——淺談擴聲設備與廳堂體形設計

　　航天廣電高級工程師·婁愛平

　　擴聲設備的作用是彌補建筑聲學的不足!

　　這句話絕對了些，應該說是音質主動控制系統的作用是彌補建筑聲學的不足，但是我們在進行擴聲系統的設計時，很多時候忽略了建筑聲學，而廳堂的體形設計正是建筑聲學中一個很重要的環節。

　　在進行擴聲系統的設計時，首先要考慮的是廳堂的使用功能，如果是音樂廳，演出時大多數靠自然聲，擴聲系統至多起輔助作用;如果是劇場，在音質設計時必須兼顧語言、唱詞的清晰度以及音樂的豐滿度的要求;如果是多功能廳，則要區分是音樂廳型的多功能廳還是劇場型的多功能廳;如果是體育館，就必須使用擴聲系統，因為它自然聲演出的可能性很小……

　　以音樂廳為例，音樂廳的體型設計起初并沒有理論指導，1962年建成的美國紐約菲哈莫尼音樂廳，由于音質不滿意，四度翻修，1976年最后按鞋盒式體型徹底改建，終于獲得較滿意的音質效果，現改名費舍爾音樂廳。因此，不少人迷信只有鞋盒式才能達到完美的音質。直到1895年，賽賓發現了計算混響時間的公式，奠定了廳堂聲學的科學理論基礎。之后，特別是二戰之后興建的音樂廳有許多是非鞋盒式，如1951年的倫敦皇家節日廳，1956年斯圖加特的里德廳，1959年的波恩貝多芬音樂廳、1960年的薩爾茨堡節慶廳，還有1958北京建成的人民大會堂，音質都很好。

　　因此，鞋盒式雖然是一種較保險的容易達到理想音質的音樂廳體型，但是音樂廳設計不同于樂器設計，不能千廳一樣，總是需要在建筑形式上不斷創新。事實上，不少新的音樂廳體型仍可達到完美的音質效果。

　　那么，廳堂的體形如何設計與建造才能使其音質效果更優呢?

　　以鞋盒式古典音樂廳、山地葡萄園座席及環繞式廳和帶有可變耦合混響空間的音樂廳為例：

　　鞋盒式古典音樂廳：

　　19世紀后半葉，在歐洲出現了以維也納音樂友協音樂廳為代表的一批被稱為鞋盒式的古典音樂廳。其特點是矩形平面、窄廳、高頂棚有一或兩層淺樓座和較豐富的內部裝飾構件。古典音樂廳之所以出現這種體型，并非設計者受什么聲學原理指導，主要是由于當時的材料、結構和設備水平所決定的。20世紀最著名的劇院建筑家喬治伊澤諾爾(Cogelenou)曾指出，古代至19世紀末，廳堂的寬度從未超過24.4m,這是由木結構內所決定的。至于高項棚，則主要是出于廳堂對流換氣的需要，使觀眾產生的熱氣通過高側窗排出室外。而新鮮空氣則由下部進人廳堂，保持觀眾廳空氣的清新。但矩形平面的餐廳恰好能給觀眾席提供豐富的早期側向反射聲，高頂棚又使混響時間較長，核座包廂與裝飾物則對聲波起擴散作用。這些因素決定了鞋盒式音樂廳的優良音質。世界上公認的三個音質最好的大廳:維也納音樂廳、阿姆斯特丹音樂廳及波士頓音樂廳均為鞋盒式(只是阿姆斯特丹音樂廳較寬，寬度達27.7m)。因此，長期以來，鞋盒式音樂廳成為不少后建的音樂廳爭相仿效的楷模。例如，1971年建成的美國肯尼迪表演藝術中心音樂廳及1986年建成的柏林紹斯皮爾音樂廳，基本上是沿用了這種傳統形式。

　　二、山地葡萄園座席及環繞式廳

　　1963年，由建筑師夏隆和聲學家克萊默設計的柏林愛樂樂廳大膽采用不規則平面及山地葡萄園式座位區的新穎形式.并在座位布置中采用環繞樂臺的新格局。該廳由于具有優良的音質，動搖了只有鞋盒式廳才能產生完美音質的神話。所謂環繞式布局，即在樂臺的側面與后面安排部分觀眾席。這種布局，最早源于英國廳堂的一種傳統，即在樂隊的后部設合唱區。當不需要合唱隊時，合唱區就成為觀眾席。但有意識地布置環繞式座位區，則是從柏林愛樂樂廳開始的。

