杜铭秋 同济大学建筑声学博士 中国美术学院副教授

想不到,原来那么多富丽堂皇的音乐厅都是花架子

造就 TALK · 2018-08-05 · 12:12:24

造就第320位讲者 杜铭秋

同济大学建筑声学博士

中国美术学院副教授


我们常说「声音」,但「声」和「音」是不一样的。古书《礼记》对此就有记载:

凡音之起,由人心生也。

人心之动,物使之然也。

感于物而动,故形于声。

声相应,故生变,变成方,谓之音。

比而乐之,及干戚羽旄,谓之乐。

提起音乐,想必大家多少有些了解,但对声学一词恐怕就有些陌生了。

事实上,音乐、声学和建筑三者之间,有着密切的关系。举例来说,每一座剧院、音乐厅都是一个声学空间,声学与建筑的融合情况,决定了这个空间里的音效,进而影响到我们欣赏音乐的过程。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_57_53 GMT+0800 (中国标准时间).png

就拿澳大利亚经典的悉尼歌剧院来说,在外面拍照留念的人很多,进到里面听音乐的人却很少。为什么呢?因为它整个声学空间的设计和效果,放到上个世纪世界各地建设的音乐厅里面是属于非常差的,可以说是「金玉其外,败絮其内」。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_00 GMT+0800 (中国标准时间).png

歌剧院内部金碧辉煌,可在里面听到的声音却并不悦耳,甚至有些声音是听不到的,这也是它的一大败笔。

无独有偶,1962年,纽约林肯中心音乐厅也曾发生过一场建筑声学引起的风波。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_05 GMT+0800 (中国标准时间).png

由著名声学家Leo Beranek担任声学顾问的音乐厅,完工后的第一场演出就被听众发现了问题:低音怎么不见了?经过数次改建,依然没办法解决这个问题,后来这座音乐厅居然被拆掉重建了。想必参与其中的建筑师和声学家们,也是追悔莫及吧。

建筑师都是聋子,声学家都是瞎子。这是一个很大的谬思。如何将建筑与声学紧密地结合在一起,才是我们要思考的问题。

Beranek在经历了纽约的失败后,痛定思痛,在东京做出了一座日本顶级的音乐厅——东京歌剧城。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_11 GMT+0800 (中国标准时间).png

我们前面说到悉尼歌剧院的声音表现力很弱,是因为它内部没有做可以反射声波的建筑设计,导致整个声音只会向上飘,层次感随之消失。而同样有一个削尖顶的东京歌剧城,就在天顶做了很多阶梯状的设计,并且添加了反射板。这样一来,声音就被均匀地反射到每个坐席上。

那么,怎样才算是顶级的音乐厅?

上世纪初,声学家塞宾用一个重要的物理参数来定义声学空间——混响时间。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_16 GMT+0800 (中国标准时间).png

那么,什么叫混响时间呢?简单来说,就是声源停止发声后,声压减弱到60分贝所需要的时间。

不同的厅堂,有不同的空间用途,界定依据就是它的混响时间和清晰度。

Beranek在测量了全世界的86个音乐厅之后,评出三个A+级音乐厅:

  • 美国波士顿交响乐大厅

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_22 GMT+0800 (中国标准时间).png

波士顿交响乐大厅是一个狭长而高挑的「鞋盒」形,能够把声场完美地包围起来,上面这些曲面的拦板也可以很好地反射声音。

  • 维也纳金色大厅

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_27 GMT+0800 (中国标准时间).png

金色大厅看起来中规中矩,为什么能产生一流的音效呢?原因就在大厅两侧的小金人,以及顶部的吊灯和装饰板,它们可以非常好地把声音反射、散射出来,并创造了一个漂亮的混响时间——1.45秒左右。

  • 柏林爱乐音乐厅

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_33 GMT+0800 (中国标准时间).png

爱乐是比较典型的梯田式音乐厅,它的优势在于,这些短短的侧墙可以快速地把声音反射回来,让我们不管坐在哪个区域都能享受到极佳的音效。

进入千禧年之后,也陆续出现了一些优秀的观演音乐厅,新加坡滨海艺术中心就是其中之一。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_38 GMT+0800 (中国标准时间).png

它拥有世界顶级的室内声效,能够为各种形式的表演提供完美的音效。最妙的是,它的屋顶是可以上下升降的,这对混响时间大有益处。我们都知道,空间大小决定了混响时间和声音的好坏,有了这个升降顶,就可以根据演出的形式来调整空间。例如,四重奏表演时就将屋顶降低,交响乐团表演时就将屋顶升高。

当然,即使是再好的音乐厅,各区域坐席的听觉享受还是有差异的,这也正是票价有高低之分的原因。那么,我们在听音乐会的时候,越贵的票一定越好吗?

