楊志剛

【摘? ? 要】 對(duì)波士頓交響樂(lè)廳進(jìn)行聲場(chǎng)模擬分析，并剖析其聲場(chǎng)特點(diǎn)和觀眾席聽(tīng)感。

【關(guān)鍵詞】 波士頓交響樂(lè)廳;聲場(chǎng)模擬;豐滿度;親切度;舞臺(tái)擴(kuò)散度;舞臺(tái)支持度;聽(tīng)感分析

文章編號(hào)： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.12.007

波士頓交響樂(lè)廳位于美國(guó)馬薩諸塞州波士頓市內(nèi)，于1900年10月15日落成，在1999年被指定為美國(guó)的國(guó)家歷史地標(biāo)，也是波士頓的標(biāo)志性建筑。建造時(shí)便有意識(shí)地運(yùn)用聲學(xué)原理指導(dǎo)音樂(lè)廳的設(shè)計(jì)，聘請(qǐng)哈佛大學(xué)物理學(xué)助理教授塞賓為聲學(xué)顧問(wèn)。因此，波士頓交響樂(lè)廳是最早運(yùn)用現(xiàn)代聲學(xué)原理設(shè)計(jì)的音樂(lè)廳，從聲學(xué)上講，波士頓交響樂(lè)廳是世界上三大音樂(lè)廳之一，在是美國(guó)的最好的音樂(lè)廳中也受到青睞之。從開(kāi)館之日起，這座交響樂(lè)廳就因其活潑的音響效果而廣受贊譽(yù)，被譽(yù)為優(yōu)美動(dòng)聽(tīng)的古典音樂(lè)會(huì)場(chǎng)館之一，目前是波士頓交響樂(lè)團(tuán)與波士頓流行樂(lè)團(tuán)的駐地。

波士頓交響樂(lè)廳以第二次世界大戰(zhàn)中被毀的萊比錫音樂(lè)廳為原型建造，與阿姆斯特丹音樂(lè)廳和維也納金色大廳一樣，外形為狹長(zhǎng)而高挑的“鞋盒”形，見(jiàn)圖1。當(dāng)踏入交響樂(lè)廳，首先便會(huì)看到裝有一排鍍金風(fēng)管的管風(fēng)琴（4 800管）舞臺(tái)后墻。不同深度的灰色和奶黃色油漆、鍍金的眺臺(tái)欄板、紅色的眺臺(tái)扶手、黑色的座椅和紅色的地毯等元素使大廳具有19世紀(jì)中葉的建筑風(fēng)格。16尊希臘和羅馬塑像復(fù)制品排列在大廳的墻上，以印證波士頓廣為人知的“美洲的雅典”的稱(chēng)號(hào)。值得一提的是，音樂(lè)廳的舞臺(tái)上鐫刻著貝多芬的名字，他是唯一一位被所有理事一致同意將其名字鐫刻在交響樂(lè)大廳里的音樂(lè)家。

世界上一些著名的樂(lè)隊(duì)指揮、獨(dú)奏家和評(píng)論家對(duì)交響樂(lè)廳的評(píng)價(jià)如下頗高，如：

米特羅普洛斯評(píng)說(shuō)：“波士頓交響樂(lè)廳音質(zhì)良好。”

蒙特說(shuō)：“波士頓交響樂(lè)廳我非常非常喜歡。”

奧曼迪和喬治塞爾都認(rèn)為“波士頓交響樂(lè)廳是世界上最佳音樂(lè)廳之一。”

明希和艾薩克斯丹恩認(rèn)為“波士頓交響樂(lè)廳是優(yōu)秀的。”

博爾特寫(xiě)到：“波士頓交響樂(lè)廳是我們理想的大廳。”

賴納說(shuō)：“波士頓交響樂(lè)廳和維也納金色大廳是兩個(gè)最好的大廳?！?/p>

瓦爾特說(shuō)：“波士頓交響樂(lè)廳很好，比卡內(nèi)基音樂(lè)廳更活躍?！?/p>

指揮家卡拉揚(yáng)在將波士頓交響樂(lè)廳與維也納金色大廳進(jìn)行比較時(shí)表示，“對(duì)很多音樂(lè)而言，它甚至更好……因?yàn)樗幕祉憰r(shí)間稍低?！?/p>

