观演建筑声学发展简史
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建筑噪音的历史发展在人类文明的漫长进程中,建筑活动始终是推动社会发展和进步的重要力量。
从古老的洞穴到现代的摩天大楼,建筑的形态和技术不断演变,而与之相伴的建筑噪音问题也经历了一个复杂的历史发展过程。
在远古时期,当人类还居住在洞穴中时,建筑活动相对简单,噪音的产生也较为有限。
人们可能只是使用简单的石器工具对洞穴进行修整,所产生的声响在大自然的背景声中几乎可以忽略不计。
随着人类社会的发展,进入到农业文明时代,开始建造简易的房屋和村落。
这时的建筑材料主要是木材、泥土和石头,建筑工具也相对原始,如斧头、锤子等。
工匠们在劳作过程中敲击木材和石头的声音,成为了当时建筑噪音的主要来源。
但由于当时的人口密度较低,建筑规模较小,这些噪音对人们的生活影响并不显著。
工业革命的到来给建筑行业带来了巨大的变革。
蒸汽机、钢铁等新技术的出现,使得建筑材料和施工方法发生了根本性的改变。
大型的起重机、搅拌机、钻孔机等机械设备被广泛应用于建筑工地,这些机械在运转过程中产生了高强度的噪音。
同时,大规模的城市建设也使得建筑工地遍布城市的各个角落,建筑噪音开始成为一个严重的社会问题。
在 19 世纪末和 20 世纪初,随着城市化进程的加速,高层建筑和大型公共建筑的兴建如火如荼。
钢结构和混凝土结构的广泛应用,使得建筑施工更加复杂,噪音水平也进一步提高。
例如,在钢结构的焊接过程中,会产生尖锐的噪音;混凝土的搅拌和浇筑过程中,机器的轰鸣声震耳欲聋。
20 世纪中叶以后,建筑技术的发展日新月异。
各种新型建筑材料和施工工艺不断涌现,如预制构件、泵送混凝土等。
虽然这些技术在一定程度上提高了建筑施工的效率,但同时也带来了新的噪音问题。
例如,预制构件在运输和安装过程中会产生碰撞和摩擦的噪音;泵送混凝土时,管道的振动和混凝土的流动也会产生较大的声响。
进入 21 世纪,随着人们对生活质量的要求越来越高,对建筑噪音的关注度也日益增加。
许多国家和地区都制定了严格的建筑噪音标准,以限制建筑施工对周边环境和居民的影响。
音乐厅声学理论及设计的发展概述音乐厅是专门用于演奏和表演音乐的场所,其声学特性对演奏和听众体验有着至关重要的影响。
在过去的几个世纪里,人们对音乐厅声学的研究和设计经历了一系列的发展与创新。
本文将对音乐厅声学理论及设计的发展进行概述。
在古典时期,人们对于音乐厅声学的认识相对有限。
当时最重要的考虑因素是声音的传播和反射。
音乐厅的设计借鉴了教堂和宫殿的声学原理,采用了圆形或长方形的平面布局,并利用壁面的形状和曲线来实现声音的扩散和反射。
通过调整座椅和楼梯等元素的位置和高度来达到声学效果的最优化。
19世纪是音乐厅声学理论与设计的重要转折点。
科学技术的进步和对声学研究方法的改进为音乐厅声学的研究提供了更多的工具和数据。
在这一时期,人们开始对音乐厅的声学品质进行更为准确的评估和衡量。
音乐厅的设计也逐渐从凭经验和直觉转向科学与实验。
20世纪是音乐厅声学理论与设计的快速发展时期。
人们对音乐厅声学的理解更加深入,科学实验和建模的方法得到了广泛应用。
在这一时期,声学参数的测量和模拟成为了音乐厅设计的重要工具。
通过计算机模拟和声学仿真软件,设计师可以在设计阶段就对音乐厅的声学特性进行分析和优化。
随着科技的发展和对音乐厅声学研究的不断深入,人们对音乐厅声学的认识更为全面和细致。
除了声学参数的优化外,人们还对音乐厅的多功能性和可持续性进行了更为重视。
现代音乐厅的设计趋向于兼顾不同类型的音乐演出,并注重环保和可持续发展的原则。
音乐厅声学理论及设计经历了从经验主义到科学实验的演进过程。
随着对声学研究方法和技术的不断改进,音乐厅的声学质量和设计水平也在不断提高。
未来,随着技术的进一步发展和对声学研究的深入,音乐厅声学理论和设计将会有更大的突破和创新。
观演建筑声学设计进展研究一、本文概述随着社会的快速发展和人们生活品质的提升,观演建筑如剧院、音乐厅、电影院等已经成为城市文化生活的重要组成部分。
