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歌剧院的声学研究和设计~应从表演者角度 考虑
发布时间:2023-2-8 9:55:00   浏览次数:
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歌剧院的声学研究和设计~应从表演者角度 考虑


 从表演者角度的声学研究和设计

关于歌剧院歌手最有价值的声学研究是Marshall和Meyer(1985)[12]。他们在合成声场实验的基础上发现歌手对混响的反应最灵敏,而不是特定的早期反射。如果早期反射有帮助的话,它们必须以<35ms的延迟到达,这意味着反射面距离歌手只有6m的最大距离。
 
由于对歌剧院歌手和乐队的声学研究比较少,因此需要参考音乐厅的舞台音质相关研究成果。音乐厅舞台音质设计的核心内容是让乐队拥有良好的相互听闻(为了合奏的同步性)和足够的房间声反馈(为了控制演奏的响度)[13]。歌剧院比音乐厅相比,多了歌手,必须增加对歌手和乐队之间交流的分析研究。
 
歌剧院的演出空间为舞台和乐池,因此舞台、乐池以及周边的墙体和吊顶是影响表演者演出效果的主要区域,也是声学研究和设计的重点区域。

 

3.1 提高表演者的相互听闻(早期舞台支持度STEarly

歌手、乐队以及两者之间能够听到彼此的声音(相互听闻)对演出的同步性(合拍)是很关键的。当然指挥家也可以控制,但是歌手和乐手需要一直盯着指挥的手势,这是不太现实的,乐手还要看乐谱,歌手还要观看舞台上的演出状况。
 
参照音乐厅舞台音质的研究成果:乐队之间相互听闻的良好条件是具有丰富的早期能量(包括直达声和早期反射声),即要有合适的早期支持度STEarly。最根本最直接的方法就是乐手能够直接听到彼此的声音(直达声),其次就是能够获得足够多的早期反射声。17~35ms的反射声有助于合奏(Marshall等人)[14]
 
对于歌手而言,提供<35ms早期反射声,只有舞台上布景的反射以及台口侧墙(包括台框和台口侧包厢或楼座栏板)的散射能够做到。对于乐队而言,下沉式乐池四周的墙面、悬挑的顶部以及池座上部的包厢栏板等都能提供充足的<35ms早期反射声。

 

3.1.1 增加歌手之间的早期反射声——舞台上设置类似反声罩的布景
对于歌剧演出来说,舞台上的声学条件很重要,尤其是对歌手来说。舞台内唯一可能为歌手提供早期反射的表面就是舞台布景,所以一般都会设置类似反声罩的布景(见图15、16)。这种措施不仅是歌剧剧情演出的需要,还可以起到提高歌手之间的相互听闻和响度的作用。
 
为了对所有频率都有较好的反射,原则上舞台布景应该是用厚重材质而不是帆布建造的。例如维也纳国家歌剧院舞台布景通常使用比较厚重的实木。但是布景太厚重,安装和搬运布景会比较费工费力,费用会比较高。同时可能会对舞台地板造成损害。所以许多歌剧院的布景通常采用帆布(表面刷油漆)或薄板的轻质板材。轻质材料虽然对低中频声能起不到反射作用,甚至会吸收低中频的声能,但是对2500~3000Hz(歌唱共振峰频率范围)的高频能够起到反射效果,可以起到事半功倍的作用。根据华东院声学所对国内20座剧院的统计数据,增设乐罩(材质均为轻质的纸蜂窝板或铝蜂窝板)后,舞台早期支持度STEarly可提高7.8dB、观众厅的强度因子Gmid可以提高约2.5dB。为了便于歌手上下场,一般布景的侧边不会完全封闭;其次不会像反声罩一样设置顶板,因为歌剧演出需要大量的顶部光源,设置顶板会影响舞台顶光的投射。所以设置布景的增加值会比反声罩(围合更加完整)要小一些,但是可以增加歌手歌唱声的舞台早期支持度和响度是显而易见的。
 