1? 交響樂(lè)廳基本概況

交響樂(lè)季時(shí)，波士頓交響樂(lè)廳能容納2 625人;流行樂(lè)季時(shí)，能容納2 371人，舉行宴會(huì)時(shí)，能容納800人。廳內(nèi)長(zhǎng)、寬、高分別為39 m、22.9 m、18.6 m，體積為18 750 m3，每座容積為7.14 m3/座，安裝座椅的地板面積1 056 m2;交響樂(lè)季時(shí)，每個(gè)座椅占地面積為0.40 m2/座。音樂(lè)廳的平面、剖面圖及照片見(jiàn)圖2～圖5。

波士頓交響樂(lè)廳各界面所用的材料如下。

頂部：鋼板網(wǎng)抹灰。

墻面：30%為鋼板網(wǎng)抹灰，50%為砌筑墻抹灰，20%為13 mm～25 mm厚木材。

眺臺(tái)：欄板為鏤空的鑄鐵花格柵。

地面：池座地面為平的混凝土黏貼木地板;冬季音樂(lè)會(huì)時(shí)，臨時(shí)安裝起坡的地面，用1.9 cm厚木板鋪在由角鋼支撐的10 cm×10 cm木楞上，地板的空腔深度由前座的零到后排的1.52 m;樓座地面是混凝土鋪木地板;走道鋪地毯。所有舞臺(tái)地面均鋪3.8 cm厚木板，下有很大空腔，上面另鋪1.9 cm厚木板。

舞臺(tái)反聲罩：大部分表面包括平頂均是1.3 cm厚、0.91 m2的木格鑲板，其框架為2.5 cm厚和15.2 cm寬。舞臺(tái)地面以上約4.3 m高的墻面鑲板厚2.5 cm。

座椅：靠背前后和座墊面均為毛氈上包覆黑色皮革，座墊下面及扶手均為實(shí)木。

2? 聲場(chǎng)模擬分析

2.1? 建立準(zhǔn)確的三維計(jì)算機(jī)模型

計(jì)算機(jī)模擬軟件采用ODEON，版本為14.00Combined。為了能準(zhǔn)確地找出波士頓交響樂(lè)廳形體方面的優(yōu)勢(shì)，筆者所在的團(tuán)隊(duì)盡最大可能地把各個(gè)主要的形體都建立完整（由于雕塑太復(fù)雜，是通過(guò)提高雕塑面的擴(kuò)散系數(shù)來(lái)達(dá)到聲學(xué)要求），盡量減少對(duì)音質(zhì)參量模擬精度的影響。圖6和圖7為波士頓交響樂(lè)廳計(jì)算機(jī)模型圖，共建立了4 977個(gè)面。

聲源設(shè)置在舞臺(tái)邊緣向內(nèi)3 m的中心線上，離舞臺(tái)地面1.5 m。在觀眾席中共設(shè)置了22個(gè)測(cè)點(diǎn)，均離地面1.2 m高，聲源和測(cè)點(diǎn)分布見(jiàn)圖8。首先，根據(jù)相關(guān)資料確定各個(gè)界面的吸聲系數(shù)，然后適當(dāng)調(diào)整吸聲系數(shù)，使計(jì)算機(jī)混響時(shí)間T30的模擬結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本接近，然后相應(yīng)地模擬出其他聲學(xué)參量（EDT、C80、G、LF、IACC、ST1等）。

2.2? 計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果匯總

波士頓交響樂(lè)廳的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)絕大多數(shù)取自白瑞納克著的《音樂(lè)廳和歌劇院》第二版[2]，并和其推薦值進(jìn)行了比較。音樂(lè)廳模擬值、實(shí)測(cè)值和推薦值的對(duì)比表見(jiàn)表1。

