《管弦乐队手册》第二章 声学原理

2.2 音乐厅 音乐厅是乐队演出的主要场所，除了专门为乐队服务的音乐厅外，歌剧院、大会堂、大教堂、演播大厅、电影院等都可以作为音乐厅使用。 反映音乐厅质量的主要因素是混响。乐器停止发音后，声音并不马上消失，而是伴有余音的，即分贝数渐渐下降，这种现象称为混响，声学上把声音衰减60dB的时间称为混响时间。混响是由于声音在室内反射造成的，室外是没有混响的。混响时间和以下因素有关： (1) 房间的体积：通常体积越大，混响时间越长； (2) 房间内壁的材质：如果内壁是粗糙柔软的吸声材质，那么混响时间会短些，如果内壁是坚硬光滑的反射材质，那么混响时间会长些，房间的内壁指的是墙壁、天花板、地板，以及音乐厅内一切影响声音传播的障碍物，特别是坐椅，增加有软垫的坐椅数量会缩短混响时间； (3) 声音的频率：由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差，所以高频声音的混响时间比低频声音短。 混响时间太短会使声音变得干涩，太长则会使音乐失去清晰的线条，两者都不利于音乐的欣赏。实践表明，适合乐队演奏的音乐厅，混响时间应在1.5到2秒之间，当然，最佳的混响时间并不是唯一的，它取决于听众的爱好、音乐的类型、乐队的规模等诸多因素。例如，重视音响效果的听众希望混响时间长些，重视音乐细节(旋律、节奏等)的欣赏者希望混响时间短些；演奏交响乐时可以采用混响时间较长的音乐厅，而歌剧院的混响时间必须控制在2秒以内，否则歌手就无法听清自己的声音；小规模的乐队希望在混响时间长的音乐厅中演出，以增加音响，而过长的混响时间对于大规模的乐队(四管制，由两个交响乐团组合而成的乐队)有时反而不利。 和混响类似的一种现象称为回声，语言和音乐都会在回声的作用下变得模糊不清，因此回声是音乐厅中必须避免的。产生回声的主要原因在于声音的反射体，如果很平滑，那么声音会作镜面反射，同一束声线(几何光学中“光线”的概念沿用在声学中)很有可能同时到达某个地方，由此产生回声，如果凹凸不平，那么声音会作漫反射，同一束声线被反射到不同的方向，然后以不同的时间到达某个地方，形成混响。音乐厅的天花板通常有避免回声的装饰，例如很多形状不规则的吊顶。 此外，管弦乐和合唱表演必须使用乐队罩，也就是乐队背后的音板，这样，向上和向后传播的声音就会尽可能多地被音板反射回来，使得乐队罩起到聚光灯后凹面镜的作用，反之，把音板换成绒布，那么音量将减轻很多。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 2.1 音乐会 : 图2-1 管弦乐队的队形 : 首先让我们熟悉一下管弦乐队演出时的排列队形。一般来说，弦乐器人数约占整个乐队的三分之二左右，他们集中在乐队的前面。而管乐器则集中在乐队的后面，因为管乐器的色彩性比较强，发音具有穿透力。打击乐集中在乐队的角落里，以防止打击乐的音色盖住整个乐队。 : ...................

2.3 音响平衡 在乐队在演奏过程中，除了要求音准、节奏整齐以外，音响平衡就成了核心问题了。音响平衡指的是乐队中各个声部音量的相对强弱，虽然管弦乐总谱上对此有所反映，但在音乐厅中演奏就是另一回事了。 首先，乐器本身的性质决定了乐器的音量。乐器的音量从响到轻的顺序大致为：钢琴、管乐和弦乐，所以管弦乐队的编制按照这个顺序：一架钢琴，每一种管乐器各两支左右，绝大多数是弦乐器。但是在协奏曲和交响曲中的独奏片段中，这种编制会被打破。例如，大提琴独奏曲《天鹅》需要用两架钢琴来伴奏，掌握音量对于钢琴手来说是相当困难的。 其次，乐器的质量会影响乐队的音响平衡。通常，乐器质量越好，发音就越具有穿透力，“富有穿透力”是艺术家们婉转的说法，更一般的说法是“音量大”。如果一个乐队弦乐的质量都很好，而木管的质量都很糟，那么乐队就必须考虑扩大木管的编制了，好的乐队则不会这么做。 另外一个很实际的问题是，音乐厅的构造会影响乐队的音响，这一点前面已经提到了，例如乐队在舞台上演出时，第二小提琴声部的声音会被第一小提琴声部挡住，这时听众就会抱怨怎么也听不见第二小提琴的旋律。 最后谈一个最让听众关注的问题，这就是听众的位置。前面曾提到过，音乐厅里不同的位置会得到不同的音响，所以不同的位置具有不同的票价。指挥应该尽可能地让大部分听众得到最好的音响效果，如果指挥给第一排听众最好的音响，而忽略了最远处包厢里的听众，那么音乐会是失败的。指挥必须特别注意这个问题，因为他的位置最不具有代表性，弦乐就在他的身边而铜管在远处，如果他认为弦乐声音太响而去故意压低弦乐的音量，那么听众就会认为提琴手们在滥竽充数。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 2.1 音乐会 : 图2-1 管弦乐队的队形 : 首先让我们熟悉一下管弦乐队演出时的排列队形。一般来说，弦乐器人数约占整个乐队的三分之二左右，他们集中在乐队的前面。而管乐器则集中在乐队的后面，因为管乐器的色彩性比较强，发音具有穿透力。打击乐集中在乐队的角落里，以防止打击乐的音色盖住整个乐队。 : ...................

