樂器聲學系統和廳堂建筑聲學關系研究

汪洋

[摘? ? 要]廳堂音樂演奏成功與否，不僅受樂器品質的影響，演奏廳的環境狀況也同樣重要，樂器的聲學系統決定了樂器演奏的發聲特點，而廳堂建筑聲學設計影響音樂的傳播效果，廳堂建筑聲學設計對樂器樂音的影響是全方位的，建筑的結構、建筑材料、舞臺布置、建筑選址等因素都會影響聽眾的音樂欣賞品質。在介紹樂器聲學系統和廳堂建筑聲學的基本知識的基礎上，分析樂器聲學系統和廳堂建筑聲學間的關系，探索優化廳堂建筑聲學設計應遵循的基本原則和要點。

[關鍵詞]樂器聲學;廳堂建筑聲學;聲學設計

音樂兼具時間和空間兩種屬性，首先在時間上，音樂演奏的過程就是時間流動的過程，缺乏時間屬性的音樂是不存在的，所以音樂也被稱為“時間的藝術”，同時音樂也是需要空間的，音樂只有在空間中才能夠演奏，聽眾一般也是在一定的空間中來聆聽音樂。要想演奏出最佳的音響效果，除了樂器的聲音屬性外，還需要與之相對應的聲場空間來匹配。例如，比較激越的進行曲、軍樂等一般需要在比較開闊的空間演奏，而絲竹管弦則更適合在小型的合奏廳演奏。由此可見，樂器聲學和廳堂建筑聲學是密切相關的。

一、樂器聲學系統

（一）樂器聲學系統組成

樂器聲學是一門專門研究樂器發聲的科學，包括樂器發聲的原理，樂器的音質，樂器的構造等。從我國的角度，根據樂器的產生區域的不同，可將其分為西洋樂器和民族樂器;根據振動體振動機理的不同，可以把樂器分為弦鳴樂器、氣鳴樂器、膜鳴樂器、體鳴樂器、電鳴樂器。

樂器聲學系統是對樂器進行分解歸類而形成的體系。樂器聲學系統普遍包括五大部分，第一是振動系統，振動系統是指樂器中能夠產生振動的構件，它是樂器發聲的基礎，例如吹奏樂器的簧片，彈撥樂器的琴弦等;第二是激勵系統，它是指能夠激發樂器振動的物體，它與振動系統相互配合，使樂器產生聲音，琴弓、琴鍵都是比較常見的激勵系統的組成部件;第三是傳導系統，傳導系統是連接振動系統和共鳴系統的紐帶，它將振動系統產生的聲音，傳達到共鳴系統，從而使聲音通過共鳴系統傳播出去，例如二胡的琴碼，琵琶的弦枕等;第四是共鳴系統，即能夠快速的擴散振動系統產生聲音的構件，如鋼琴的音板等;第五是調控系統，樂器通過調控系統對樂器的發聲性能進行控制，使樂器發音或者不發音，并調節樂器音量等，例如吹管樂器的按孔、按鍵。

（二）樂器聲學系統對樂器聲音特質的影響

從業多年且技藝嫻熟的資深音樂行業從業者僅僅通過聲音就可以分辨出樂器品質的好壞，而決定著樂器的聲音品質的正是樂器的聲學系統，通過樂器的聲學系統來認識樂器的發聲機理，可以幫助我們準確的分辨出樂器質量的好壞，同時幫助我們找到影響樂器品質的因素，從而制造出品質上乘的樂器。

影響樂器聲音品質的因素主要有四個，即：音高、音色、音強、音值。首先與音高直接相關的是振動系統，樂器振動系統的尺寸大小、材料材質、剛性張力等都會影響樂器的音高。能夠間接影響樂器音高的是激勵系統，這在管弦樂器上的體現尤為突出，氣流強度作用于管弦樂器的激勵系統上，當我們增加氣流的強度時，樂器的音高就會增加，當我們減小氣流的強度時，樂器的音高就會減弱。其次，對樂器的音色來說，五大樂器聲學系統都會影響樂器的音色，但是最為關鍵的系統是振動系統和共鳴系統。振動系統對音色的影響主要體現在振動系統的材質上，而共鳴系統的材料材質、形狀結構、制作工藝水平等因素都對樂器的音色產生影響。調控系統的影響則是全方位的，對各個因素都有影響，可以說樂器的聲學系統產生的任何變化，都會在樂器的音響性能上直接體現出來。

二、樂器聲學系統與廳堂建筑聲學的關系研究

廳堂建筑聲學是研究廳堂建筑對聲音的吸收、傳播、反射等問題的專門科學，包括廳堂環境下音質的傳播和噪音的控制等內容。研究廳堂建筑聲學的目的就是為了在室內樂器演奏時獲得好的音樂傳播品質效果，因此，樂器聲學系統與廳堂建筑聲學的關系更多的體現在樂器聲學系統在廳堂建筑聲學設計的應用上。