2.3? 聲學(xué)參量的彩色網(wǎng)格圖

波士頓交響樂(lè)廳計(jì)算機(jī)模擬的聲學(xué)參量彩色網(wǎng)格圖見(jiàn)圖9～圖14。

2.4? 代表測(cè)點(diǎn)的反射聲序列

反射聲紋理能夠很好地反映音樂(lè)廳的音質(zhì)效果，圖15～圖20列出了池座、側(cè)眺臺(tái)、二層樓座以及三層樓座代表測(cè)點(diǎn)的反射聲序列（最多反射次數(shù)為4）。從反射聲序列可以看出池座的反射聲最多，其次是三層樓座，最少的是二層樓座。二層樓座80 ms以后的反射聲比較少。

3? 波士頓交響樂(lè)廳的聲場(chǎng)特點(diǎn)

三大音樂(lè)廳聲學(xué)參量數(shù)據(jù)的對(duì)比見(jiàn)表2，從中可以看出波士頓交響樂(lè)廳與阿姆斯特丹音樂(lè)廳體量相當(dāng)，均比維也納金色大廳規(guī)模要大一些。雖然波士頓交響樂(lè)廳和阿姆斯特丹音樂(lè)廳體量相當(dāng)，但波士頓交響樂(lè)廳的座位數(shù)卻明顯比阿姆斯特丹音樂(lè)廳的座位數(shù)要多。

3.1? 相對(duì)較低的豐滿度和較高的明晰度

從表2 可以看出，在三大音樂(lè)廳中，波士頓交響樂(lè)廳空、滿場(chǎng)RTmid和EDTmid都是最小的，相應(yīng)地明晰度就最高，但都在推薦范圍內(nèi)，混響感十分明顯。聲學(xué)家白瑞納克認(rèn)為：“只有在維也納金色大廳、阿姆斯特丹音樂(lè)廳、柏林音樂(lè)廳、蘇黎世的大音樂(lè)廳才有波士頓交響樂(lè)廳那種到達(dá)高峰的增漲過(guò)程和混響質(zhì)量。在此聽(tīng)音樂(lè)實(shí)在是一種享受”。指揮家卡拉揚(yáng)在將波士頓交響樂(lè)廳與維也納金色大廳進(jìn)行比較時(shí)表示：“對(duì)很多音樂(lè)而言，波士頓交響樂(lè)廳甚至更好，因?yàn)槠浠祉憰r(shí)間稍低?！?/p>

3.2? 較低的觀眾廳響度、低頻力度和較高的舞臺(tái)聲壓級(jí)、舞臺(tái)支持度

過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間，大家一直認(rèn)為大廳低頻混響與中頻混響之比決定大廳的低頻力度，近年研究表明，這樣的估量不對(duì)。Beranek[4]認(rèn)為：低頻125 Hz的G值減去中頻（500 Hz、1 kHz兩個(gè)倍頻帶）的G值之差（G125–G中頻）的低音比（bass index），才是重要的因素。從表3中可以看出，三大音樂(lè)廳中波士頓交響樂(lè)廳無(wú)論是空?qǐng)鲞€是滿場(chǎng)的Gmid和G125-Gmid都是最小的。響度偏低的原因主要是在相同的空間內(nèi)布置了較多的觀眾席，因而能量吸聲較多、響度自然就低了。低頻力度偏小的原因是20%墻面和舞臺(tái)反聲罩為13 mm～25 mm厚木材（面密度比較?。?，造成低頻吸收較多的緣故。

波士頓交響樂(lè)廳是三大廳中唯一建有分隔式舞臺(tái)空間（類(lèi)似音樂(lè)反聲罩）的大廳，由于舞臺(tái)空間比較小，沒(méi)有一件樂(lè)器與指揮臺(tái)之間距離在9.2 m以上。更重要的是，管風(fēng)琴下部的擴(kuò)散底面可以將聲能反射向演員。聲學(xué)測(cè)量（蓋德，1989和布拉德利，1994）表明，離樂(lè)隊(duì)中心邊上1 m的樂(lè)師發(fā)出的聲音經(jīng)大廳返回中心后那里的聲壓級(jí)，波士頓交響樂(lè)廳比維也納金色大廳低1 dB，比阿姆斯特丹音樂(lè)廳高4 dB。

