楊志剛

【摘? ?要】 對維也納金色大廳進行聲場模擬分析，并剖析其聲場特點和觀眾席聽感。

【關(guān)鍵詞】 維也納金色大廳;聲場模擬;豐滿度;親切度;舞臺支持度;聽感分析

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2018.10.007

Simulation Analysis of Sound Field in Vienna Golden Hall

YANG Zhi-gang

（East China Architectural Design & Research Institute Co.， Ltd.， Shanghai 200041， China）

【Abstract】The sound field of the Golden Hall in Vienna was simulated and analyzed， and the characteristics of the sound field and the auditorium hearing were analyzed.

【Key Words】Vienna Golden Hall; sound field simulation; plumpness; affinity; stage support; auditory analysis

維也納金色大廳全稱為維也納音樂協(xié)會金色大廳，于1869年竣工，是意大利文藝復(fù)興式建筑，外墻黃紅兩色相間，屋頂上豎立著許多音樂女神雕像，古雅別致。維也納金色大廳也是維也納愛樂樂團的常駐地，按照傳統(tǒng)，維也納新年音樂會都會在這里舉行，每年的新年音樂會都會通過電視轉(zhuǎn)播將該大廳金碧輝煌的裝飾和賞心悅耳的音響效果展現(xiàn)給全世界的觀眾。

維也納愛樂樂團以及著名指揮的優(yōu)秀音樂經(jīng)常在維也納金色大廳上演，使之成為歐洲老音樂廳的麥加（即朝圣之地），每位交響樂指揮第一次在此演出都會非常激動。

世界上一些著名指揮家和專業(yè)人士對音樂廳的音質(zhì)評價：

布魯諾·瓦爾特認為：“肯定是世界最好的廳了，它的音色美妙而有活力”。

奧曼迪和喬治塞爾都認為：“維也納金色大廳有恰到好處的音質(zhì)”。

萊納認為：“維也納金色大廳和波士頓音樂廳是兩個最好的大廳”。

斯托科夫斯基認為：“維也納金色大廳和波士頓音樂廳是優(yōu)秀的”。

明希認為：“維也納金色大廳和波士頓音樂廳有優(yōu)美的音質(zhì)”。

卡拉揚認為：“此廳中的聲音非常豐滿，低音很足，高的弦音也很好;缺點就是后繼的音符會相互合并，排演時的聲音與演出時聲音相差太大”。

赫爾曼謝爾欣認為：“維也納金色大廳對演奏浪漫派音樂是很好的，但不適合上演巴赫作品”。

米特羅普洛斯認為：“維也納金色大廳混響太強”。

2008年10月，筆者曾在維也納金色大廳聽過一場交響樂演出（后來又多次參觀過）。上半場在池座的第三排左側(cè)靠近走道的位置，下半場在二層樓座的中間偏右側(cè)的位置。感覺聲音的響度足夠，很有震撼力;音樂的豐滿度也很好，尤其是一段樂章結(jié)束時余音比較明顯。

1? 音樂廳基本概況

音樂廳的座位數(shù)為1 680座，廳內(nèi)長、寬、高分別為35.7 m、19.8 m、17.4 m，體積為15 000 m3，每座容積為8.93 m3/座。安裝座椅的地板面積690 m2，每個座椅占地面積為0.41 m2/座。

現(xiàn)在國內(nèi)音樂廳每個座椅占地面積為0.55（間距）×0.95（排距）=0.52 （m2/座）。相比而言，維也納金色大廳每個座椅占地面積明顯偏小，觀眾的舒適度要差一些。如果換算成現(xiàn)在比較舒適的座椅，座位數(shù)則只有690/0.52=1 327座。音樂廳的平剖面圖及照片見圖2～圖5。