当然并不是所有的歌剧场景都使用布景,而舞台的体量比较大,如果不做吸声处理,舞台上的混响时间会非常大,既会影响歌手之间的相互听闻,而且还会降低歌手唱词的清晰度。因此在主舞台上悬挂厚重的幕布和侧后舞台墙面上布置吸声材料是很有必要的,目的就是降低舞台空间的混响时间。

 

歌手在台唇处进行表演时,台口处的台框、侧墙以及侧包厢栏板等表面也会提供早期反射声,因此也要重视台口处空间的声学设计。





3.1.2 增加乐队之间的早期反射声需权衡对乐手听力的保护

单从增加乐队之间早期反射声的角度考虑,乐池周边的墙体和悬挑部分的顶部应该做反射面比较好,如采用实木表面。
 
必须权衡乐手不愿意在乐池悬挑下部演奏的因素。主要是因为乐池悬挑下部的声级比较高,会对乐手的听力造成损伤。Naylor报告了在木管乐器部分测量的等效声级LAeq为86~92dB(超过了欧洲8小时工作日LAeq≤85dB的要求)。每部歌剧的演奏高潮可能出现2到3次,最大演奏声级范围从105~110dBA,通常是打击乐的声音。Gade和Mortensen(1998)记录了旧哥本哈根歌剧院乐池内的声级随着悬挑增加了约3dB,一些在乐池内演奏的乐手确实遭受了永久性听力损伤。
 
在乐池的悬挑部分的空间做吸声处理是可取的。Mackenzie(1985)[5]报告了一个特定乐池的模型实验,他们通过使乐池的天花板吸声,实现了观众厅的声级降低3dB。Meyer(1998)研究表明悬挑部分的乐池存在垂直驻波,这可能会使较低频率的乐手分心,悬挑部分的顶部布置专门吸声材料有助于解决这个问题。但吸声处理也会降低乐手听到自己和其它乐手的声音,没有了足够的声反馈,乐手很容易打得声音更大,反而达不到降低声级,保护乐手听力的初衷。

 

在悬挑乐池内的做吸声和扩散处理相结合是得到认可的。Harkness(1984)[15]在悉尼歌剧院的乐池内做了一项实验。他不仅在乐池的表面周围临时安装了吸声和扩散相结合的补丁,而且还在不同的乐器组之间引入了隔断。基本原理是,将弱者与响亮的乐器分开,前者才能听到自己的声音。他报告说,“对拆除这些隔断的反应非常消极”。幸运的是乐池的面积比较大,为分隔断和扩散体留出了足够的空间。在对乐池设计的启发性讨论中,Blair(1998)[16]建议尽量提高乐池悬挑部分的高度并设置倾斜的天花板。他列举了两个特别受指挥家和乐队喜爱的歌剧院:法国加涅尔歌剧院和阿根廷科隆剧院。他们都有很好的后期反射声,来自于乐池上方的表面、包厢栏板和穹顶。然而他们的乐池都比较小。
 
总之,乐池面积大有利于音乐家,但往往会在观众和舞台之间留下巨大的鸿沟,如何调和这个冲突是新歌剧院的一项重大挑战。

 

3.1.3 增加歌手和乐队之间的早期反射声——乐池栏板

由于乐池的下沉,歌手和乐队彼此之间大多数看不到对方,也就是说他们之间缺乏直达声进行交流,通过反射面提供<35ms的早期反射声进行交流就至关重要。乐池栏板是歌手和乐队之间最近的反射面(见图17),因此栏板必须是硬的反射面。苏州湾大剧院乐池的右侧栏板采用透空做法(见图18),优点是可以提高了乐队的声级特别是高频声,增加乐队演奏声的亮度。但是却产生了三个不利因素:一是打破了歌手和乐队之间的平衡,使乐队声能可能盖过了歌手;二是减少了歌手和乐队之间的早期反射声交流,不利于演出的同步性;三是观众可以隐约看到乐谱灯光,干扰观看演出。综合考虑这种做法并不可取。





