继《演艺科技》2020年第8期刊发《杨志刚音乐厅的舞台音质研究与设计（一）》，现将后半部分分享给大家。

3 实际工程设计的综合分析

结合已有的技术知识和工程经验，笔者认为在做工程设计时，需要综合考虑多种因素。

3.1

关于舞台侧墙的角度

只考虑舞台音质的研究，减少侧墙的展开角，可以提高早期声能（Chiang, Shu）[32]；鞋盒形舞台会产生最大的后期声积累（O’Keefe）[11]。对于舞台音质而言，平行的侧墙无论是对早期声能的提高还是后期声能的积累都是有利的。

乐队演奏的总能量是个定值，如果能量过多地分布在舞台区域，那么观众厅获得的能量就会减少，相应的音质效果就会受到影响。音乐厅声学设计很重要的一个方面就是，声场分布要尽可能均匀。由于舞台是声能的发源地，能量本身就比较大，而观众席离声源比较远，获得的能量比较小，把演奏的声能更多地分布到观众席（尤其是主观众席）是必要的。舞台侧墙朝主观众席展开一定角度（就像喇叭口），有利于把演奏的声能导向主观众席。

单侧展开角度为多少合适呢？根据工程经验和世界上著名音乐厅的统计，单侧展开角度宜控制在5˚～15˚。如果主观众席的座位数占整个观众席比较小（相当数量的观众分布在舞台的侧边和后部），开口角度就小一点（如5˚，图17）甚至为0（即墙面平行）。如果主观众席的座位数占整个观众席比较大，开口角度就大一点（如15˚，图18）。

图17 巴黎爱乐音乐厅（单侧展开角为5˚）

图18 德国易北音乐厅（单侧展开角为15˚）

3.2

关于舞台侧墙上部的形状志

2009年，Dammerad研究发现，与来自顶部的早期反射声相比，最小延迟的侧向早期反射声可以更有效地补偿弦乐音乐家的合奏[28]。从指挥的角度考虑，如果有靠近弦乐音乐家的窄侧墙（图19），舞台上不悬挂反声板（让舞台直接暴露在观众厅）比悬挂反声板（高度＜13 m）显然会达到更有益的效果。但是，如果舞台侧墙太宽，结果表明，如果不悬挂反声板将很难完全弥补这一点。

图19 舞台顶部 (C)和上部侧墙 (W1和W2) 反射路线示意图（来自Meyer，2004）

舞台墙面水平方向的反射，会受到乐师们的遮挡而衰减。故常将上部墙面向下倾斜，可提供最小延迟的侧向早期反射声，如意大利罗马音乐公园交响乐厅（图20）。

图20 意大利罗马音乐公园交响乐厅

舞台周围表面提供的早期反射声被归类为“补偿”或“竞争”关系[28]。5 ms～20 ms的强早期反射声，可能导致不利的声染色（Halmrast）[33]。可见，太强的早期反射声会和直达声形成竞争关系。因此，向下倾斜的W1和W2墙面宜做扩散处理（如采用凸弧形或微扩散处理），以降低反射声的强度，同时使反射声对舞台的覆盖面更大一些。如采用凸弧形的波兰国家广播交响乐团音乐厅（图21）和采用扩散体（表面有微扩散纹理）的美国费希尔音乐厅（图22）。

图21 波兰国家广播交响乐团音乐厅

图22 美国费希尔音乐厅

3.3

关于舞台侧墙表面的处理

为了避免来自舞台侧墙的强早期反射声和直达声形成竞争关系，最常见的是采用基本平面状的MLS（图23）或QRD（图24）之类的扩散体。当然也有做大尺度扩散体的（会减少舞台的实际使用面积），如德国多特蒙德音乐厅舞台侧墙的弧形扩散体（图25）和波兰De Doelen音乐厅的梯形扩散体（图26）。

图23 中国国家大剧院音乐厅（MLS扩散体）

图24 葡萄牙波尔图音乐厅（QRD扩散体）（来源：Dicas da Europa）

图25 德国多特蒙德音乐厅（弧形扩散体）（来源：www.dortmund.de）

图26 波兰De Doelen音乐厅（梯形扩散体）（来源：Arup）

3.4

舞台后墙的表面处理

舞台侧墙、后墙和吊顶（如有可能）需要做强反射或扩散面（Shankland ）[34]。舞台侧墙和后墙宜采用散射的反射面（D’antonio[35]和Jaffe[36]）。舞台后墙做吸声比较好（Kahle & Katz）[37]。不同的研究结果不尽相同。

单纯从舞台音质考虑，采用反射或扩散比较合适，如美国丹佛尔boettcher音乐厅。如果考虑乐师的听力保护，就会是另外的结果。靠近打击乐器（声音非常强）的乐师，将会对听闻乐队其他声音受到掩蔽，对乐师听力也有损害。尤其是2008年欧盟工会对乐师听力保护法规（按ISO 9612测试，8小时工作日的LAeq 85 dB）实施后，这个问题更引起关注。例如木管和弦乐部分乐师，本身声音不大，但由于坐在打击乐器附近而“超标”。所以，在靠近打击乐器的后墙，通常会设置厚重的可变吸声帘幕，以减少后墙的反射声能（图27、图28）。如果乐队配置的打击乐器数量不多（或不配置），响度并不大，吸声帘幕也可以收起来，作为反射面使用。

