音樂廳音質(zhì)設(shè)計施工述評
來源:中國數(shù)字音視網(wǎng) 作者:cofee 編輯:數(shù)字音視工程 2010-11-13 00:00:00 加入收藏 咨詢

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近年來國內(nèi)各地建造音樂廳者為數(shù)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(jīng)驗,對我們當(dāng)前工作無疑會有很大幫助。
1. 音質(zhì)評價參量的獨立性和互動性
音質(zhì)設(shè)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(guān)系復(fù)雜的多維變量,方法學(xué)乃是一個重要方面。
1.1 音質(zhì)綜合評價的方法學(xué) 早在1962年,Beranek提出過一種音質(zhì)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(xué)的專門小組隨樂團巡回演出時,把不同大廳中所作的聲學(xué)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(guān)系。但不能對不同音質(zhì)參數(shù)搭配后進行比較和評價,因此還需在實驗室內(nèi),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(zhì)參量主觀評價之間的界限存在著相當(dāng)?shù)倪^渡區(qū)。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(zhì)評價工作中,對主、客觀各項參量的貢獻權(quán)(計權(quán)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(shù)據(jù)的一種數(shù)學(xué)方法,可以揭示多變量之間的關(guān)系,概括和推論出少數(shù)重點因素,以揭示事物之間最本質(zhì)的聯(lián)系。近年來,(人工)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析(NNA)方法用在廳堂音質(zhì)綜合評價方面有其獨到之處??梢园阎T物理參量的相互作用以及分占比重的加權(quán)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(tǒng)方法更好。Choi 和 Fricke (2001)在音樂廳音質(zhì)綜合評價中,對這方面的嘗試值得注意。
1.2 音質(zhì)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(yǎng)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(diào)查和統(tǒng)計帶來一定困難。即使在一些專業(yè)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(xiàn)。一座新建音樂廳的音質(zhì),只有經(jīng)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(xué)中許多復(fù)雜問題。已知響度不僅與聲強有關(guān),還與聲音的持續(xù)時間、頻帶及其寬度等有關(guān)。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(shù))是評定大廳響度設(shè)計的客觀參量,它排除了聲源本身的問題。音樂廳內(nèi)的G值應(yīng)取80 ms以內(nèi)早期反射聲的積分值(G80)更為合適。中頻的G80值應(yīng)≥2 dB,廳內(nèi)各處相差應(yīng)≤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(nèi)聲學(xué)條件等有關(guān),可由聲場計算機模擬獲得。時下國內(nèi)常用(包括一些標準和規(guī)范)以穩(wěn)態(tài)聲源測量聲場的方法來衡量大廳均勻度,是不恰當(dāng)?shù)摹?/p>
3. 空間感
傳統(tǒng)的觀點認為空間感僅對后期混響聲有關(guān)。自從Marshall(1968)等人發(fā)現(xiàn)早期側(cè)向反射聲對音樂廳音質(zhì)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(huán)繞感LEV 兩方面組成。ASW主要由早期側(cè)向反射聲級決定, LEV則取決于后期側(cè)向反射聲。如今還認識到:LEV可由非側(cè)向聲產(chǎn)生;當(dāng)早期和后期側(cè)向聲均出現(xiàn)時,對ASW和LEV有相反的效果。因此研究如何處理好兩者的結(jié)合,具有實用意義??臻g感只與側(cè)向反射聲的低頻(125-1k Hz)成份有關(guān),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(huán)繞感,而且會搞亂聲源定位感。當(dāng)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(xiàn)較強早期聲時,不論是否來自側(cè)向,均會使環(huán)繞感LEV下降。另外,當(dāng)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(guān)。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(nèi)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(zhì)的設(shè)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(fā)現(xiàn)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(zhì)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(guān)規(guī)律,有助于由空場推斷滿場結(jié)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(guī)格的布覆蓋座椅可以確切模擬聽眾吸收。 (4)在實驗室內(nèi)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(zhì)
許多文獻中都說擴散對音質(zhì)非常重要,但迄今對擴散的主觀效應(yīng)所知甚少。Beranek認為大廳的IACC可以表征大廳音質(zhì)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(guān)緊要。最新的一些主觀試聽實驗企圖說明擴散的主觀效應(yīng)。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(qū)別,對音質(zhì)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(qū)別就設(shè)有了。事實上大廳內(nèi)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(yīng)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(yù)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(shù)的飛速進步,使大廳聲場模擬有了可能,并向可聽化發(fā)展。但是就目前技術(shù)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(zhì)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(jié)果也會出現(xiàn)非常大的差異,有的超過了50%。其它音質(zhì)參量的計算值誤差也超出主觀判斷可覺察范圍很多??梢娺€須經(jīng)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(shù)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(guān)系,聲波干涉效應(yīng),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(xué)現(xiàn)象,都需要研究考慮。
可聽化技術(shù)頗具吸引力,它可給出綜合性印象。從計算機技術(shù)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(jié)目源方面,以及接收端的聽音設(shè)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(fā)現(xiàn)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(dāng)距離。
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