樂器聲學(xué)系統(tǒng)和廳堂建筑聲學(xué)關(guān)系研究

1、 樂器聲學(xué)系統(tǒng)和廳堂建筑聲學(xué)關(guān)系研究 汪洋摘 要廳堂音樂演奏成功與否，不僅受樂器品質(zhì)的影響，演奏廳的環(huán)境狀況也同樣重要，樂器的聲學(xué)系統(tǒng)決定了樂器演奏的發(fā)聲特點(diǎn)，而廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)影響音樂的傳播效果，廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)對樂器樂音的影響是全方位的，建筑的結(jié)構(gòu)、建筑材料、舞臺(tái)布置、建筑選址等因素都會(huì)影響聽眾的音樂欣賞品質(zhì)。在介紹樂器聲學(xué)系統(tǒng)和廳堂建筑聲學(xué)的基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，分析樂器聲學(xué)系統(tǒng)和廳堂建筑聲學(xué)間的關(guān)系，探索優(yōu)化廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則和要點(diǎn)。Key樂器聲學(xué);廳堂建筑聲學(xué);聲學(xué)設(shè)計(jì)音樂兼具時(shí)間和空間兩種屬性，首先在時(shí)間上，音樂演奏的過程就是時(shí)間流動(dòng)的過程，缺乏時(shí)間屬性的音樂是不存在的，

2、所以音樂也被稱為“時(shí)間的藝術(shù)”，同時(shí)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(yīng)的聲場空間來匹配。例如，比較激越的進(jìn)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(xué)和廳堂建筑聲學(xué)是密切相關(guān)的。一、樂器聲學(xué)系統(tǒng)（一）樂器聲學(xué)系統(tǒng)組成樂器聲學(xué)是一門專門研究樂器發(fā)聲的科學(xué)，包括樂器發(fā)聲的原理，樂器的音質(zhì)，樂器的構(gòu)造等。從我國的角度，根據(jù)樂器的產(chǎn)生區(qū)域的不同，可將其分為西洋樂器和民族樂器;根據(jù)振動(dòng)體振動(dòng)機(jī)理的不同，可以把樂器分為弦鳴樂器、氣鳴樂器、

3、膜鳴樂器、體鳴樂器、電鳴樂器。樂器聲學(xué)系統(tǒng)是對樂器進(jìn)行分解歸類而形成的體系。樂器聲學(xué)系統(tǒng)普遍包括五大部分，第一是振動(dòng)系統(tǒng)，振動(dòng)系統(tǒng)是指樂器中能夠產(chǎn)生振動(dòng)的構(gòu)件，它是樂器發(fā)聲的基礎(chǔ)，例如吹奏樂器的簧片，彈撥樂器的琴弦等;第二是激勵(lì)系統(tǒng)，它是指能夠激發(fā)樂器振動(dòng)的物體，它與振動(dòng)系統(tǒng)相互配合，使樂器產(chǎn)生聲音，琴弓、琴鍵都是比較常見的激勵(lì)系統(tǒng)的組成部件;第三是傳導(dǎo)系統(tǒng)，傳導(dǎo)系統(tǒng)是連接振動(dòng)系統(tǒng)和共鳴系統(tǒng)的紐帶，它將振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的聲音，傳達(dá)到共鳴系統(tǒng)，從而使聲音通過共鳴系統(tǒng)傳播出去，例如二胡的琴碼，琵琶的弦枕等;第四是共鳴系統(tǒng)，即能夠快速的擴(kuò)散振動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生聲音的構(gòu)件，如鋼琴的音板等;第五是調(diào)控系統(tǒng)，樂器通過

4、調(diào)控系統(tǒng)對樂器的發(fā)聲性能進(jìn)行控制，使樂器發(fā)音或者不發(fā)音，并調(diào)節(jié)樂器音量等，例如吹管樂器的按孔、按鍵。（二）樂器聲學(xué)系統(tǒng)對樂器聲音特質(zhì)的影響從業(yè)多年且技藝嫻熟的資深音樂行業(yè)從業(yè)者僅僅通過聲音就可以分辨出樂器品質(zhì)的好壞，而決定著樂器的聲音品質(zhì)的正是樂器的聲學(xué)系統(tǒng)，通過樂器的聲學(xué)系統(tǒng)來認(rèn)識(shí)樂器的發(fā)聲機(jī)理，可以幫助我們準(zhǔn)確的分辨出樂器質(zhì)量的好壞，同時(shí)幫助我們找到影響樂器品質(zhì)的因素，從而制造出品質(zhì)上乘的樂器。影響樂器聲音品質(zhì)的因素主要有四個(gè)，即：音高、音色、音強(qiáng)、音值。首先與音高直接相關(guān)的是振動(dòng)系統(tǒng)，樂器振動(dòng)系統(tǒng)的尺寸大小、材料材質(zhì)、剛性張力等都會(huì)影響樂器的音高。能夠間接影響樂器音高的是激勵(lì)系統(tǒng)，這在管