2? 聲場模擬分析

2.1? 建立準確的三維計算機模型

計算機模擬軟件采用ODEON，版本為14.00Combined。為了能準確地找出維也納金色大廳形體方面的優(yōu)勢，筆者所在的團隊盡最大可能地把各個主要的形體都建立完整，如32個鍍金雕像用大小不等的圓柱來替代，門框上面和頂面的雕塑則是通過提高這個面的擴散系數(shù)來達到聲學要求的，盡量減少對音質(zhì)參量模擬精度的影響。圖6和圖7為維也納金色大廳計算機模型圖，一共建立了7 706個面。

聲源設(shè)置在舞臺邊緣向內(nèi)3 m的中心線上，離舞臺地面1.5 m;共設(shè)置了21個測點，均離地面1.2 m高，聲源和測點分布見圖8。首先，根據(jù)相關(guān)資料確定各個界面的吸聲系數(shù)，然后適當調(diào)整吸聲系數(shù)，使計算機混響時間T30的模擬結(jié)果和實測數(shù)據(jù)基本接近，然后相應(yīng)地模擬出其他聲學參量（EDT、C80、G、LF、IACC、ST1等）。

2.2? 計算機模擬結(jié)果匯總

維也納金色大廳的實測數(shù)據(jù)絕大多數(shù)取自白瑞納克著的《音樂廳和歌劇院》第二版，并和其推薦值進行了比較。音樂廳模擬值、實測值和推薦值的對比表見表1。

從表1中可以看出除C80，3的模擬誤差偏大外，其他聲學參量都比較準確，原因尚不清楚。

2.3? 聲學參量的彩色網(wǎng)格圖

維也納金色大廳計算機模擬的聲學參量彩色網(wǎng)格圖見圖9～圖14。

2.4? 代表測點的反射聲序列

反射聲紋理能夠很好地反映音樂廳的音質(zhì)效果，圖15～圖20列出了池座、側(cè)眺臺、二層樓座以及三層樓座代表測點的反射聲序列。

3? 維也納金色大廳的聲場特點

以下分析維也納金色大廳的優(yōu)點，同時也剖析其缺點。

3.1? 良好的豐滿度和較大的空滿場混響差別

正如前文中的評價，維也納金色大廳混響十足，豐滿度很好，很適合浪漫派音樂。這主要跟維也納金色大廳體型、體量以及所采用的材料有關(guān)：頂部為檜木上抹灰，墻面為磚墻抹灰，眺臺欄板為木料上抹灰，地面和舞臺均為木地板。池座兩側(cè)欄板為薄木板，還布置了18.6 m2的吸聲壁毯。從表2可以看出在三個頂級音樂廳中維也納金色大廳滿場混響時間和阿姆斯特丹音樂廳基本一樣，但空場混響時間（RT）是最長的。

由于池座和側(cè)眺臺采用木椅，坐墊部分為10 cm厚軟墊，上覆多孔性布料，后座椅子均為為膠合板。因此，空座椅的吸聲系數(shù)比較小，但滿座時加上觀眾本身，則吸聲系數(shù)較大（見表3），造成空、滿場的混響時間差別比較大（約1 s）。因此，卡拉揚認為“排演時的聲音與演出時聲音相差太大”。一般排練時，指揮希望廳堂混響時間較小、清晰度較高，能聽到音樂的全部細節(jié)，從而發(fā)現(xiàn)演奏的錯誤。而演出時則希望混響時間長一些，聲音的豐滿度較好。而維也納金色大廳空場時混響時間約3 s，音樂聽起來會比較混，難以發(fā)現(xiàn)排練中的錯誤。

