音樂廳的舞臺音質研究與設計（二）

楊志剛

（華東建筑設計研究院有限公司，上海 200041）

（上接第8期）

3 實際工程設計的綜合分析

結合已有的技術知識和工程經驗，筆者認為在做工程設計時，需要綜合考慮多種因素。

3.1 關于舞臺側墻的角度

只考慮舞臺音質的研究，減少側墻的展開角，可以提高早期聲能（Chiang, Shu）[32]；鞋盒形舞臺會產生最大的后期聲積累（O’Keefe）[11]。對于舞臺音質而言，平行的側墻無論是對早期聲能的提高還是后期聲能的積累都是有利的。

樂隊演奏的總能量是個定值，如果能量過多地分布在舞臺區域，那么觀眾廳獲得的能量就會減少，相應的音質效果就會受到影響。音樂廳聲學設計很重要的一個方面就是，聲場分布要盡可能均勻。由于舞臺是聲能的發源地，能量本身就比較大，而觀眾席離聲源比較遠，獲得的能量比較小，把演奏的聲能更多地分布到觀眾席（尤其是主觀眾席）是必要的。舞臺側墻朝主觀眾席展開一定角度（就像喇叭口），有利于把演奏的聲能導向主觀眾席。

單側展開角度為多少合適呢？根據工程經驗和世界上著名音樂廳的統計，單側展開角度宜控制在5°～15°。如果主觀眾席的座位數占整個觀眾席比較小（相當數量的觀眾分布在舞臺的側邊和后部），開口角度就小一點（如5°，圖17）甚至為0（即墻面平行）。如果主觀眾席的座位數占整個觀眾席比較大，開口角度就大一點（如15°，圖18）。

圖17 巴黎愛樂音樂廳（單側展開角為5°）

圖18 德國易北音樂廳（單側展開角為15°）

3.2 關于舞臺側墻上部的形狀

2009年，Dammerad研究發現，與來自頂部的早期反射聲相比，最小延遲的側向早期反射聲可以更有效地補償弦樂音樂家的合奏[28]。從指揮的角度考慮，如果有靠近弦樂音樂家的窄側墻（圖19），舞臺上不懸掛反聲板（讓舞臺直接暴露在觀眾廳）比懸掛反聲板（高度＜13 m）顯然會達到更有益的效果。但是，如果舞臺側墻太寬，結果表明，如果不懸掛反聲板將很難完全彌補這一點。

舞臺墻面水平方向的反射，會受到樂師們的遮擋而衰減。故常將上部墻面向下傾斜，可提供最小延遲的側向早期反射聲，如意大利羅馬音樂公園交響樂廳（圖20）。

舞臺周圍表面提供的早期反射聲被歸類為“補償”或“競爭”關系[28]。5 ms～20 ms的強早期反射聲，可能導致不利的聲染色（Halmrast）[33]。可見，太強的早期反射聲會和直達聲形成競爭關系。因此，向下傾斜的W1和W2墻面宜做擴散處理（如采用凸弧形或微擴散處理），以降低反射聲的強度，同時使反射聲對舞臺的覆蓋面更大一些。如采用凸弧形的波蘭國家廣播交響樂團音樂廳（圖21）和采用擴散體（表面有微擴散紋理）的美國費希爾音樂廳（圖22）。

3.3 關于舞臺側墻表面的處理

為了避免來自舞臺側墻的強早期反射聲和直達聲形成競爭關系，最常見的是采用基本平面狀的MLS（圖23）或QRD（圖24）之類的擴散體。當然也有做大尺度擴散體的（會減少舞臺的實際使用面積），如德國多特蒙德音樂廳舞臺側墻的弧形擴散體（圖25）和波蘭De Doelen音樂廳的梯形擴散體（圖26）。

圖19 舞臺頂部 (C)和上部側墻 (W1和W2) 反射路線示意圖（來自Meyer，2004）

圖20 意大利羅馬音樂公園交響樂廳

圖21 波蘭國家廣播交響樂團音樂廳

圖22 美國費希爾音樂廳

圖23 中國國家大劇院音樂廳（MLS擴散體）

圖24 葡萄牙波爾圖音樂廳（QRD擴散體）（來源：Dicas da Europa）

圖25 德國多特蒙德音樂廳（弧形擴散體）（來源：www.dortmund.de）

圖26 波蘭De Doelen音樂廳（梯形擴散體）（來源：Arup）

3.4 舞臺后墻的表面處理

舞臺側墻、后墻和吊頂（如有可能）需要做強反射或擴散面（Shankland）[34]。舞臺側墻和后墻宜采用散射的反射面（D’antonio[35]和Jaffe[36]）。舞臺后墻做吸聲比較好（Kahle & Katz）[37]。不同的研究結果不盡相同。

單純從舞臺音質考慮，采用反射或擴散比較合適，如美國丹佛爾boettcher音樂廳。如果考慮樂師的聽力保護，就會是另外的結果。靠近打擊樂器（聲音非常強）的樂師，將會對聽聞樂隊其他聲音受到掩蔽，對樂師聽力也有損害。尤其是2008年歐盟工會對樂師聽力保護法規（按ISO 9612測試，8小時工作日的dB）實施后，這個問題更引起關注。例如木管和弦樂部分樂師，本身聲音不大，但由于坐在打擊樂器附近而“超標”。所以，在靠近打擊樂器的后墻，通常會設置厚重的可變吸聲簾幕，以減少后墻的反射聲能（圖27、圖28）。如果樂隊配置的打擊樂器數量不多（或不配置），響度并不大，吸聲簾幕也可以收起來，作為反射面使用。