5、弦樂器上的體現(xiàn)尤為突出，氣流強(qiáng)度作用于管弦樂器的激勵(lì)系統(tǒng)上，當(dāng)我們增加氣流的強(qiáng)度時(shí)，樂器的音高就會(huì)增加，當(dāng)我們減小氣流的強(qiáng)度時(shí)，樂器的音高就會(huì)減弱。其次，對樂器的音色來說，五大樂器聲學(xué)系統(tǒng)都會(huì)影響樂器的音色，但是最為關(guān)鍵的系統(tǒng)是振動(dòng)系統(tǒng)和共鳴系統(tǒng)。振動(dòng)系統(tǒng)對音色的影響主要體現(xiàn)在振動(dòng)系統(tǒng)的材質(zhì)上，而共鳴系統(tǒng)的材料材質(zhì)、形狀結(jié)構(gòu)、制作工藝水平等因素都對樂器的音色產(chǎn)生影響。調(diào)控系統(tǒng)的影響則是全方位的，對各個(gè)因素都有影響，可以說樂器的聲學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的任何變化，都會(huì)在樂器的音響性能上直接體現(xiàn)出來。二、樂器聲學(xué)系統(tǒng)與廳堂建筑聲學(xué)的關(guān)系研究廳堂建筑聲學(xué)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(xué)，包

6、括廳堂環(huán)境下音質(zhì)的傳播和噪音的控制等內(nèi)容。研究廳堂建筑聲學(xué)的目的就是為了在室內(nèi)樂器演奏時(shí)獲得好的音樂傳播品質(zhì)效果，因此，樂器聲學(xué)系統(tǒng)與廳堂建筑聲學(xué)的關(guān)系更多的體現(xiàn)在樂器聲學(xué)系統(tǒng)在廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的應(yīng)用上。（一）樂器聲學(xué)助力廳堂建筑聲學(xué)發(fā)展廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)需要具有專門的建筑知識(shí)、聲樂知識(shí)的人一起參與，這樣才能保證廳堂建筑在符合建筑施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，滿足廳堂樂器表演的聲音品質(zhì)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(chǔ)上完成的。當(dāng)前我國廳堂建筑設(shè)計(jì)施工實(shí)踐中出現(xiàn)很多問題，這主要是由于我國聲樂行業(yè)發(fā)展的起步比較晚，加上我國現(xiàn)行教育體制下，不管是小學(xué)、初中還是高中，甚至

7、是大學(xué)階段，對聲樂教學(xué)的深度和廣度都十分有限，缺少專業(yè)的聲樂人才使得我國建筑設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)廳堂建筑音樂廳時(shí)由于自身缺乏聲樂方面的知識(shí)，又沒有專業(yè)的聲樂家協(xié)助，使他們在設(shè)計(jì)時(shí)對設(shè)計(jì)方案中涉及聲音的細(xì)節(jié)很難完全的把控，影響廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的效果。未來，我國的樂器聲學(xué)和廳堂建筑聲學(xué)應(yīng)當(dāng)是共同發(fā)展的，一方面要注重對我國聲樂人才的培養(yǎng)，另一方面要引導(dǎo)聲樂人才加入到廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的隊(duì)伍中來，推動(dòng)我國廳堂建筑聲學(xué)發(fā)展。（二）廳堂建筑聲學(xué)發(fā)展有利于增加我國樂器聲學(xué)人才數(shù)量廳堂建筑聲學(xué)對我國樂器聲學(xué)人才培養(yǎng)的激勵(lì)作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，我國廳堂建筑聲學(xué)的發(fā)展，可以吸引一些國際上的聲樂家來參與我國廳堂建

8、筑聲學(xué)設(shè)計(jì)，為我國培養(yǎng)本土化的優(yōu)秀器樂人才;其次，可以吸引年輕一代接受專業(yè)的聲樂知識(shí)學(xué)習(xí)，越來越多的優(yōu)秀聲樂家的產(chǎn)生，自然會(huì)帶動(dòng)我國樂器聲學(xué)的發(fā)展;最后，廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)方案必須在實(shí)踐中才能確定實(shí)際效果，這些實(shí)踐為參與設(shè)計(jì)的樂器聲學(xué)人才提供了更多學(xué)習(xí)、修正機(jī)會(huì)，只有在實(shí)踐中，他們才能夠驗(yàn)證某個(gè)建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)方案對樂器樂音的傳播作用是正向的還是反向的，而這個(gè)實(shí)踐的過程本身就是一個(gè)樂器人才成長的過程。（三）樂器聲學(xué)知識(shí)貫穿于廳堂建筑設(shè)計(jì)、建設(shè)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(zhì)，需要在廳堂建筑設(shè)計(jì)、建設(shè)的全過程，著重考慮樂器聲學(xué)演奏的要求。比如，廳堂建筑的頂棚在設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)當(dāng)

