29 2019-10

    音乐厅的声学设计


          上个世纪中,人们根据音乐特性的不同,逐渐将音乐厅从歌剧院中分离出来。

      而在此前,音乐会一般是在有舞台的歌剧院中演出,因为舞台可以满足舞台布景和作品多样化的需求。

      但是,由于高大的舞台空间会造成声能的损失,使得举办音乐会时不得不在剧院舞台上加装音乐反射罩。尽管这些音乐反射罩重量大,组装难,造价高,但它的出现为音乐厅的诞生做出了很大的贡献。各国建筑声学的专家开始依据发射罩对声音控制的原理,相继设计了各种特色的音乐厅。

      小编就带大家来详细了解一下

      世界顶级音乐厅的声学设计,为什么柏林爱乐交响乐厅,至今仍作为音乐厅建筑的典范?

      著名声学设计师L.Cremer在设计柏林爱乐交响乐厅时享有很大的决定权,比如他自主采用梯田式的观众席布局,以及对观众厅的内部形态、空间体型、装饰图案及构造。

      对于该厅的设计,L.Cremer继承了二十世纪初赛宾室内声学的研究成果,并应用了学院对于室内声学的研发成果。同时,还对于各种音质评价参数进行了仔细研究。到上世纪五十年代,L.Cremer的研发成果首先在德国室内声学界得到应用。

      柏林爱乐交响乐厅的主要特点如下:

      ● 这种特别的梯田状的观众席布局(统称为“温伯格挡板”),增强了听众获得的早期反射声。这种形式在观众厅还是首次使用,以前只是在乐师附近安装过反射体。这种安装音乐反射罩或是在交响乐队周围使用反射体的情况,普遍出现在20世纪初的欧美音乐厅。

      ● 观众厅内部形态通过彼此面对的“温伯格挡板”提供二次反射声。

      ● 吊顶的特殊形状,以及其结构表面特性为后期反射声提供支持。

      该厅声学设计的成功之处在于:这种形式能够在早期反射声和后期反射声之间取得平衡,使每个座位都能获得较好的包围感。其平衡是通过控制早期反射声和后期反射声的分配而得到的。这个进步得益于缩尺实体模型能够将声阵列可视化和L.Cremer教授在礼堂音质这个领域的专业经验。L.Cremer教授曾说过,在法国尼斯阿波罗音乐厅的建设中,他之所以能够成功地把握因素,就是在于他完全掌控了对该厅的设计。并且,该厅还是首次使用梯田式设计的厅堂。

      值得一提的是,尼斯阿波罗音乐厅同样使用的是“温伯格挡板”设计。L.Cremer教授和R. Lamoral教授在对尼斯阿波罗音乐厅的设计中,依旧采用有益于音质的内部形态、空间体型、装饰构造等。该厅的音质设计是基于计算机模型,这是基于有限元法所建的计算机摸型。

      计算机模型向我们展示了早期反射声,寻求进行早期反射声与后期反射声之间的平衡,从而获得良好音质的声场,该音乐厅具有多功能性,配有舞台,作为音乐会演出时需要安装音乐反射罩。并且这还是一个可以容纳2500座的大厅,观众厅进深50米,前面提到的柏林爱乐交响乐厅观众厅进深仅30米。

      该厅的主要特点如下:

      ● 装置错落有致的“温伯格挡板”;

      ● 波浪型的吊顶板;

      ● 靠近舞台的墙有以Lamoral,Cremer, Futterer三人名字缩写命名的LCF侧向反射扩散体(LCF结构)。

      所有这些措施能够加强早期反射声和后期侧向反射声,同时能够在早期反射和后期反射声之间实现平衡,从而获得好的音质。结果和柏林爱乐交响乐厅一样,这个音乐厅把听众包围在声场中。该厅的设计表明即使内部形态有所不同,也同样可以获得与柏林爱乐交响乐厅有着同样出色的声学效果。

      为何阿波罗音乐厅没有被复制?