（一）樂器聲學助力廳堂建筑聲學發展

廳堂建筑聲學設計需要具有專門的建筑知識、聲樂知識的人一起參與，這樣才能保證廳堂建筑在符合建筑施工質量標準的同時，滿足廳堂樂器表演的聲音品質要求。在國際上，一座比較成功的廳堂建筑，都是在建筑師、聲樂家共同合作的基礎上完成的。當前我國廳堂建筑設計施工實踐中出現很多問題，這主要是由于我國聲樂行業發展的起步比較晚，加上我國現行教育體制下，不管是小學、初中還是高中，甚至是大學階段，對聲樂教學的深度和廣度都十分有限，缺少專業的聲樂人才使得我國建筑設計師在設計廳堂建筑音樂廳時由于自身缺乏聲樂方面的知識，又沒有專業的聲樂家協助，使他們在設計時對設計方案中涉及聲音的細節很難完全的把控，影響廳堂建筑聲學設計的效果。未來，我國的樂器聲學和廳堂建筑聲學應當是共同發展的，一方面要注重對我國聲樂人才的培養，另一方面要引導聲樂人才加入到廳堂建筑聲學設計的隊伍中來，推動我國廳堂建筑聲學發展。

（二）廳堂建筑聲學發展有利于增加我國樂器聲學人才數量

廳堂建筑聲學對我國樂器聲學人才培養的激勵作用主要體現在以下幾個方面：首先，我國廳堂建筑聲學的發展，可以吸引一些國際上的聲樂家來參與我國廳堂建筑聲學設計，為我國培養本土化的優秀器樂人才;其次，可以吸引年輕一代接受專業的聲樂知識學習，越來越多的優秀聲樂家的產生，自然會帶動我國樂器聲學的發展;最后，廳堂建筑聲學設計方案必須在實踐中才能確定實際效果，這些實踐為參與設計的樂器聲學人才提供了更多學習、修正機會，只有在實踐中，他們才能夠驗證某個建筑聲學設計方案對樂器樂音的傳播作用是正向的還是反向的，而這個實踐的過程本身就是一個樂器人才成長的過程。

（三）樂器聲學知識貫穿于廳堂建筑設計、建設的始終

樂器表演作為廳堂建筑的重要功能，為了保障樂器演奏的音質，需要在廳堂建筑設計、建設的全過程，著重考慮樂器聲學演奏的要求。比如，廳堂建筑的頂棚在設計施工時應當考慮對樂器樂音的反射作用，樂器的樂音包括直達聲、反射聲，直達聲是指樂器樂音通過空氣直接傳播到聽眾的耳中，而不經過其他媒介的傳播，而反射聲則是經由墻壁等媒介反射的聲音，反射聲會經過廳堂建筑內的墻壁、頂棚等進行一次或者多次的反射，再進入到聽眾的耳朵中，因此，在施工時通過對頂棚高度、墻面厚度、結構等進行設計，可以保證樂器樂音的音高和音色等，產生更加立體、環繞、更加豐滿的聽音效果。如果沒有考慮反射音等因素，就會影響樂器樂音的傳播路徑，影響聽眾的感官體驗。

（四）樂器聲學和廳堂建筑聲學共同推進我國社會主義文化事業發展

國際上有很多與藝術有關的建筑家喻戶曉，比如巴黎圣母院、悉尼歌劇院等，這些建筑因為其獨有的藝術屬性，得到很多的社會關注，從而獲得了更多的經濟、政治價值和功能。建設一些音樂廳、歌劇院等廳堂建筑不僅能夠體現一個國家、地區的建筑水平，更能夠為群眾提供一個滿足精神文化需求的場所。而我國當前一些音樂廳堂建筑也已經成為社會傳播文化藝術，群眾陶冶精神情操的重要場所，建筑藝術與音樂藝術的疊加，為聽眾提供了一個用眼睛看、用耳朵聽的藝術欣賞品鑒經歷，有利于中國特色社會主義文化事業的大發展。

三、廳堂建筑聲學設計要求

廳堂建筑是樂器演奏的重要場所，聽音質量是衡量一個廳堂建筑建設的成功與否的關鍵因素，在廳堂建筑的設計初期，就需要將聲學研究納入到設計方案中，在建設過程中考慮到聽音效果，對建筑材料的選擇、建筑結構等都要做到及時評估優化，以確保整個廳堂建筑的聽音質量。在實踐中廳堂建筑在設計上主要有以下幾個要點。

（一）廳堂建筑室外噪音的控制

廳堂建筑對室內、室外的噪音控制要求是極高的，即使是很小的噪音也會嚴重影響聽眾的聽音體驗，在實踐中，廳堂建筑的噪音控制手段也很多。

1. 廳堂建筑的選址

廳堂建筑的選址是規避和減少建筑室外噪音的有效手段，在選址時，廳堂建筑應當首先考慮遠離鬧市的郊區，一方面，郊區工業化程度一般比較低，人口密度小，車流和人流都比較少，可以為廳堂建筑提供一個相對比較安靜的室外環境，在選址前要對周圍的噪音狀況進行監測，以保證廳堂建筑室外噪音在合理水平。另一方面，音樂演奏和欣賞是一項比較高雅的活動，而郊區的空氣質量比較好，建筑的密度也比較低，有足夠的空間對廳堂建筑進行藝術性的創作，而市區建筑往往要符合比較嚴格的城市規劃標準，在廳堂建筑結構上失去更多的可能性。在現實中我們也可以看到，很多新建造的廳堂建筑往往也都是選在了郊區。