有些音樂廳的舞臺后墻比較矮，如蘇州金雞湖音樂廳（圖29）、德國柏林愛樂音樂廳（圖30）等。實際使用時，由于舞臺臺階的升起，以及樂師或合唱人員的遮擋，舞臺后墻暴露的面積已經非常有限。所以，無論是做反射、擴散還是吸聲面，作用應該都比較有限。

3.5 關于舞臺上部的反聲板

認為早期反射聲重要的學者，建議舞臺上部的反聲板高度7 m～10 m（Jaffe[36]和Barron[38]）、7 m～13 m（Beranek[24]），如可能6 m～8 m（Gade）。應該由許多小反聲板組成，而不是一個大反聲板（Rindel[23]和Dalenback等人[39]）。認為后期混響聲重要的學者，建議舞臺和觀眾廳的頂部一致，不要懸掛反聲板，即使懸掛也要求高度比較高。

其實，來自舞臺頂部反聲板的反射聲，只是眾多反射聲的普通一員（如果考慮到方向性，可能來自側向的反射聲比頂部更重要），它既可能是早期反射聲，也可能是后期混響聲。如果合理設計舞臺側墻、上部側墻和欄板等的形狀，舞臺已經獲得足夠的早期反射聲，則不需要來自頂部的早期反射聲。如果舞臺周圍的墻體比較寬，難以提供可補償樂隊相互聽聞的早期反射聲，則在舞臺頂部懸掛高度較低的反聲板就很有必要。如果再綜合指揮的角度考慮（舞臺和觀眾廳的頂部一致），宜不設反聲板，即使設置，也要求高度比較高。所以，近年來新設計的音樂廳，舞臺上部設置反聲板的高度都比較高。如美國考夫曼表演藝術中心音樂廳約為14 m（圖31）、德國易北愛樂音樂廳約為15 m、法國巴黎愛樂音樂廳約為16 m。

圖27 福州海峽文化藝術中心音樂廳

圖28 法國巴黎愛樂音樂廳

3.6 關于觀眾席聲反饋的措施

3.6.1 來自主觀眾席的聲反饋

來自主觀眾席（正對舞臺的位置）的聲反饋，無論對于樂隊還是指揮都是至關重要的。不僅可以通過欄板和矮墻，還可利用座椅靠背的木板作為反射面。人坐在座椅上，肩膀以上部分為木板，木板的高度只要不遮擋后排的視線即可（圖32）。木板（除了人頭遮擋）可以把來自舞臺的聲能反射回舞臺，也能起到聲反饋的作用。

圖29 蘇州金雞湖音樂廳（被臺階遮擋）

圖30 德國柏林愛樂音樂廳（被合唱遮擋）（來源：柏林愛樂音樂廳官網）

圖31 美國考夫曼表演藝術中心音樂廳

3.6.2 來自非主觀眾席的聲反饋

來自非主觀眾席（舞臺的側邊和后邊的觀眾席）的聲反饋，雖然不如主觀眾席那樣必不可少，但也是整個房間對舞臺聲反饋的組成部分，作為一個嚴謹的聲學工程師切不可忽視。如日本MUZA川崎交響樂廳和臺灣衛武營文化藝術中心音樂廳（圖33），舞臺側邊和后邊的樓座欄板向下傾斜（表面有微擴散紋理更好），把來自舞臺的聲能反射回舞臺，起到聲反饋的作用。

圖32 座椅靠背上部的木板反射面

圖33 臺灣衛武營文化藝術中心音樂廳（來源：Iwan Baan）

圖34 舞臺和池座中心測點的實測脈沖序列圖

表1 舞臺和池座中心測點的實測聲學參量數據

3.7 關于早期反射聲和混響聲的孰重孰輕

從國內某音樂廳舞臺和池座中心測點的實測脈沖序列圖（圖34）可以看出，由于舞臺測點的直達聲比較大（距離聲源距離比較近），單個反射聲的能量差別不太大（和體型設計有關）。從實測聲學參量的數據（表1）可以看出，RT和EDT變化不大，但C50和C80明顯比較大，這明顯是較大的直達聲能量所致。由于舞臺的直達聲能量比較大，早期反射聲的能量相對較小，對早期的能量影響不會太大。混響聲越豐富，則房間聲反饋越良好，因此，混響聲似乎比早期反射聲更重要一些。

但是，樂器都有一定的指向性，且樂隊相互之間存在一定的遮擋可能，實際演奏時直達聲并沒有測量的那么大（測量時為無指向性聲源且不受遮擋），因此，舞臺周圍表面的反射聲支持是必要的。從前文所述的大量研究也表明，早期反射聲（尤其是35 mm以內）很重要。

舞臺音質和觀眾廳音質的要求既不相同，又有一定相似性，可以從比較成熟的觀眾廳音質設計中汲取一定的經驗。觀眾廳的音質特點是早期反射聲比較豐富（比較多、強度大且分布均勻），則清晰度或明晰度會提高；混響聲比較豐富，則豐滿度會增強。早期反射聲和混響聲各有各的作用，都需要得到重視，否則音質效果難以完美。

4 結語

在舞臺音質方面的研究，中國涉及的還比較少。迫切需要聲學設計單位（工程設計經驗豐富）、高等院校（提供消聲室等技術力量）、交響樂團（提高樂隊的主觀感受）、音樂廳管理單位（提供音樂廳的場所）等展開廣泛合作，尤其是應該加強對民族樂團的研究。

（全文完）