      阿波罗音乐厅建于上个世纪80年代,那是个多功能厅建筑结束的时代。确实,今天已进入剧院和专用的音乐厅区分设计的时期,柏林爱乐交响乐厅证明了专用的音乐厅要比多功能厅更适合音乐会演出,特别是与那些多功能性依赖于沉重的、不易操作的音乐罩的多功能厅相比。阿波罗大厅的独特之处在于,其在设计之初就把其功能定位在以音乐会使用为主,兼顾歌剧演出,而不是反过来考虑。

      正因为如此,柏林爱乐交响乐厅仍作为音乐厅设计的参考范例。不仅因为它作为专用的音乐厅,而且还因为它的建筑风格。

      为什么没有其他形状的音乐厅出现?

      这主要归因于设计团队对声反射和厅堂空间形态之间的平衡无法控制。目前应用于音乐厅的框架设计仍沿用上世纪60年代的方法,一次又一次地使用缩尺模型,没有多大的进步。缩尺模型实验带有一定的局限性,因为它不能与设计方案同步更新。在表现形式上,它不能够将反射声波的形式和声波的传播过程通过可视化反映来。

      声学设计师和建筑师之间不能良好地沟通仍是目前音乐厅设计中普遍存在的问题,即使是缩尺实体模型也不能增进他们之间的沟通。

      但是必须承认,建筑领域所有设计工作都必须遵循相关规范进行。这些规范往往来源于对已有建筑经验的总结归纳(但这从某种角度上也限制了革新和突破的发展),使业主在是否采用创新设计的问题上感到困扰。这是可以理解的,但我们也应该注意到,遵循规范进行设计的方式,其结果往往缺乏新意,效果通常难以令人满意。

      音乐厅设计体系及建设中令人遗憾的因素

      一些质量规范的限制,以及业主对于革新缺乏信心,使得设计师往往采用模仿已有的厅堂的设计以避免犯错,满足于复制已有厅堂而不是探寻厅堂真正的使用需要。

      在过去的三十年间,R. Lamoral教授成功地开发出能够准确模拟厅堂音质的声学计算机软件。当然这还要通过正确使用和操作才能保证模拟结果的准确性。

      在目前厅堂设计市场上,音乐厅音质设计的创新是没有地位的,人们更容易接受建筑设计上的创新。

      即使建筑师部分或全部效仿柏林爱乐音乐厅的布局设计,由于建筑师和声学设计师沟通的障碍和分割,也有可能产生令人失望的音质效果。

      因为那些效仿的厅堂只是建筑元素的累加,并未真正理解所研究的厅堂的声学本质。效仿建筑方案不能在早期反射声和后期反射声之间获得平衡,因此不能满足每一位听众的音质要求。在此就不再赘述这些厅堂,但是专业人士和业主在近半个世纪的时间内,都遇到过这种工作方式所带来的失望和挫折。

      怎样控制剧院与音乐厅的声场?

      良好声场是通过早期反射声和后期反射声之间的平衡得到的。但问题是该怎样保证这种平衡呢?

      那就有必要控制反射到墙体的波形。这些波形必须被鉴别并通过对墙面整体形状和饰面图案设计加以控制。

      近几年来,美国出现了对波形定性化的分析方法。在此基础上,我们可以通过计算机模型,将定性化分析进一步发展为定量分析法。根据已经开发的厅堂声学模拟软件,可以将从各个表面反射的列阵波的整个轨迹反映出来。

      计算机工具有很大的优势在于它的灵活性,而且提供了缩尺实体模型不能测量的大量的信息。通过计算机模型,声学设计师和建筑师之间建立起直观良好的沟通,同时也有助于消除业主的顾虑。

      我们不得不注意到,在过去30年中,通过对大量音乐厅音质声学参数的测量,证明了计算机模型的应用的准确性。但遗憾的是,这种设计方法几乎很少被应用。

      我们也可以注意到,几乎所有的歌剧院和音乐厅的业主首要的要求就是获取最佳的混响时间。但我们应该知道,最佳的混响时间是通过控制反射声的过程来实现,这个顺序不能对调。

      怎样控制反射声的过程?

