摘要：室內(nèi)音質(zhì)與聲學(xué)設(shè)計(jì)密不可分，音樂(lè)與相應(yīng)室內(nèi)環(huán)境的融合至關(guān)重要。音樂(lè)廳承載面向觀眾的實(shí)時(shí)表演，錄音棚用以記錄音響的載體制作，客觀聲學(xué)參量分析決定著它們是否符合使用要求，是進(jìn)行可行性修改的重要客觀依據(jù)。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)聲學(xué)；噪聲截?cái)喾?；脈沖法；計(jì)算機(jī)模擬

一、價(jià)值與意義

室內(nèi)音樂(lè)聲學(xué)，即研究房間音質(zhì)問(wèn)題的科學(xué)，主要討論的是從聲源發(fā)出的聲音在閉室內(nèi)的傳播情況，以及所形成的聲場(chǎng)及造成的聽感。常見的室內(nèi)音樂(lè)聲學(xué)環(huán)境有音樂(lè)廳、劇院、錄音棚等專注于音樂(lè)演出和音樂(lè)制作場(chǎng)所，還有會(huì)堂、禮堂、文化宮、廣播大廳、體育館等一些兼有音樂(lè)活動(dòng)的多功能用途室內(nèi)環(huán)境。其中，音樂(lè)廳是面向觀眾實(shí)時(shí)表演的室內(nèi)環(huán)境，錄音棚是用以記錄音響的載體制作，可見音樂(lè)廳和錄音棚在音樂(lè)的發(fā)展歷程中扮演了非常重要的角色，推動(dòng)了音樂(lè)的發(fā)展和音響的保留。

眾所周知，演員在戶外演出時(shí)是一個(gè)開放空間，除了地面，基本沒(méi)有聲音的反射。聽眾聽到的都是直達(dá)聲，當(dāng)演唱（奏）結(jié)束時(shí)，聲音就立即停止了，而在大教堂、音樂(lè)廳或會(huì)堂等任何大致上封閉的空間，聽眾聽到的是直達(dá)聲和大量反射聲，而房間的形狀、大小以及材質(zhì)的應(yīng)用決定著反射的數(shù)量、幅度和持續(xù)時(shí)間。每個(gè)特定的空間都會(huì)有自身特有的反射聲，反映了該空間的聲音特點(diǎn)。如此，音樂(lè)的藝術(shù)和聲學(xué)科學(xué)必須相互融合，因?yàn)橐魳?lè)的感覺(jué)絕不能與演出場(chǎng)所的音響傳播及音質(zhì)接受相分離，它能讓各種樂(lè)器與人聲形成完美的融合與平衡。

1690年，倫敦建造了世界第一個(gè)音樂(lè)廳。18世紀(jì)，德、法等許多國(guó)家都建造了音樂(lè)廳；19世紀(jì)，由于大型樂(lè)隊(duì)的建立，出現(xiàn)了1500～2000個(gè)座位的大型音樂(lè)廳，如1863年完成的舊波士頓音樂(lè)廳、1870年交付使用的奧地利的維也納音樂(lè)廳、1887年荷蘭的阿姆斯特丹音樂(lè)廳等一直被奉為經(jīng)典之作。時(shí)至今日，小型音樂(lè)廳有500或500以上座位，大型音樂(lè)廳有3000～4000以上座位，形狀構(gòu)建也多種多樣，有長(zhǎng)方形、扇形、橢圓形等。音樂(lè)廳一般不使用電聲系統(tǒng)，而是靠大廳的頂棚、墻壁和固定或不固定的反射板的作用來(lái)獲得充足的音量和良好的音質(zhì)。音樂(lè)廳的音質(zhì)是室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，所以它的建造和使用價(jià)值長(zhǎng)期以來(lái)是建筑師和聲學(xué)工作者合作的共同目標(biāo)。