Beranek[4]對座椅作了大量調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)在同樣滿足最佳中頻混響2.0 s的廳內(nèi)，包含觀眾席面積、舞臺和合唱席所占面積，豪華包飾座椅每座容積約占0.77 m2，中等包飾座椅約占0.70 m2，而簡單包飾座椅僅占0.66 m2。它們相當于每座所占容積因采用豪華軟墊而使大廳容積分別要增大1.3倍和1.6倍（與中等和簡單包飾座椅相比較）。如按平頂高度作比較，采用豪華軟墊座椅將比采用中等和簡單包飾座椅分別要升高20%和40%。采用軟墊豪華式座椅除了舒適美觀之外，在大廳音質(zhì)方面的優(yōu)點是使空、滿場音質(zhì)差異縮小，其混響時間變化約在0.2 s。相對于簡單包飾座椅，采用中等、豪華包飾座椅會增加一定的建筑面積和工程造價，但為了使樂隊在空場排練時與正式演出時音質(zhì)條件基本相同，現(xiàn)在音樂廳聲學設(shè)計一般都要求選用中等或豪華包飾座椅。對比圖21維也納金色大廳的簡單包飾座椅和圖22中國國家大劇院音樂廳的中等包飾座椅，可見其區(qū)別。

3.2? 足夠的觀眾區(qū)響度和過大的舞臺區(qū)域響度

筆者主觀感覺維也納金色大廳響度很大，從表4[4]中可以看出三個頂級音樂廳中維也納金色大廳的Gmid和G125-Gmid是最大的。聲學測量（蓋德，1989和布拉德利，1994）表明，離樂隊中心邊上1 m的樂師發(fā)出的聲音經(jīng)大廳返回中心后那里的聲壓級，維也納金色大廳最大，要比波士頓音樂廳高1 dB，比阿姆斯特丹音樂廳高5 dB，差別十分顯著。要知道樂隊規(guī)模加倍所增聲級才3 dB。所以，大多數(shù)評論家認為金色大廳的響度要比阿姆斯特丹音樂廳高得多，對于巡回演出的交響樂隊來說會感到一些不適應(yīng)，因為還不習慣抑制聲響，而且銅管和打擊樂器的響度太容易壓住弦樂。

由于維也納金色大廳空、滿場混響時間差別最大，因此，滿場演出或折算成豪華包飾座椅時G值降低比較大。從表4中可以看出簡單包飾座椅要比豪華包飾座椅的Gmid平均值要大2.7 dB。對于巡回演出的交響樂隊來說，排練時會感到響度太大，需要控制，而演出時就不用抑制了。

3.3? 良好的空間感

筆者主觀感覺維也納金色大廳具有良好的空間感。從表5[5]中可以看出在三個頂級音樂廳中，維也納金色大廳的視在聲源寬度ASW和波士頓音樂廳差不多，都比較大，環(huán)繞感是三個音樂廳中最強的。

3.4? 極好的親切感及其對應(yīng)聲學參量的探討

親切感就是在大房間中聽音樂而有小房間的主觀感覺。白瑞納克將正廳池座中心位置的初始時延間隙ITDG用作親切感的量度。正廳池座中心位置定義為舞臺前沿和第一層眺臺欄板之間的半程位置（偏離中軸線1 m）。從圖16池座中心位置側(cè)點5的反射聲序列和圖23可以看出，第一次反射聲來源于池座側(cè)邊的矮欄板（矮欄板距中軸線的距離為7.65 m），ITDG為16 ms，親切感應(yīng)該是很好的。由于維也納金色大廳寬度比較窄（僅約20 m），從代表測點的反射聲序列圖中可以看出，第一次反射聲與直達聲的時延間隙都比較小。

由于矮欄板上掛有壁毯（高頻吸收比較大），壁毯的吸收導(dǎo)致反射聲能量并不大，與直達聲和第二次反射聲能量相比分別下降16 dB和5 dB，人耳可能根本感受不到，這樣的第一次反射聲基本上沒什么意義。而較大的反射聲來自頂部，見圖24，與直達聲能量相比下降約8 dB，與直達聲相比延時約54 ms，時延間隙就比較大，甚至有可能成為回聲。