9、考慮對樂器樂音的反射作用，樂器的樂音包括直達(dá)聲、反射聲，直達(dá)聲是指樂器樂音通過空氣直接傳播到聽眾的耳中，而不經(jīng)過其他媒介的傳播，而反射聲則是經(jīng)由墻壁等媒介反射的聲音，反射聲會(huì)經(jīng)過廳堂建筑內(nèi)的墻壁、頂棚等進(jìn)行一次或者多次的反射，再進(jìn)入到聽眾的耳朵中，因此，在施工時(shí)通過對頂棚高度、墻面厚度、結(jié)構(gòu)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以保證樂器樂音的音高和音色等，產(chǎn)生更加立體、環(huán)繞、更加豐滿的聽音效果。如果沒有考慮反射音等因素，就會(huì)影響樂器樂音的傳播路徑，影響聽眾的感官體驗(yàn)。（四）樂器聲學(xué)和廳堂建筑聲學(xué)共同推進(jìn)我國社會(huì)主義文化事業(yè)發(fā)展國際上有很多與藝術(shù)有關(guān)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?yàn)槠洫?dú)有的藝

10、術(shù)屬性，得到很多的社會(huì)關(guān)注，從而獲得了更多的經(jīng)濟(jì)、政治價(jià)值和功能。建設(shè)一些音樂廳、歌劇院等廳堂建筑不僅能夠體現(xiàn)一個(gè)國家、地區(qū)的建筑水平，更能夠?yàn)槿罕娞峁┮粋€(gè)滿足精神文化需求的場所。而我國當(dāng)前一些音樂廳堂建筑也已經(jīng)成為社會(huì)傳播文化藝術(shù)，群眾陶冶精神情操的重要場所，建筑藝術(shù)與音樂藝術(shù)的疊加，為聽眾提供了一個(gè)用眼睛看、用耳朵聽的藝術(shù)欣賞品鑒經(jīng)歷，有利于中國特色社會(huì)主義文化事業(yè)的大發(fā)展。三、廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)要求廳堂建筑是樂器演奏的重要場所，聽音質(zhì)量是衡量一個(gè)廳堂建筑建設(shè)的成功與否的關(guān)鍵因素，在廳堂建筑的設(shè)計(jì)初期，就需要將聲學(xué)研究納入到設(shè)計(jì)方案中，在建設(shè)過程中考慮到聽音效果，對建筑材料的選擇、建筑結(jié)構(gòu)等

11、都要做到及時(shí)評估優(yōu)化，以確保整個(gè)廳堂建筑的聽音質(zhì)量。在實(shí)踐中廳堂建筑在設(shè)計(jì)上主要有以下幾個(gè)要點(diǎn)。（一）廳堂建筑室外噪音的控制廳堂建筑對室內(nèi)、室外的噪音控制要求是極高的，即使是很小的噪音也會(huì)嚴(yán)重影響聽眾的聽音體驗(yàn)，在實(shí)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(guī)避和減少建筑室外噪音的有效手段，在選址時(shí)，廳堂建筑應(yīng)當(dāng)首先考慮遠(yuǎn)離鬧市的郊區(qū)，一方面，郊區(qū)工業(yè)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(gè)相對比較安靜的室外環(huán)境，在選址前要對周圍的噪音狀況進(jìn)行監(jiān)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(xiàng)比較高雅的活動(dòng)，而郊

12、區(qū)的空氣質(zhì)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(jìn)行藝術(shù)性的創(chuàng)作，而市區(qū)建筑往往要符合比較嚴(yán)格的城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，在廳堂建筑結(jié)構(gòu)上失去更多的可能性。在現(xiàn)實(shí)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(qū)。2. 廳堂建筑材料的選擇廳堂建筑控制室外噪音的另一個(gè)有效手段就是使用隔音材料。如果一個(gè)廳堂建筑在選址時(shí)沒能有效的規(guī)避噪音源，那么就可以在建筑材料上下功夫，當(dāng)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(shí)也應(yīng)當(dāng)按照隔音效果的高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，也可采用通過實(shí)驗(yàn)對比不同隔音材料隔音效果的方法