也就是說(shuō)，在三大廳中，雖然波士頓交響樂(lè)廳觀眾廳的響度和低頻力度都比較小，但是由于音樂(lè)反聲罩的作用，其舞臺(tái)上的聲壓級(jí)和維也納金色大廳的相當(dāng)，比阿姆斯特丹音樂(lè)廳的還要高4 dB。波士頓交響樂(lè)廳的舞臺(tái)支持度ST1也是三大廳中最好的。

3.3? 較好的視在聲源寬度和較低的環(huán)繞感

空間感包括早期聲引致的視在聲源寬度（ASW）和混響聲引致的環(huán)繞感（LEV）。從表4可以看出，在三大音樂(lè)廳中，波士頓交響樂(lè)廳的視在聲源寬度ASW和維也納金色大廳的差不多，都比較大，但其環(huán)繞感卻是三個(gè)音樂(lè)廳中最小的。

環(huán)繞感（LEV）是根據(jù)白瑞納克的《音樂(lè)廳和歌劇院》（第二版）[2]數(shù)據(jù)利用LEV公式計(jì)算所得，而沒(méi)有直接采用《音樂(lè)廳的聲學(xué)質(zhì)量與廳堂形狀有關(guān)：鞋盒、環(huán)繞物等》[5]的數(shù)據(jù)，所以有一定的誤差，主要為了詳細(xì)分析LEV偏大的原因。從計(jì)算公式：計(jì)算公式中可以看出，LEV與后期中頻的響度、后期雙耳相關(guān)函數(shù)有關(guān)。從表5的計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出，三大音樂(lè)廳值相差并不大，所以，波士頓交響樂(lè)廳GLate值最小，直接導(dǎo)致環(huán)繞感（LEV）也最小。

3.4? 良好的親切感

親切感就是在大房間中聽(tīng)音樂(lè)卻有小房間的主觀感覺(jué)。白瑞納克將正廳池座中心位置的初始時(shí)延間隙ITDG用作親切感的量度。正廳池座中心位置定義為舞臺(tái)前沿和第一層眺臺(tái)欄板之間的半程位置（偏離中軸線1 m）。從圖22池座中心位置測(cè)點(diǎn)的反射聲序列可以看出，第一次反射聲來(lái)源于池座的側(cè)墻（見(jiàn)圖23），ITDG為28 ms，仍然不符合交響樂(lè)廳<25 ms的推薦值。波士頓交響樂(lè)廳寬度已經(jīng)比較窄了（僅約22.9 m），但實(shí)測(cè)值僅15 ms，聲稱(chēng)差僅0.015 m×340 m/s=5.1 m，估計(jì)是通過(guò)舞臺(tái)上樂(lè)譜架或座椅背板反射的。由于演出時(shí)，舞臺(tái)椅子上坐滿演奏人員，會(huì)部分或全部遮擋座椅背板或樂(lè)譜架。即使沒(méi)有遮擋，反射聲也會(huì)隨著樂(lè)隊(duì)的布置方式不同而或有或沒(méi)有。因此，真正演出時(shí)來(lái)自舞臺(tái)上樂(lè)譜架或座椅背板的反射聲是可有可無(wú)的，是個(gè)變量，無(wú)法定量設(shè)計(jì)。所以，在測(cè)量時(shí)建議適當(dāng)調(diào)整舞臺(tái)上樂(lè)譜架或座椅背板的角度，從而消除這些不是穩(wěn)態(tài)的反射聲。

3.5? 不均勻的擴(kuò)散性

Hann和Fricke曾經(jīng)通過(guò)相關(guān)研究得出以下結(jié)論：“評(píng)價(jià)為優(yōu)異與評(píng)價(jià)為良好或中等的音樂(lè)廳相比，表面擴(kuò)散性程度似乎是造成這種差別的重大原因”。逐一詳細(xì)地分析波士頓交響樂(lè)廳各界面的擴(kuò)散特性。整個(gè)頂部布滿凸出的裝飾線條（藻井格）起到很好的擴(kuò)散效果。眺臺(tái)是鏤空的鍍金金屬格柵（透空率約50%），起不到什么擴(kuò)散作用。側(cè)墻三層樓座以上側(cè)墻的擴(kuò)散效果比較好，尤其是16尊希臘和羅馬塑像復(fù)制品排列在墻上，使擴(kuò)散效果更加良好;除池座后墻增設(shè)QRD擴(kuò)散體，擴(kuò)散效果比較好外，池座和二層的墻面均比較平，擴(kuò)散效果并不好。舞臺(tái)區(qū)域的木格鑲板和管風(fēng)琴墻面的凹凸變化，使舞臺(tái)擴(kuò)散效果非常好。確切地說(shuō)，波士頓交響樂(lè)廳觀眾廳的下半段擴(kuò)散不好，上半段（包括頂部）擴(kuò)散良好，詳見(jiàn)圖24～圖27。