根據(jù)以上分析，僅將正廳池座中心位置的初始時延間隙ITDG用作親切感量度是有問題的。如果由于音樂廳柱子（很多音樂廳都有柱子）等障礙物遮擋導(dǎo)致第一次反射聲的ITDG變大，但是絕大數(shù)測點位置的ITDG都比較小，因此而斷定該廳親切感較差，顯然與觀眾的主觀感覺不相符。其次，還需要對第一次反射聲的能量有所要求，能量大小至少能讓人耳感覺得到。筆者認為，應(yīng)該將正廳池座中心位置或不受遮擋的相近位置的、且能量大小可辨識的初始時延間隙ITDG作為親切感的量度。如果把能量大小可辨識具體化就更好了，如相對直達聲能量不能低于多少分貝。但是這可能與背景噪聲、相對直達聲的時間間隙等諸多因素有關(guān)。

3.5? 良好的擴散性和舞臺支持度

維也納金色大廳的擴散性非常好。Hann和Fricke曾經(jīng)通過相關(guān)研究得出“評價為優(yōu)異與評價為良好或中等的音樂廳相比，表面擴散性程度似乎是造成這種差別的重大原因”的結(jié)論。以下逐一分析維也納金色大廳各界面的擴散特性。整個頂部和眺臺下部的吊頂布滿凸出的裝飾線條，或直或弧，起到很好的擴散效果。眺臺之上的墻面由54個真假凸窗、20個門和很多人物雕像，眺臺之上的墻面有32個鍍金雕像。安裝管風琴墻面的凹凸變化也增加了舞臺后墻的擴散效果。眺臺欄板也布滿凸出的裝飾線條，詳見圖25～圖28。

維也納金色大廳的舞臺支持度ST1為-13.9 dB，和波士頓音樂廳的-13.7 dB相當，比阿姆斯特丹音樂廳-17.8 dB[數(shù)據(jù)來源CONCERT HALLS AND OPERA HOUSES（Second Edition），619和623頁，與第一版數(shù)據(jù)有差別]約大4 dB。雖然維也納金色大廳舞臺上方頂部的高度比較高（約15.6 m），但是其側(cè)眺臺一直延伸到舞臺區(qū)域，且管風琴伸出底部，以及二層以上的門框、窗框、雕塑甚至吊燈等都可以向舞臺提供有序的反射聲。通過圖29舞臺中間測點的反射聲序列來分析原因，可以看出，反射聲分布比較均勻，且反射聲數(shù)量比較多。首先到達的是通過管風琴下部墻面過來的反射聲，其次是來自側(cè)墻的反射聲、眺臺欄板以及上部墻面造型的反射聲，再次是頂部的反射聲。

4? 觀眾席和貴賓席的聽感分析

首先，結(jié)合前面的聲學參量彩色網(wǎng)格圖9～圖14和表6粗略地分析各個座位區(qū)的音質(zhì)效果。

通過表7各觀眾區(qū)的聲學參量的對比分析，可以看出：池座中后部除了視在聲源寬度BQI略小，各種聲學參量均比較好;樓座除了響度略小，其他聲學參量都比較好。

國內(nèi)貴賓席通常設(shè)置在正廳前座A處（池座7、8、9三排的中間位置）。而國外貴賓席通常設(shè)置在兩側(cè)包廂B處，見圖30，如此設(shè)置一是私密度較好;二是包廂后面設(shè)置有貴賓休息室，貴賓可以隨時進出而不用擔心打擾其他觀眾;三是距離舞臺比較近，從上方可以比較真切地看到演員的面部表情和一舉一動。2016年元旦維也納金色大廳迎春音樂會上，聯(lián)合國秘書長潘基文就坐在圖31所示的位置。包廂座位都是面向?qū)Ψ絺?cè)墻，與正廳池座相差90°。表8為貴賓席測點的聲學參量，明晰度C80，3和環(huán)繞感LEV比較好，響度G偏大，側(cè)向反射系數(shù)LFE4和視在聲源寬度（1-IACCE3）偏小。

參考文獻：

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

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

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[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.