錄音棚又叫錄音室，主要是進(jìn)行錄音和音樂(lè)制作的場(chǎng)所，聲學(xué)環(huán)境上要求在相對(duì)較小的空間中獲得可塑性很強(qiáng)的聲場(chǎng)環(huán)境，因此，錄音棚的聲學(xué)設(shè)計(jì)要嚴(yán)格規(guī)范，聲學(xué)要求主要是“語(yǔ)言清晰、可懂度高，其次是良好的豐滿度”。在主要使用條件下，要求錄音棚具有相應(yīng)于拾音要求的混響時(shí)間頻率特性，抑制影響拾音音質(zhì)的聲缺陷，如回聲、顫聲、低頻嗡聲等。在傳統(tǒng)的單聲道錄音工藝中，要求其混響時(shí)間接近優(yōu)質(zhì)的音樂(lè)廳，而在多聲道錄音工藝中，則要求混響時(shí)間較短些。錄音師不可避免地要與機(jī)器設(shè)備或監(jiān)聽環(huán)境的噪聲作斗爭(zhēng)，因此，做好錄音棚本身的聲學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)至關(guān)重要。對(duì)于錄音師或音樂(lè)制作人來(lái)說(shuō)，擁有模擬聲場(chǎng) 概念的聽覺(jué)能力的同時(shí)，知道環(huán)境聲場(chǎng)之優(yōu)勢(shì)及不足，從而在音樂(lè)錄音或制作時(shí)能夠在音響上給予修正。

二、歷史和現(xiàn)狀

有關(guān)室內(nèi)聲學(xué)方面的記載最早見于公元前一世紀(jì)維特魯威所著的《建筑十書》（Morgan譯，1960）。在中世紀(jì)，歐洲教堂采用大的內(nèi)部空間和吸聲系數(shù)低的墻面，產(chǎn)生長(zhǎng)混響聲，造成神秘的宗教氣氛。15～17世紀(jì)，歐洲修建的一些劇院，大多有環(huán)形包廂和排列至接近頂棚的臺(tái)階式座位，使混響時(shí)間適中，聲場(chǎng)分布也比較均勻。18～19世紀(jì)，自然科學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了理論聲學(xué)的發(fā)展。19世紀(jì)初，德國(guó)人弗里德利克·察拉迪（E.F. FreidrichChlaudi）的著作《聲學(xué)》（Acoustics），開始致力于解釋混響現(xiàn)象；1877年，英國(guó)物理學(xué)家威廉·瑞利（Lord John William Rayleigh，1842—1919年）發(fā)表巨著《聲學(xué)原理》（The Theory of Sound），聲學(xué)成為物理學(xué)中相對(duì)獨(dú)立的分支學(xué)科，拉開近代聲學(xué)的序幕。

在中國(guó)，關(guān)于室內(nèi)聲學(xué)理論和實(shí)踐的發(fā)展也取得了很大進(jìn)展。16世紀(jì)，中國(guó)建成著名的北京天壇皇穹宇，建有直徑65米的回音壁，可使微弱的聲音沿壁傳播一二百米。19世紀(jì)下半葉，西方聲學(xué)理論的研究成果開始傳入中國(guó)，如《聲學(xué)》等中譯本的出版，在我國(guó)近代物理學(xué)史和科學(xué)傳播史上占有重要的地位。1921年落成的清華大禮堂音響效果差，由于缺少物理學(xué)專門人才，只能依靠自然科學(xué)部教師和校內(nèi)工程師探索解決方案，自然很難切中問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，于是，物理學(xué)系最初的研究工作就此展開，逐步開啟近代室內(nèi)聲學(xué)在中國(guó)奠基的歷程。

三、參照的中外聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)

1980年，為適應(yīng)我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化建設(shè)的需要，加速聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的建立，提高聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平和應(yīng)用水平，加強(qiáng)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的聯(lián)系，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局批準(zhǔn)，全國(guó)聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)在馬大猷院士的直接領(lǐng)導(dǎo)下正式成立。聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)是進(jìn)行聲學(xué)相關(guān)研究的基礎(chǔ)，它的建立對(duì)于統(tǒng)一聲學(xué)名詞術(shù)語(yǔ)、聲學(xué)量和單位，促進(jìn)聲學(xué)主觀評(píng)價(jià)，為我國(guó)改善人居和工作聲學(xué)環(huán)境、改善廳堂音質(zhì)、規(guī)范吸聲和隔聲材料、控制各類噪聲源和傳播路徑、規(guī)范噪聲輻射量的測(cè)量和標(biāo)示、規(guī)范隔聲和消聲產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和聲學(xué)性能測(cè)量等方面奠定了基礎(chǔ)，使聲學(xué)的發(fā)展有標(biāo)可依。在室內(nèi)聲學(xué)方面，聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)混響時(shí)間、噪聲級(jí)、隔聲量等聲學(xué)量的實(shí)地測(cè)量方法和標(biāo)準(zhǔn)以及室內(nèi)聲學(xué)材料的規(guī)格、吸聲和隔聲性能方面都做出了規(guī)范，讓聲學(xué)工作者在設(shè)計(jì)和交流上有科學(xué)參照，促進(jìn)了室內(nèi)聲學(xué)的發(fā)展。本文參照的中外聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1.ISO 140-4：”Acoustics – Measurement of Sound Insulation in Buildings and of Building Elements - part 4： Field Measurements of Airborne Sound Insulation between Rooms”：