　　環繞式布局的優點是可爭取較多的觀眾席靠近樂臺布置，同時加強了樂師與觀眾的聯系，活躍了音樂廳的氣氛。缺點是由于樂器聲的指向性主要是朝向前方，故位于樂臺側面和后面的座席音質較差。而且，側面的觀眾可能首先聽到近側的樂器聲，對遠側的樂器聲的聽聞就受到影響，不易達到各聲部的平衡。然而有些觀眾為了能看清指揮的表情和動作，仍寧愿選擇樂臺后側的座位。

　　山地葡萄園式的布局使各座位區高低錯落，其欄墻可向臨近座位提供早期反射聲，并且可使聲音擴散，因此可取得良好的音質效果。這種環繞式布局以及將座位分區布置于不同高度的設計成了70~80年代音樂廳的新典范。不少新建的廳堂樂于采用這種格局。如1973年建成的悉尼歌劇院音樂廳、1980年建成的舊金山戴維斯交響樂廳和1982年建成的多倫多羅伊●湯普遜廳等均是環繞式廳。

　　帶有可變耦合混響空間的音樂廳

　　80年代以來，若干新設計的音樂廳對聲學環境的要求更為考究，音質設計更為深入細致。即便是專用音樂廳，對于在其中上演不同類型和風格的音樂作品，也希望能調整其空間形式，變化其混響時間和頻率特性，以便營造出與上演的音樂作品更加貼合的聲學條件。過去廳堂混響時間的調節，多依賴于可調吸聲結構來實現。但是通常可調吸聲結構對中高頻吸聲量的改變較為有效，欲改變低頻吸聲量則較為困難。同時，吸聲量的改變與體積的變化對音質的影響是并不完全等同的。例如，過去的廳堂設計者常希望音樂廳中頻混響時間達到2.1s,但為了保證音樂清晰度的要求，往往采取折衷的辦法，使之縮短為1.65-1.75s。如果在音樂廳中另設混響空間來提供混響聲，延長混響時間，則可兼顧到清晰度的要求。而這靠可調吸聲結構是不易辦到的。因此，新一代的音樂廳更注重設置可調耦合空間來改變廳堂的聲學條件。如1989年建成的美國達拉斯的麥耶遜●麥克德爾莫特音樂廳，以及1991年建成的英國伯明翰交響樂廳等都采取這種形式。

　　這種耦合房間有的設置在樂臺后側，有的設置在觀眾廳上部，有的則設置在觀眾廳旁邊，還有的廳堂考慮利用地下空間聲場的作用。總之，可通過寬度和高度的變化來創造可調耦合空間。美國著名的阿替克聲學顧問公司構想了廳堂新形式，將混響室設在與觀眾廳同一水平上，同時具有垂直可移動的頂棚。這些側面的混響室關閉時，門和拱腹尚可提供早期側向反射聲，當廳堂處于最小體積時，混響時間最短，適合于獨奏和室內樂演出，也可兼作會堂;當處于廳堂寬度拓展至35m時，廳堂具有較長的混響時間，適合于演出交響音樂;當處于高度可與教堂相類比，寬度仍為35m，適合于管風琴音樂或大型合唱和交響樂作品的演出。

　　有些音樂廳則屬于上述典型體型的變型，如扇形、鐘形及多邊形等，還有其它不規則形。有的則是上述典型設計的混合物，如建于1986年的日本東京三得利音樂廳可視為采用鞋盒式廳的基本是矩形的平面以及山地葡萄園形環繞式廳的座位布置和凸弧狀擴散頂棚的結合體。

　　綜上所述，廳堂體形設計原則如下：

　　①充分利用聲源的直達聲。

　　②爭取和控制早期反射聲，使其具有合理的時間和空間分布。

　　③適當的擴散處理，使聲場達到一定的擴散程度。

　　④防止出現聲學缺陷，如回聲、多重回聲、聲聚集、聲影以及在小房間中可

　　能出現的低頻染色現象。