音樂廳音質設計施工述評

　　近年來國內各地建造音樂廳者為數日多，了解國外最新研究成果和進展，以及長期實踐中的正反兩方面經驗，對我們當前工作無疑會有很大幫助。

　　1. 音質評價參量的獨立性和互動性

　　音質設計評價參量大致上可歸納為三個方面 (1)時域評價(T60， EDT， tI等),(2)能量評價(C，G等),(3)方向性評價，它涉及雙耳聽聞效果(LF， IACC等)。這些獨立參量各有其最佳值范圍，但對它們的互動作用過去討論較少。因此在綜合評價中如何處理眾多而關系復雜的多維變量，方法學乃是一個重要方面。

　　1.1 音質綜合評價的方法學 早在1962年，Beranek提出過一種音質參量評分表，是向定量化綜合評價所作的首次嘗試。后來哥廷根大學的專門小組隨樂團巡回演出時，把不同大廳中所作的聲學測量和音樂錄音(排除了樂團和曲目的差異)，帶回消聲室用成對比較法作出偏愛判別，并利用因子分析來研究各參量的最佳范圍和相互關系。但不能對不同音質參數搭配后進行比較和評價，因此還需在實驗室內，利用計算機控制的“天體式”揚聲器布局以改變各項物理參量來進行。

　　音質參量主觀評價之間的界限存在著相當的過渡區。因此對于這類問題就不能用二值邏輯的計算程序來表達，如用近似推理-模糊邏輯來處理，也許更接近人們決策中所包含的邏輯。再以聽得清楚與否為例，造成明晰度高低的因素是多方面的，例如響度不夠，聲能比大小、混響干擾，語言失真等等，其本身就具有模糊性。包紫薇(1986)首先在這方面作過一些有益探索。但她也感到綜合音質評價工作中，對主、客觀各項參量的貢獻權(計權值)很不好處理。有人認為采用因素(因子)分析法是處理多變量數據的一種數學方法，可以揭示多變量之間的關系，概括和推論出少數重點因素，以揭示事物之間最本質的聯系。近年來，(人工)神經網絡分析(NNA)方法用在廳堂音質綜合評價方面有其獨到之處。可以把諸物理參量的相互作用以及分占比重的加權處理等方面作出智能化信息處理，并且對解決非線性問題比之用傳統方法更好。Choi 和 Fricke (2001)在音樂廳音質綜合評價中，對這方面的嘗試值得注意。

　　1.2 音質評價中的一些不確定因素 主觀評價有許多不確定的因素，例如來自不同文化和音樂修養的人群，其欣賞力和偏愛因而會有較大差異，加上人們所用評價詞匯本身往往沒有確切的定義，各人表達措辭又不盡一致，給調查和統計帶來一定困難。即使在一些專業人員(音樂評論家、表演家和指揮)之間有時也會有不同意見，甚至相反的評價，在文獻中亦常有出現。一座新建音樂廳的音質，只有經過時間考驗才能得出較確切和一致的評價。

　　2. 響度

　　聽眾感知的響度是聽音評價中最基本的屬性。但響度涉及生理、心理聲學中許多復雜問題。已知響度不僅與聲強有關，還與聲音的持續時間、頻帶及其寬度等有關。實驗表明，同樣LA 值(dBA)條件下，改變帶寬后的響度差別可達到4倍之多。Lehmann(1976)提出“相對強感” G(dB)參量(或后來的房間放大系數)是評定大廳響度設計的客觀參量，它排除了聲源本身的問題。音樂廳內的G值應取80 ms以內早期反射聲的積分值(G80)更為合適。中頻的G80值應≥2 dB，廳內各處相差應≤5dB為宜。G80變化可覺察差值(jnd)約為0.5dB。G80與房間形狀、聲源和聽者位置、室內聲學條件等有關，可由聲場計算機模擬獲得。時下國內常用(包括一些標準和規范)以穩態聲源測量聲場的方法來衡量大廳均勻度，是不恰當的。