波士頓交響樂(lè)廳側(cè)墻總面積約為1 470 m2，池座和二層樓座沒(méi)做擴(kuò)散的面積約為460 m2，三層樓座以上做擴(kuò)散的側(cè)墻面積就是1 010 m2;全部做擴(kuò)散的頂棚面積約為1 100 m2。由于三層樓座側(cè)墻和頂棚都是高擴(kuò)散性，所以SDI=（1×1 010+1×1 110）/（1 470+1 100）=0.82。根據(jù)白瑞納克著的《音樂(lè)廳和歌劇院》第一版[1]和第二版[2]，維也納金色大廳的SDI為0.96，阿姆斯特丹音樂(lè)廳的擴(kuò)散性和維也納金色大廳一樣好，SDI也約為0.96。

4? 總體分析

綜上所述，波士頓交響樂(lè)廳混響時(shí)間比較合適（如果能再長(zhǎng)一點(diǎn)，也許會(huì)更好），能體會(huì)到那種到達(dá)高峰的增漲過(guò)程和混響質(zhì)量。相比較另外兩大音樂(lè)廳，波士頓交響樂(lè)廳的觀眾廳響度偏低，低頻力度也不足。由于舞臺(tái)區(qū)域呈樂(lè)罩形狀，演奏人員的舞臺(tái)支持度很好，且舞臺(tái)的聲壓級(jí)足夠高，親切感比較好。在空間感方面，波士頓交響樂(lè)廳有很好的視在聲源寬度，但環(huán)繞感沒(méi)有另外兩大頂級(jí)音樂(lè)廳明顯?？偟膩?lái)說(shuō)，波士頓交響樂(lè)廳非常適合演奏古典音樂(lè)會(huì)。

2017年6月16日，筆者曾在波士頓交響樂(lè)廳看過(guò)一場(chǎng)演出，演出內(nèi)容涉及美國(guó)作曲作詞家斯蒂芬·桑德海姆生平介紹及其作品，既有交響樂(lè)演奏，也有獨(dú)唱，還有使用擴(kuò)聲系統(tǒng)的個(gè)人生平介紹。交響樂(lè)廳上部墻面上共懸掛了9塊白色絲絨吸聲簾幕，且觀眾爆滿，估計(jì)滿場(chǎng)混響時(shí)間在1.6 s～1.7 s。因此，交響樂(lè)演奏時(shí)，聲音效果并不是十分豐滿，沒(méi)有想象中的那種到達(dá)高峰的增漲過(guò)程和混響質(zhì)量。但使用擴(kuò)聲系統(tǒng)的語(yǔ)言介紹部分聽(tīng)起來(lái)比較清晰，且具有一定的豐滿度，是清晰度和豐滿度的最佳折衷。

致謝：模型主體由金瑞參照相關(guān)圖紙和筆者現(xiàn)場(chǎng)實(shí)拍的照片來(lái)建立的，在此感謝她的辛勤工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]LEO BERANEK. CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES （First Edition）.

[2]LEO BERANEK. CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES （Second Edition）.

[3]王季卿. 音樂(lè)廳音質(zhì)設(shè)計(jì)進(jìn)展及問(wèn)題探討[J]. 聲學(xué)技術(shù)，2016，10.

[4] BeranekL.Concert hall design： Some considerations[C]//Interna-tional Symposium on Room Acoustics （ISRA） June 9-11，2013， Toronto. P002.

[5]Hidaka T， Nishihara N. Acoustical quality in concert halls as related to hall shape： shoebox， surround， and other[J]. Psychomusi-cology： Music， Mind， & Brain， 2005， 25（3）：240-252.