图27 福州海峡文化艺术中心音乐厅

图28 法国巴黎爱乐音乐厅

有些音乐厅的舞台后墙比较矮，如苏州金鸡湖音乐厅（图29）、德国柏林爱乐音乐厅（图30）等。实际使用时，由于舞台台阶的升起，以及乐师或合唱人员的遮挡，舞台后墙暴露的面积已经非常有限。所以，无论是做反射、扩散还是吸声面，作用应该都比较有限。

图29 苏州金鸡湖音乐厅（被台阶遮挡）

图30 德国柏林爱乐音乐厅（被合唱遮挡）（来源：柏林爱乐音乐厅官网）

3.5

关于舞台上部的反声板

认为早期反射声重要的学者， 建议舞台上部的反声板高度7 m~10 m（Jaffe[36]和Barron[38]）、7 m~13 m（Beranek[24]），如可能6 m~8 m（Gade）。应该由许多小反声板组成，而不是一个大反声板（Rindel[23]和Dalenback等人[39]）。认为后期混响声重要的学者，建议舞台和观众厅的顶部一致，不要悬挂反声板，即使悬挂也要求高度比较高。

其实，来自舞台顶部反声板的反射声，只是众多反射声的普通一员（如果考虑到方向性，可能来自侧向的反射声比顶部更重要），它既可能是早期反射声，也可能是后期混响声。如果合理设计舞台侧墙、上部侧墙和栏板等的形状，舞台已经获得足够的早期反射声，则不需要来自顶部的早期反射声。如果舞台周围的墙体比较宽，难以提供可补偿乐队相互听闻的早期反射声，则在舞台顶部悬挂高度较低的反声板就很有必要。如果再综

合指挥的角度考虑（舞台和观众厅的顶部一致），宜不设反声板，即使设置，也要求高度比较高。所以，近年来新设计的音乐厅，舞台上部设置反声板的高度都比较高。如美国考夫曼表演艺术中心音乐厅约为14 m（图31）、德国易北爱乐音乐厅约为15 m、法国巴黎爱乐音乐厅约为16 m。

图31 美国考夫曼表演艺术中心音乐厅

3.6

关于观众席声反馈的措施

3.6.1 来自主观众席的声反馈

来自主观众席（正对舞台的位置）的声反馈，无论对于乐队还是指挥都是至关重要的。不仅可以通过栏板和矮墙，还可利用座椅靠背的木板作为反射面。人坐在座椅上，肩膀以上部分为木板，木板的高度只要不遮挡后排的视线即可（图32）。木板（除了人头遮挡）可以把来自舞台的声能反射回舞台，也能起到声反馈的作用。

图32 座椅靠背上部的木板反射面

3.6.2 来自非主观众席的声反馈

来自非主观众席（舞台的侧边和后边的观众席）的声反馈，虽然不如主观众席那样必不可少，但也是整个房间对舞台声反馈的组成部分，作为一个严谨的声学工程师切不可忽视。如日本MUZA川崎交响乐厅和台湾卫武营文化艺术中心音乐厅（图33），舞台侧边和后边的楼座栏板向下倾斜（表面有微扩散纹理更好），把来自舞台的声能反射回舞台，起到声反馈的作用。

图33 台湾卫武营文化艺术中心音乐厅（来源：IwanBaan）

3.7

关于早期反射声和混响声的孰重孰轻

从国内某音乐厅舞台和池座中心测点的实测脉冲序列图（图34）可以看出，由于舞台测点的直达声比较大（距离声源距离比较近），单个反射声的能量差别不太大（和体型设计有关）。从实测声学参量的数据（表1）可以看出，RT 和EDT 变化不大，但C50和C80明显比较大，这明显是较大的直达声能量所致。由于舞台的直达声能量比较大，早期反射声的能量相对较小，对早期的能量影响不会太大。混响声越丰富，则房间声反馈越良好，因此，混响声似乎比早期反射声更重要一些。

图34 舞台和池座中心测点的实测脉冲序列图

但是，乐器都有一定的指向性，且乐队相互之间存在一定的遮挡可能，实际演奏时直达声并没有测量的那么大（测量时为无指向性声源且不受遮挡），因此，舞台周围表面的反射声支持是必要的。从前文所述的大量研究也表明，早期反射声（尤其是35 mm以内）很重要。

舞台音质和观众厅音质的要求既不相同，又有一定相似性，可以从比较成熟的观众厅音质设计中汲取一定的经验。观众厅的音质特点是早期反射声比较丰富（比较多、强度大且分布均匀），则清晰度或明晰度会提高；混响声比较丰富，则丰满度会增强。早期反射声和混响声各有各的作用，都需要得到重视，否则音质效果难以完美。

4 结语

在舞台音质方面的研究，中国涉及的还比较少。迫切需要声学设计单位（工程设计经验丰富）、高等院校（提供消声室等技术力量）、交响乐团（提高乐队的主观感受）、音乐厅管理单位（提供音乐厅的场所）等展开广泛合作，尤其是应该加强对民族乐团的研究。

注：除特别标注外，本文其余图片均为笔者拍摄（个别为好友提供）。