13、，選擇最合適的隔音建筑材料。通過選址時(shí)的提前謀劃以及隔音材料的補(bǔ)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(nèi)部音質(zhì)的設(shè)計(jì)消除了外部噪音對聽音品質(zhì)的影響，還應(yīng)當(dāng)關(guān)注廳堂建筑內(nèi)部的音質(zhì)設(shè)計(jì)，廳堂建筑內(nèi)部因素對聽音品質(zhì)的影響過程比較復(fù)雜，包括廳堂建筑的容積因素、每座容積、舞臺(tái)聲場條件等多個(gè)因素，而對這些因素的控制，就要發(fā)揮樂器聲學(xué)和廳堂建筑聲學(xué)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(zhì)廳堂建筑的容積也就是廳堂建筑的大小會(huì)影響樂器演奏的聲音品質(zhì)，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(dòng)需要相對較大的表演空

14、間，小型的音樂演奏活動(dòng)就需要相對較小的演奏廳。除了從表演樂隊(duì)人數(shù)的多少上來決定音樂演奏廳的大小外，還需要根據(jù)樂器的特點(diǎn)進(jìn)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(shí)候雖然樂隊(duì)的表演者的人數(shù)不多，屬于小型的樂隊(duì)演出活動(dòng)，但是也需要一個(gè)相對較大的表演空間。2. 每座容積影響廳堂建筑聲場環(huán)境的控制廳堂建筑的每座容積是指建筑空間與建筑內(nèi)座位數(shù)的比值，用每個(gè)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(nèi)的座位數(shù)越少，每座容積值越小，表示建筑內(nèi)的座位數(shù)越多。座位的數(shù)量直接決定了可以同時(shí)欣賞音樂演出的觀眾數(shù)量，在廳堂建筑演出活動(dòng)中，每一個(gè)觀眾在本質(zhì)上都是

15、一個(gè)“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(qiáng)，影響演湊的混響時(shí)間的能力也就越強(qiáng)，如果一個(gè)廳堂建筑的每座容積值與正常水平差距較大，就會(huì)導(dǎo)致演奏廳的聲場環(huán)境失控，最終影響整個(gè)音樂欣賞的效果。因此，不同規(guī)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(tái)聲場條件影響廳堂建筑內(nèi)部音質(zhì)廳堂建筑的舞臺(tái)聲場環(huán)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(nèi)部音質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要著重考慮以下因素：首先，廳堂建筑內(nèi)表演舞臺(tái)的聲場分布應(yīng)當(dāng)均勻，避免產(chǎn)生顫動(dòng)或者回聲;其次，廳堂建筑表演舞臺(tái)的地面和墻面要更加堅(jiān)實(shí)一些，避免對表演過程中產(chǎn)生的低頻音

16、樂進(jìn)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(tái)反射板的位置，在表演時(shí)，也可以根據(jù)表演舞臺(tái)反射板的位置進(jìn)行列隊(duì)。如果是獨(dú)奏，為了使全場都能接收的聲音，就需要獨(dú)奏者在有反射板的位置進(jìn)行表演，充分利用反射板使演奏的直達(dá)音和反射音的比例保持在一個(gè)合理范圍內(nèi)，這樣，觀眾就不會(huì)因?yàn)殡x舞臺(tái)距離的不同，而獲得不同的聽樂效果。我國是世界上公認(rèn)的樂器生產(chǎn)大國和建筑大國，但是生產(chǎn)的樂器基本上以品質(zhì)一般、價(jià)格低廉為主要特征，很難生產(chǎn)出能夠得到國際認(rèn)可的高品質(zhì)樂器，同時(shí)我國的建筑業(yè)雖然發(fā)達(dá)，但是音樂廳堂建筑卻是短板。樂器聲學(xué)系統(tǒng)和廳堂建筑聲學(xué)具有內(nèi)在的相關(guān)性，兩者的相互碰撞，能夠給聽眾

17、帶來視覺和聽覺上的雙重體驗(yàn)和滿足。同時(shí)也應(yīng)當(dāng)看到，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，社會(huì)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(fā)展，除了進(jìn)行常規(guī)的樂器演奏演出，還可以進(jìn)行其他類型的集體活動(dòng)，因此對廳堂建筑的聲學(xué)設(shè)計(jì)要求也越來越高。所以在未來，不管是樂器聲學(xué)還是廳堂建筑聲學(xué)都應(yīng)當(dāng)適應(yīng)社會(huì)變化，從控制噪音、優(yōu)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(yàn)的廳堂建筑，相信只要我們重視起來，我國的樂器聲學(xué)和廳堂建筑聲學(xué)都能夠得到較大的提升。Reference：1 黃晶.廳堂建筑設(shè)計(jì)中音樂聲學(xué)的應(yīng)用J.沈陽建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2012（01）.2 樂意，趙其昌，沈勇，孫廣榮，楊小軍.大型廳堂的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)方法研究J.南京大學(xué)學(xué)