两年前,我去上海音乐厅听音乐会的时候,发现朋友送我的高价票坐席在楼下的后座,听得并不是很清楚,但楼上的低价票坐席,因为更接近屋顶的反射板,听到的音质反而更好。可见,票价并不能完全体现我们听到的声音品质。

是什么决定了一个坐席的优质度?为此,我们用电脑模拟了几个音乐厅,发现这五个参数决定了座位的票价:

  • 早期混响时间(Early Decay Time)

  • 声音强度(Stength)

  • 声音清晰度(Clarity)

  • 侧向反射声(Lateral Fraction)

  • 时间中心(Time Centre)

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_45 GMT+0800 (中国标准时间).png

上面是我们熟悉的上海三山会馆,在这里,声音是流动的,它可以从台上走到台下的厢房去。既然如此,观众的听觉享受也应该是不一样的。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_51 GMT+0800 (中国标准时间).png

于是,我们用声音颗粒的方法,模拟了所有3600个座位的声效情况,并以不同颜色代表每个座位的音质优劣情况。图中黄色的P1位置,是声音比较好的,而后面黑色的部分,则几乎消掉了频率不同的声音。

上海东方艺术中心的情况也是一样,有很多不好的位置。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_58_57 GMT+0800 (中国标准时间).png

经过模拟,我们了解到不同座位的差异。这样做不仅仅是为了给座位定价,我们更希望能够通过这样的方式对音乐厅加以改善,甚至实现99%以上都是好位置。于是,我们在边边角角的地方吊了很多小雨伞,以此补全位置的声音频率。

类似修补式的材料还做了很多,所以,如果你现在去那听音乐,基本上没有太差的位置。

前面这些充满人文气息的音乐厅都是由人类创造出来的,那么,如果我们回到原始的大自然中,是否也能找到这样声效完美的“音乐厅”?

视频中有我们在西双版纳雨林录到的大自然音乐会,虫、蛙、鸟都是参与其中的「演奏家」。如果你尝试去跟它们对话,就会得到回应。这样的方式,也被新西兰大学的研究员们用来检测生物的多样性。

其实,声学是一个非常广泛的领域,无论是建筑声学,还是生物声学,都只是其中一小部分。声学的魅力和作用远不止我们看到的这些,海扶刀的使用就是最好的证明。

我们也在尝试做一些类似这样跨领域的实验,比如把蟋蟀放进大棚中,让它的叫声陪伴蔬菜一起生长,结果发现蔬菜长得更快了。

导出图片Fri Aug 03 2018 13_59_09 GMT+0800 (中国标准时间).png

我们常说「余音绕梁,三日不绝」,事实上,这个余音还可以更长。

我们在做声学考古的时候,利用3D打印技术,把一只两千年前的蟋蟀从琥珀里打印出来,重新把它翅膀的音锉进行摩擦,就听到了两千年前的蟋蟀的叫声。

最后,回到建筑声学这门学问上来。我既是一个声学家,也是一名建筑师,这样看来,我应该对设计声学空间胸有成竹吧。然而,我却常常对此感到无力。

于我而言,

声学空间就像一个黑箱,

经过二十年的研究,

我也只是打开了它的一道缝隙,

但一束光已经从这道缝隙中穿透而出。

我希望,这束光会越来越亮。



「造就人文」辨声专场


文字丨Liz

校对丨其奇

  • 算法
  • 建筑设计
  • 声学
  • 音乐厅
16:37
时海波 上海交通大学附属第六人民医院耳鼻咽喉头颈外科常务副主任、教研室主任

这个全球爆红的听力测试,为什么有人听到的是yanny,有人听到的是Laurel?

2018-08-05
32:06
蔡康永 主持人 作家、编剧、导演

未来的娱乐业,明星只是我们生活的道具

2018-08-05
18:07
陈鹏飞 南京大学天文与空间科学学院 教授

谁杀死了崇祯皇帝?是太阳!

2018-08-05

造就评论0

造就  发现最有创造力的思想