制定者：CEN members 制定時(shí)間：1988年8月15日。

2.ISO 717-1 Acoustics-Rating of sound insulation in buildings and of building elements part 1：Airborne sound insulation：

制定者：Technical Committee CEN/TC 126 制定時(shí)間：2011年7月15日修訂版。

3.GBJ 121-88 建筑隔聲評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：主要內(nèi)容是建筑物和建筑物構(gòu)件的空氣和撞擊聲隔聲測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)，轉(zhuǎn)換為單值評(píng)價(jià)量，以便于隔聲性能的相互比較和建筑隔聲設(shè)計(jì)，評(píng)價(jià)空氣聲隔聲的參考曲線特性。主編部門：首都規(guī)劃建設(shè)委員會(huì)辦公室 主要起草人：向斌南 施行日期：1988年12月1日。

4.GBJ 76-84 廳堂混響時(shí)間測(cè)量規(guī)范：主要目的是為統(tǒng)一廳堂混響時(shí)間的測(cè)量系統(tǒng)和測(cè)量方法，使不同單位測(cè)量的結(jié)果具備相互可比的統(tǒng)一基礎(chǔ)，特制定本規(guī)范。主要內(nèi)容包括測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)量方法和測(cè)量結(jié)果的表達(dá)。主要起草人：清華大學(xué) 譚恩慈 施行日期：1985年6月1日?！?/p>

四、研究方法、測(cè)量設(shè)備及工作原理

該課題主要運(yùn)用調(diào)查法，使用2270手持式分析儀進(jìn)行室內(nèi)測(cè)量、通過(guò)BZ5503、PULSE Reflex Type 8780等一系列數(shù)據(jù)分析軟件生成測(cè)量結(jié)果，得出技術(shù)性結(jié)論。其他方法還有：1、文獻(xiàn)資料研讀法。2、個(gè)案研究法。

（一）測(cè)量的目的及意義

通過(guò)測(cè)量，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的積累，運(yùn)用測(cè)得的反應(yīng)房間本身聲學(xué)特性的客觀參量來(lái)精確而客觀地描述聲場(chǎng)，為音質(zhì)研究提供客觀依據(jù)和方法。

（二）測(cè)量方法

1.噪聲截?cái)喾?/p>

圖1就是這項(xiàng)任務(wù)的典型配置，配置中包括一個(gè)無(wú)指向型聲源（發(fā)出粉紅噪聲 ）、一個(gè)功率放大器、一個(gè)2270主機(jī)和用來(lái)出報(bào)告的PC機(jī)一臺(tái)。

2.脈沖測(cè)量法

2270K001系統(tǒng)進(jìn)行脈沖法測(cè)量時(shí)僅需要攜帶圖1中的2270主機(jī)，外加脈沖聲源和一個(gè)三腳架。脈沖響應(yīng)可用脈沖聲源（比如發(fā)令槍、氣球、電火花或其他能產(chǎn)生足夠頻率寬度和能量的聲源）直接進(jìn)行觸發(fā)測(cè)量。測(cè)量前，使用試觸發(fā)聲源的方式設(shè)置主機(jī)待觸發(fā)聲壓級(jí)，按需要通常將觸發(fā)聲壓級(jí)設(shè)置為80dB。

（三）工作原理

測(cè)量時(shí)，聲源多次激發(fā)取樣是為了提高測(cè)量精度，減少測(cè)量誤差。為了防止外部噪聲的干擾，對(duì)測(cè)量時(shí)間的選擇也尤其重要，應(yīng)選擇在適當(dāng)時(shí)間進(jìn)行，例如下班后人流量少的時(shí)間、周圍沒(méi)有工程作業(yè)的聲音等。音樂(lè)廳中舞臺(tái)和觀眾區(qū)燈光全部打開，出入口門緊閉分滿場(chǎng)和空?qǐng)鰞纱螠y(cè)量，錄音棚中燈光和空調(diào)系統(tǒng)打開，門緊閉，電腦以及相關(guān)設(shè)備處于正常工作狀態(tài)。