　　3. 空間感

　　傳統的觀點認為空間感僅對后期混響聲有關。自從Marshall(1968)等人發現早期側向反射聲對音樂廳音質起著重要作用后，仍有許多方面不甚明確。是森本政之等人首先把空間感認定由聲源視在展寬度ASW和聽者環繞感LEV 兩方面組成。ASW主要由早期側向反射聲級決定， LEV則取決于后期側向反射聲。如今還認識到：LEV可由非側向聲產生;當早期和后期側向聲均出現時，對ASW和LEV有相反的效果。因此研究如何處理好兩者的結合，具有實用意義?？臻g感只與側向反射聲的低頻(125-1k Hz)成份有關，更高頻率的則會造成聲源位置有分離了的錯覺，它不僅無助于環繞感，而且會搞亂聲源定位感。當直達聲和早期聲之后加入了后期聲，ASW會有所下降。所以明晰度(早后期聲能比)C80愈大，ASW也就愈高。對于LEV則有些情況正好相反。即出現較強早期聲時，不論是否來自側向，均會使環繞感LEV下降。另外，當總聲級高時，LEV也增大。輕聲時，整個空間感會消失。至于來自聽者后方和上方的反射聲對LEV有意外的效果，對ASW則無關。所以大廳后墻如作強吸處理，將會降低LEV。

　　4. 聽眾及座椅的吸聲

　　一般來說，音樂廳內的聽眾和座椅吸聲占到大廳總吸聲量的75-80%左右，因此它們對大廳音質的設計和效果會有舉足輕重的作用。如何確切地估計它們的吸聲這個老問題在近年再度引起注意，例如Beranek和Hidaka(日高)等人(1996-2002)的一系列研究： (1)利用10座大廳全部裝修完工后，只留出座椅未裝的條件來測得座椅所帶來的吸收，發現因大廳聲場條件不同而使同類座椅吸收有差異。(2)在空、滿場條件下分別測量了5個音質參量(RT, EDT,C80, G, IACC)，使我們了解到這些參量在空滿場時的相關規律，有助于由空場推斷滿場結果。(3)滿場測量有許多困難，而且測點有限。實踐證明用一定規格的布覆蓋座椅可以確切模擬聽眾吸收。 (4)在實驗室內對穿著的假人作吸聲機理，包括對斜入射條件下的吸聲性能進行研究。

　　5. 擴散與音質

　　許多文獻中都說擴散對音質非常重要，但迄今對擴散的主觀效應所知甚少。Beranek認為大廳的IACC可以表征大廳音質好壞的擴散性。但是在他新著中所列資料來看，一類(A+)、二類(A,B+)和三類(B,C+)音樂廳的IACC幾乎都差不多，這至少說明‘擴散’在此無關緊要。最新的一些主觀試聽實驗企圖說明擴散的主觀效應。去年9月17屆ICA大會(羅馬)上，Bermond等人和Torres等人的一些試聽實驗只能說可以聽出散射表面和光平表面有區別，對音質效果如何還說不清楚。Takahashi的實驗認為離開散射表面4m以外，這種區別就設有了。事實上大廳內的聽眾離墻面、頂棚的距離都比4m大得多!看來擴散的主觀效應還有待進一步研究和澄清。

　　6. 模型試驗和仿真模擬

　　多年來，常用縮尺模型預計大廳建成后的效果，但其測試頻率有限，更有些具體問題始終難以解決。感謝計算機和計算技術的飛速進步，使大廳聲場模擬有了可能，并向可聽化發展。但是就目前技術水平而言，它們與實際情況的誤差不能忽視。歐洲18個單位參加的一次廳堂音質CAD巡回比較(1995-97)，對同一個已建大廳用各自軟件計算，說明即使混響時間這一參量的模擬結果也會出現非常大的差異，有的超過了50%。其它音質參量的計算值誤差也超出主觀判斷可覺察范圍很多。可見還須經過大量實踐驗證，以進一步提高它的可信度。

　　為改進模擬技術而作出努力的方面有：混響尾巴的處理、衍射和散射的模擬，掠入射傳過觀眾席時的衰減因子模擬，反射聲與入射角度的關系，聲波干涉效應，帶指向性的不同聲源特性、非單個聲源的樂隊聲源群的模擬等等基本聲學現象，都需要研究考慮。

　　可聽化技術頗具吸引力，它可給出綜合性印象。從計算機技術層面上講，進步很快。但是除了上述問題外，還有用于被卷積的節目源方面，以及接收端的聽音設施方面如果不具備合格的條件，那么所謂的可聽化也只是徒有其名而已。在作者的有限接觸中，發現作些初步對比示范已進入實用階段，至于要作出“終極”評判目前還有相當距離。