2.4 扩音技术 20世纪以前的音乐会是没有扩音的，如今扩音技术的运用可以使得音响变得更加洪亮。但是，电子设备的运用可能会引起一系列问题，如波形的失真(见第一章)等，所以乐队的指挥是很不情愿用扩音手段，除非演出环境恶劣(例如没有乐队罩或者露天演出)，或是独奏乐器特别没有穿透力(例如小提琴，如果观众不是很安静，它的声音很容易被观众的噪音盖过)。 扩音设备通常分由三部分组成： (1) 话筒：话筒是声音的采集部件，在独奏或独唱时只需一个话筒就够了，但乐队往往需要很多话筒，因为话筒必须距离乐队很近，但是近距离处音响平衡会被破坏，所以用多个话筒可以得到较好的音响效果，这些话筒一般放在地上。 (2) 功率放大器：它是扩音设备核心部件，它的作用除了放大信号外，还可以增加音色效果，如回声和混响。通常功率放大器由专业的调音师控制，例如某个乐队的大提琴音质很差，那么他可以考虑增强低频声音的音量，又如他发现双簧管独奏的音色很单薄，就会考虑提高高频声音的混响。调音师的位置应该位于看台的中央或靠后，这种位置能反映绝大多数听众的听觉，相反，最靠近乐队的位置最不具有代表性。 (3) 喇叭：喇叭也叫扬声器，它更多地在播放录音时起到作用，在欣赏唱片时，喇叭数量和位置是非常讲究的(后面会提到)。在剧场中，喇叭的放置更有学问，它必须遵循声音的传播规律。声音从舞台传波到看台，需要一定的时间，而电信号的传播几乎不需要时间，所以看台上的喇叭必须有一定的延时，以保证喇叭的声音和舞台上传过来的声音是同步的。声音的传播速度是每秒种340米左右，如果喇叭距离舞台有50米，那么喇叭的延时就应该有50 / 340 = 0.15秒，这点时间在音乐中是不可忽视的。喇叭的延时可由功率放大器控制。 当然还要三者之间的接线也是必需的。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 2.1 音乐会 : 图2-1 管弦乐队的队形 : 首先让我们熟悉一下管弦乐队演出时的排列队形。一般来说，弦乐器人数约占整个乐队的三分之二左右，他们集中在乐队的前面。而管乐器则集中在乐队的后面，因为管乐器的色彩性比较强，发音具有穿透力。打击乐集中在乐队的角落里，以防止打击乐的音色盖住整个乐队。 : ...................

