將得分按一定的方式處理得到綜合得分。這種方法常常在對(duì)某一廳堂的各項(xiàng)主觀參量評(píng)價(jià)時(shí)使用。

（2）客觀參量評(píng)價(jià)方法

常用的客觀參量評(píng)價(jià)法有：主觀優(yōu)選理論、模糊綜合評(píng)價(jià)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。

主觀優(yōu)選理論是日本聲學(xué)家安藤四一提出的。安藤四一認(rèn)為，評(píng)價(jià)一個(gè)廳堂的音質(zhì)可以由聲壓級(jí)、初始延遲間隙、混響時(shí)間和耳間互相關(guān)函數(shù)最大值4個(gè)相互獨(dú)立的客觀參數(shù)來(lái)完成。4個(gè)參數(shù)值各自按照它們的最優(yōu)選值經(jīng)過(guò)歸一化而求得相應(yīng)的主觀優(yōu)選標(biāo)度值。

模糊綜合評(píng)判法首先要選擇因子集，即選擇與主觀參量聯(lián)系緊密且能體現(xiàn)廳堂音質(zhì)的客觀參量。吳碩賢等根據(jù)多個(gè)聲學(xué)家和自己的研究結(jié)果，構(gòu)造了評(píng)價(jià)因子集及各因子的隸屬度函數(shù)，確定了各因子的計(jì)權(quán)向量（權(quán)重比例），結(jié)合測(cè)量數(shù)據(jù)和各自的隸屬度函數(shù)圖形，得出了隸屬度矩陣。最后得出綜合評(píng)價(jià)向量，并依據(jù)最大接近度原則得出了音樂(lè)廳音質(zhì)的等級(jí)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是易于增加、刪除或替換評(píng)價(jià)因子集，便于計(jì)算。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法可深入分析多項(xiàng)物理量的相互作用及其比重的加權(quán)處理等。弗里克等人首先將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法應(yīng)用于對(duì)音樂(lè)廳的音質(zhì)綜合評(píng)價(jià)。他們將8個(gè)音質(zhì)參量：EDT，IACC，Gmid，tI，BR，SDI，V（容積），N（座位數(shù)），作為輸入，將綜合音質(zhì)指數(shù)AQI（對(duì)某個(gè)廳的主觀評(píng)價(jià)總分?jǐn)?shù)除以參與評(píng)價(jià)的總?cè)藬?shù)所得）作為輸出，通過(guò)含 2 個(gè)神經(jīng)元的隱含層進(jìn)入輸入層，得到綜合的音質(zhì)指數(shù)。

4.結(jié)語(yǔ)

我國(guó)音樂(lè)廳、民族觀演廳堂等越來(lái)越受重視，但很多音質(zhì)評(píng)價(jià)參量及其優(yōu)選區(qū)間依然未獲得一致認(rèn)同。音樂(lè)廳的音質(zhì)音質(zhì)參量，對(duì)評(píng)價(jià)一個(gè)音樂(lè)廳的聲學(xué)特性至關(guān)重要。音質(zhì)評(píng)價(jià)的最大難題就是如何確定各個(gè)音質(zhì)參量對(duì)音質(zhì)的貢獻(xiàn)，而且具體評(píng)價(jià)方法的理論研究也依舊十分薄弱。音質(zhì)評(píng)價(jià)的研究依然是今后建筑聲學(xué)理論研究的重要內(nèi)容。

【參考文獻(xiàn)】

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