3.2 提高房间声反馈的措施(相当后期舞台支持度STLate

借助有关音乐厅方面的研究:合适的观众厅混响声对舞台的声场是至关重要的,其中来自于主观众席的混响声占重要地位(Dammerad)[17],后期声对于音乐家“听到房间的声反馈”是很重要(Nakayama)[18]
 
在歌剧院中,歌手和乐队都需要听到来自观众厅的声音反馈,然后根据反馈的声音相应地控制自己的歌唱和演奏的响度。歌唱歌手特别希望喜欢听到他们的声音在一个比较舒畅的发声水平时能“充满大厅”。这就需要池座的后墙、挑台栏板以及吊顶等部位能够将声音反射到舞台和乐池内。但需要合理控制反射声的大小,避免反射声太强,成为回声。
 
Nakamura等人(1991)[18]根据大量试验认为:延迟时间为140ms的反射声级应比直达声低25~30dB(均按歌唱歌手前1m处测得)。Okano(1994)[6]一组女高音歌唱歌手来做试验,请她们判断墙面反射来的容许声级为多少。对于延迟时间为120、170和220ms的反射声,最敏感的歌唱家认为容许声级在直达声以下分别为36、38和42dB。根据这两组数据绘制出反射声延迟与降低声级的关系图18,可以看出不同的实验对容许声级还是有一定差别,需要在实践中,根据演出团队的需求进行适当地调整。



美国印第安纳大学礼堂的平面图见图19,由于台口侧墙形状呈内凹形,前中区的大量观众席肯定缺少早期侧向反射声,因此观众厅的音质效果并不太好。但是由于有来自池座后墙、挑台栏板、侧墙格栅边缘以及顶棚上灯槽线脚的反射声而产生出一种特殊的活跃感(见图20)。歌手说礼堂对他们的歌声有很好的支持;乐池中的指挥说整体感很好,乐队也易控制。歌手和乐池中乐队的平衡对大厅中大部分位置是满意的。从印第安纳大学礼堂的例子可以看出从表演者角度进行声学设计是多么重要。





4.  结语

歌剧院设计是一项多专业协调配合且高度受限的工作。许多建筑师在面对歌剧院项目时,都希望创造一种全新的、有特色的剧院形式。但是具体设计时,结构梁会限制高度、空调专业需要空间、视线分析会限制座位排布、声学设计对体形和用材有要求、还有灯光、音视频、舞台机械等功能性限制,还必须尽可能让表演者和观众之间维持一种亲密的关系。结果却发现其它专项顾问对自己的创意一个又一个地进行了否定,自己的选择越来越有限。
 
在所有剧院类型中,歌剧院的建筑形式是变化最小的。由于有一个舞台开口和一个将舞台与观众隔开的乐池,歌剧院有相当大的设计限制。早在十七世纪就为歌剧确立的马蹄形形式,已被证明非常适合歌剧表演。它是如此成功,以至于它的视觉缺陷被忽略了(靠近台口的侧包厢只能看到很少一部分舞台)。

 

德国歌剧院曾经在20世纪中期,尝试改进歌剧院侧包厢视觉缺陷,将观众厅平面设计成六边形,前半部分扩大(增加容座、为侧包厢腾出视角)、后半部分回收(取消边角不利位置、为后部侧包厢内移提供墙体支撑)。侧面的挑台做成一个个略向前倾的雪橇形,层层跌落地朝向舞台方向。这种“倾斜雪橇”的形式较好地解决了包厢的视线问题,但是观众厅前半部分的扇形特性直接导致池座的绝大部分区域缺少早期的侧向反射声。1955年重建的的Hamburg State Opera(汉堡国立歌剧院,见图21、22)、1957年重建的科隆歌剧院(cologne opera,见图23)和1961年重建的德国德意志歌剧院(Deutsche Oper,见图24)都采取了“倾斜雪橇”的形式,但终因声学上的缺陷而没有在欧洲和世界上推广开来。








 
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