2.5 数字唱片 数字唱片也称压缩唱片(Compact Disc)简称CD。现在，更多的乐迷喜欢欣赏唱片，其中的原因有以下几点： (1) 不受时间和地点的限制：唱片随时随地可以听，例如在家中用音响设备听，出行时听随声听，工作学习或休息时都可以听； (2) 不受礼仪的限制：音乐会中无论演员还是听众都要遵循一定的礼仪，例如着装、鼓掌、进退场等，而听唱片则不必讲究； (3) 不受经济条件限制：由于音乐厅和乐队的维护需要大量资金，这些资金的主要来源是商业演出，所以音乐会的门票要比球赛高很多，并不是所有乐迷都能承受的，相对来说唱片就比较便宜； (4) 可以反复细致地欣赏：作为音乐发烧友来说，细致地欣赏某首乐曲是很有必要的，其中包括听清每个声部的内容，了解乐队对某些细节的特殊处理，等等； (5) 音响效果比音乐会好：现在很多乐团更偏爱在录音棚里录制唱片，音响要比音乐厅好得多，后期处理过程中又把翻谱、咳嗽等杂音处理掉了，这样制成的唱片效果非常好。 选择唱片时需要注意以下几点： (1) 千万不要选购盗版的或来路不明的唱片，虽然目前购买盗版光碟并不会受到法律制裁，但是考虑到音乐爱好者的文化层次，我们有义务抵制这种行为； (2) 要了解唱片上的曲目、乐团、指挥、录制时间地点、制作出版商等信息，这些信息决定了唱片的质量； (3) 不要过分追求经典的唱片，特别是二十世纪中期录制的胶质唱片，它们被翻录成数码唱片后效果未必良好，由于乐队水平和录音技术在不断提高，新录制的唱片总是比老的质量好； (4) 不要过分追求世界顶尖乐团的唱片，这些乐团的演奏水平固然是一流的，但是唱片价格比较昂贵，不如选购普通乐团的唱片，因为只要是专业的交响乐团，演奏水平就不是问题，对于要求不高的欣赏来说已经足够了。 唱片和音响设备本身的质量也决定了欣赏的效果，我们需要了解有关的技术术语： (1) 声音的采样频率：普通CD的采样频率是44100Hz，这是根据人的听觉上限20000Hz确定的，根据频谱分析原理，这样的采样频率基本上可以反映20000Hz以内的各种音色。可能有人要问，钢琴的最高音c5的频率是4186Hz，为什么唱片要把频率上限定为20000Hz左右呢？这是因为4186Hz仅仅是c5的基频，它的倍频上的谐音也能被人听见，这些声音当然应该反映在唱片中。然而，由于不可靠原理(详见第一章)，10000Hz以上的音色可靠程度会有所降低，所以44100Hz这样的采样频率不是绝对完美的。HDCD是更高档的唱片，采样频率是96KHz，它所反映的音色要比普通CD好得多。 (2) 信号的分辨率：由于数字唱片中信号以“位”的形式存储，所以每个信号占用的位数就反映了信号的分辨率，普通CD的分辨率是16位的，即信号强度有216 = 65536种不同档次，足以保证波形的完整。当然，某些音乐的在强弱变化上非常突出，从最轻的(ppp)到最响的(fff)跨度可达好几十分贝，因此信号强度的差别会有上万倍，16位的信号还显不足，为此，质量更高的CD，如HDCD的，就采用24位的分辨率。 (3) 声道数：我们通常所说的多声道，就是让声音具有立体声效果的手段。从理论上说，立体声音响有几个喇叭，就应该有几个声道，但是目前为止数字唱片都是两声道的，即左声道和右声道。通常环绕立体声音响有两个主喇叭和两个环绕喇叭，左右两个主喇叭分别播放左右两个声道的声音，而环绕喇叭则播放他们的回声。如果音乐会的录音也采用了立体声技术，那么左声道小提琴声部的声音较响，右声道则是大提琴声部，这两种声音从前方的主喇叭传来，而后方的环绕喇叭伴有回声，这样就有一种身临其境的感觉。多声道不仅可以产生立体声效果，还可以制作教学磁带，例如小提琴的教学磁带中，左声道播放小提琴的演奏，右声道播放钢琴的伴奏，学生就可以根据需要只听其中的某个声道。 (4) 波形的保真度：它同采样频率和分辨率都有关系，但是关系最大的是录音和放音设备的质量，主要受滤波电路和功率放大电路的影响。 其他声音的存储手段(如MP3)，采样频率、分辨率和声道数是可以自行设定的，要根据需要合理选择，采样频率、分辨率和声道数越高，存储容量就越大。如果听音乐仅仅是为了听清楚各个声部的旋律、和声和音色，那么采用22KHz的采样频率和8位的分辨率就足够了，如果是为了欣赏，那么最好选择44KHz的采样频率和16位的分辨率。 【 在 guohanqi (全等三角形) 的大作中提到: 】 : 2.1 音乐会 : 图2-1 管弦乐队的队形 : 首先让我们熟悉一下管弦乐队演出时的排列队形。一般来说，弦乐器人数约占整个乐队的三分之二左右，他们集中在乐队的前面。而管乐器则集中在乐队的后面，因为管乐器的色彩性比较强，发音具有穿透力。打击乐集中在乐队的角落里，以防止打击乐的音色盖住整个乐队。 : ...................