2. 廳堂建筑材料的選擇

廳堂建筑控制室外噪音的另一個有效手段就是使用隔音材料。如果一個廳堂建筑在選址時沒能有效的規避噪音源，那么就可以在建筑材料上下功夫，當前市面上有很多隔音建筑材料，隔音玻璃、隔音墻等在我們的日常生活中也是很常見的，由于廳堂建筑對噪音控制的要求比較高，因此在選擇隔音建筑材料時也應當按照隔音效果的高標準進行選擇，也可采用通過實驗對比不同隔音材料隔音效果的方法，選擇最合適的隔音建筑材料。通過選址時的提前謀劃以及隔音材料的補救措施，廳堂建筑的室外噪音就能夠得到較好的控制。

（二）廳堂建筑內部音質的設計

消除了外部噪音對聽音品質的影響，還應當關注廳堂建筑內部的音質設計，廳堂建筑內部因素對聽音品質的影響過程比較復雜，包括廳堂建筑的容積因素、每座容積、舞臺聲場條件等多個因素，而對這些因素的控制，就要發揮樂器聲學和廳堂建筑聲學雙重因素的作用。

1. 容積因素影響廳堂建筑演出的聲音品質

廳堂建筑的容積也就是廳堂建筑的大小會影響樂器演奏的聲音品質，要想保證樂器的演奏聲音能夠得到充分的展示空間，就需要有與之相匹配的演奏空間。一般而言，大型的音樂演奏活動需要相對較大的表演空間，小型的音樂演奏活動就需要相對較小的演奏廳。除了從表演樂隊人數的多少上來決定音樂演奏廳的大小外，還需要根據樂器的特點進行選擇，我國的一些民族樂器的音高比較高，例如嗩吶、鑼鼓等，這時候雖然樂隊的表演者的人數不多，屬于小型的樂隊演出活動，但是也需要一個相對較大的表演空間。

2. 每座容積影響廳堂建筑聲場環境的控制

廳堂建筑的每座容積是指建筑空間與建筑內座位數的比值，用每個座位所占的建筑面積來表示，如果廳堂建筑的面值是固定的，則每座容積值越大，表示建筑內的座位數越少，每座容積值越小，表示建筑內的座位數越多。座位的數量直接決定了可以同時欣賞音樂演出的觀眾數量，在廳堂建筑演出活動中，每一個觀眾在本質上都是一個“吸聲體”，同樣大小的廳堂建筑面積，觀眾越多，對聲音的“吸收”能力就越強，影響演湊的混響時間的能力也就越強，如果一個廳堂建筑的每座容積值與正常水平差距較大，就會導致演奏廳的聲場環境失控，最終影響整個音樂欣賞的效果。因此，不同規模、不同類型的演出，就要選擇與之相匹配的每座容積聲場。

3. 舞臺聲場條件影響廳堂建筑內部音質

廳堂建筑的舞臺聲場環境不管是對表演者還是樂器演奏聲音傳播效果都有十分重要的影響。在對廳堂建筑的內部音質進行設計時，要著重考慮以下因素：首先，廳堂建筑內表演舞臺的聲場分布應當均勻，避免產生顫動或者回聲;其次，廳堂建筑表演舞臺的地面和墻面要更加堅實一些，避免對表演過程中產生的低頻音樂進行過多的吸收，從而影響音樂傳播和聽眾接收的效果;再次，要注意廳堂建筑表演舞臺反射板的位置，在表演時，也可以根據表演舞臺反射板的位置進行列隊。如果是獨奏，為了使全場都能接收的聲音，就需要獨奏者在有反射板的位置進行表演，充分利用反射板使演奏的直達音和反射音的比例保持在一個合理范圍內，這樣，觀眾就不會因為離舞臺距離的不同，而獲得不同的聽樂效果。

我國是世界上公認的樂器生產大國和建筑大國，但是生產的樂器基本上以品質一般、價格低廉為主要特征，很難生產出能夠得到國際認可的高品質樂器，同時我國的建筑業雖然發達，但是音樂廳堂建筑卻是短板。樂器聲學系統和廳堂建筑聲學具有內在的相關性，兩者的相互碰撞，能夠給聽眾帶來視覺和聽覺上的雙重體驗和滿足。同時也應當看到，隨著社會的不斷發展，社會對廳堂演奏的要求也越來越高，廳堂建筑的功能也向著多元化的方向發展，除了進行常規的樂器演奏演出，還可以進行其他類型的集體活動，因此對廳堂建筑的聲學設計要求也越來越高。所以在未來，不管是樂器聲學還是廳堂建筑聲學都應當適應社會變化，從控制噪音、優化聲音傳播效果的角度來打造能給觀眾帶來良好視聽體驗的廳堂建筑，相信只要我們重視起來，我國的樂器聲學和廳堂建筑聲學都能夠得到較大的提升。

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