      鉴于观众厅的尺度、形式、材料、观众厅布局和乐队之间的相互作用,以及在厅堂中声音传播的特性,在演艺建筑的设计中,声学设计师应该扮演引导者的角色。

      声学设计师应该控制墙体反射的波形。而且需要声学设计师和建筑师一起制定详细的墙体处理方案,这样在建筑师每次做出形状或材料的选择后,声学设计师都能够用声学语言将修改的结果表达出来。通过这种方式,建筑师才能够设计出具有良好音质的厅堂。

      因此,通过这一互动过程,就可以确定墙体的尺度和方位及构造,把握围护结构的处理,观众厅的分割墙,吊顶的形式,整体内部形态,尤其要控制围护结构材质及其构造的声学响应,把握座椅的形状及声学特性。

      未来我们会感受到不同形式的音乐厅吗?

      在厅堂的整个设计过程中,建筑设计和声学设计应该是完全融合在一起的。但是实现的方法、途径,特别是这方面的经验很难在声学设计师和建筑师中得到一致同意,而且很难打消那些恪守音乐厅建筑规范的业主的顾虑。

      因此,只有当业主们采纳新的建设意见的时候,音乐厅的形式才会有新的发展,而不是效仿已建的厅堂。

      诚然,与柏林爱乐音乐厅有着相同形状的音乐厅会有很好的未来。但是我们要意识到,复制既不能保证声学设计的成功,也不能满足本世纪内出现的新演出形式的需要。在对于音乐厅及剧院的声学设计中,专业人员应该注入更多的创新元素,以及投入更多的精力去谨慎细致的考察。


      相关问答:

      问:音乐厅有几种

      答:音乐厅有四种:1、鞋盒音乐厅(Shoebox);2、扇形音乐厅(Fan);3、竞技场/山谷梯田厅(Arena/Vineyard);4、马蹄形(Horse Shoe)

      演出场所的分类是听觉历史的变迁,从马蹄形剧场到鞋盒音乐厅,到扇形音乐厅和竞技场/山谷梯田厅的历程,是一段段动人心魄的演义。


      问:音乐厅中运用了什么声学原理?

      答:主要是混响和回声音乐厅是乐队演出的主要场所,除了专门为乐队服务的音乐厅外,歌剧院、大会堂、大教堂、演播大厅、电影院等都可以作为音乐厅使用。反映音乐厅质量的主要因素是混响。乐器停止发音后,声音并不马上消失,而是伴有余音的,即分贝数渐渐下降,这种现象称为混响,声学上把声音衰减60dB的时间称为混响时间。混响是由于声音在室内反射造成的

      音乐厅,是举行音乐会及音乐相关活动的场所,是人们感受音乐魅力的地方。通常是由音乐大厅和小剧场等组成,装潢典雅,布局合适。

      音乐厅设计要考虑很多因素,包括要追求光线明亮,照度合理。使观众能看得亲切等要求,世界上著名的音乐厅包括维也纳音乐厅、 悉尼歌剧院、中国国家大剧院等。同时很多音乐厅是当地的象征。

      在音乐艺术诸表现元素中,被提及多的就是有关色彩的表现元素。视-听联觉现象主要表现在音高与调性色彩、音色色彩与和声色彩等方面。调性色彩是作曲家们热衷的话题之一。研究发现,条形的色彩感可能与升降号的多寡有关。此外,乐器音色也常常被人们以色彩形容。如双簧管是绿色的,长笛是银色或蓝色的,小号是金黄色的,单簧管是玫瑰色的。和弦则与光亮度联系较多:大和弦是明亮的,小和弦是灰暗的。

      有时候和弦也和动感结合在一起:增三和弦是深呼吸般的扩张感,而减三和弦是蜷缩的。因此,音乐厅内部的色彩选择正确与否,是整个音乐厅设计过程中的一个重要环节,它与亲切感、温暖感和空间感等因素有关,将直接影响听众的主观感受。

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