1.混響時(shí)間

RT是描述一個(gè)房間或空間聲學(xué)質(zhì)量最重要的參數(shù)之一，進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通常要在滿場(chǎng)和空?qǐng)鰞煞N情況下進(jìn)行。RT是聲源激勵(lì)停止以后，聲音在房間里衰減的時(shí)間，即如圖1所示：衰減的是聲音級(jí)值從60dB開始到趨于穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，但通常是測(cè)量10dB、20dB或30dB的聲壓級(jí)值衰減時(shí)間，然后外推到60dB聲壓級(jí)衰減的范圍。

2.隔聲測(cè)量

圖3為隔聲測(cè)量的原理圖示，隔聲測(cè)量時(shí)最為普遍的任務(wù)是空氣隔聲，應(yīng)用噪聲截?cái)喾ǖ牡湫团渲茫ㄈ鐖D1）來(lái)進(jìn)行測(cè)量。本文中對(duì)錄音棚測(cè)量涉及房間之間的空氣隔聲，探究錄音棚中操作間和錄音間之間隔墻（包括隔墻上的玻璃監(jiān)視窗口和雙開門）的隔聲量、錄音間中的背景噪聲及混響時(shí)間，提高整個(gè)錄音棚的隔聲性能使音樂(lè)制作和錄音效果更佳。按照噪聲截?cái)喾ǖ牡湫团渲?，隔聲測(cè)量時(shí)選定幾個(gè)傳聲器位置，依次來(lái)測(cè)量聲源房間平均譜L1和接受房間的平均譜L2，還要測(cè)量平均背景噪聲譜B2，以驗(yàn)證真實(shí)的L2譜。測(cè)量平均混響時(shí)間譜T2，來(lái)修正接受房間的吸聲量（房間內(nèi)各表面和物體的總吸聲量加上房間內(nèi)媒介中的損耗）。

五、數(shù)據(jù)分析

通過(guò)專業(yè)測(cè)量?jī)x器實(shí)地測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以得到各個(gè)廳堂準(zhǔn)確的技術(shù)資料，以便能夠很好的分析各個(gè)廳堂的聲學(xué)屬性，使不同的室內(nèi)廳堂環(huán)境都能發(fā)揮各自最好的品質(zhì)為音樂(lè)服務(wù)。測(cè)量均使用丹麥Bruel&Kjaer;公司的Type2270K001手持式分析儀系統(tǒng)得出專業(yè)數(shù)據(jù)，探究本文提到的兩種不同的聲學(xué)環(huán)境。

此外，為了檢測(cè)驗(yàn)證音樂(lè)廳音質(zhì)，我們可以采用AutoCAD重新建模，用EASE4.3對(duì)其模型進(jìn)行三維計(jì)算機(jī)聲場(chǎng)模擬分析。

結(jié)語(yǔ)

聲學(xué)設(shè)計(jì)關(guān)系到許多室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境的質(zhì)量和使用功能。本文通過(guò)對(duì)室內(nèi)聲學(xué)的研究在中外發(fā)展的歷史脈絡(luò)細(xì)致梳理以及研究現(xiàn)狀、成果進(jìn)行綜述，以音樂(lè)廳和錄音棚兩種功能的室內(nèi)廳堂為例，探究使用精確的專業(yè)儀器深入測(cè)量分析的方法，力圖觸及室內(nèi)聲學(xué)最基礎(chǔ)的層面，從而以此為起點(diǎn)，將來(lái)對(duì)我國(guó)其他室內(nèi)聲學(xué)環(huán)境進(jìn)行分析研究，進(jìn)一步研究室內(nèi)聲學(xué)的條件是否能用與其他的劇種和相關(guān)樂(lè)器，發(fā)揮更好效果。在未來(lái)進(jìn)一步的研究中，爭(zhēng)取能有突破，得到廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮其應(yīng)有的價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：高明（曾用名高明明），男，1986-09，江蘇省徐州市，研究生，研究方向：音樂(lè)學(xué)。