声学设计作为观演建筑设计的关键环节,对于提升观众体验、保证演出质量具有至关重要的作用。
本文旨在全面梳理和探讨观演建筑声学设计的最新进展,以期为未来观演建筑的设计、建设和改造提供有益的参考和启示。
本文将回顾观演建筑声学设计的发展历程,从早期的声学原理应用到现代的声环境营造,分析声学设计在观演建筑中的演变过程。
本文将重点介绍当前观演建筑声学设计的最新技术和方法,包括先进的声学材料、数字化声学模拟技术、以及声环境调控技术等。
本文还将探讨声学设计与建筑设计、室内设计等其他设计领域的融合趋势,分析声学设计在提升观演建筑整体品质中的作用。
本文还将展望观演建筑声学设计的未来发展趋势,提出在可持续发展、智能化、人性化等方面的挑战和机遇。
通过本文的研究,希望能够为观演建筑声学设计领域的发展提供新的思路和方向,推动观演建筑声学设计向更高水平迈进。
二、观演建筑声学设计的发展历程观演建筑的声学设计是一个涵盖了建筑声学、音乐声学、音响工程等多个领域的综合性问题。
随着科技的发展和人们审美水平的提高,观演建筑的声学设计也经历了从简单到复杂,从粗糙到精细的发展历程。
早期的观演建筑,如古希腊的剧场和罗马的斗兽场,主要依赖于自然的声学条件来实现声音的传播和扩散。
这些建筑通常具有较大的空间和特殊的形状设计,使得声音能够在观众席之间产生良好的反射和扩散效果。
然而,这种设计方式往往无法有效地控制声音的音质和响度,使得观众的听觉体验受到一定的限制。
随着科学技术的进步,人们开始更加深入地研究声音的传播规律和建筑对声音的影响。
20世纪初,建筑声学作为一门独立的学科开始兴起,为观演建筑的声学设计提供了更加科学和系统的理论基础。
在这一时期,建筑师和声学工程师开始合作,通过精确的计算和模拟来优化建筑内部的声学环境。
音乐厅声学理论及设计的发展概述音乐厅是一种专门用于演奏音乐的场所,对于音乐厅的声学设计十分重要。
音乐厅声学设计的目标是创造一个能够传递音乐的声音效果最佳的空间,使乐音清晰、自然、均衡,并能提供适当的各向同性和各向异性反射声。
本文将对音乐厅声学理论及设计的发展进行概述。
音乐厅声学设计的起源可以追溯到古希腊时期。
在古希腊,人们发现了许多自然产生的具有良好声学效果的场所,例如露天剧场和音乐舞台。
古希腊的音乐厅仍然面临许多问题,例如声音的混响、演奏者和听众之间的距离等。
人们开始对音乐厅的声学进行研究和实践。
在17世纪和18世纪,音乐厅声学的研究取得了重要进展。
著名作曲家巴赫在他的音乐剧《费利克斯和病钟》中首次提出了关于声音立体感的概念。
此后,人们开始研究声音的传播、反射和吸收等理论,并应用于音乐厅的设计。
随着工业革命的发展和音乐技术的进步,20世纪初期的音乐厅声学研究进入了一个全新的阶段。
科学家们利用实验室中的设备和技术手段来研究声音的传播和反射等现象,并提出了许多新的理论和方法。
雷丁在20世纪30年代提出了声学参数的概念,即吸声系数、反射系数和传播系数等。
这些参数为音乐厅的声学设计提供了重要的依据和指导。
随着计算机技术和数值模拟的发展,音乐厅声学设计进入了一个全新的时代。
通过数值模拟和仿真软件,设计师们可以更加准确地预测和评估不同设计方案的声学效果。
他们可以通过模拟不同材料和结构对声音的吸收和反射的影响,选择最佳的设计方案。
随着对听觉感知的研究不断深入,人们对音乐厅声学设计的要求也不断提高。
现代音乐厅声学设计追求更加真实和逼真的声音效果,使听众感受到演奏者的情感和技巧。
设计师们开始研究和应用多声道技术、声像定位技术等,以增强音乐厅的音效表现力。
随着科学技术的不断进步和人们对音乐厅声学的研究不断深入,音乐厅声学设计取得了巨大的发展。
从古希腊时期到现代,音乐厅声学设计一直致力于创造更加优质的声音效果的空间,为音乐表演提供最佳的音乐体验。
大剧院建筑声学的创新应用大剧院建筑声学一直是建筑设计中的关键问题之一。
好的声学设计能够为观众带来更好的听觉体验,提升演出效果,是现代大剧院设计中不可忽视的重要因素。
随着科技的不断发展和创新,大剧院建筑声学的应用也在不断更新,新技术的引入为大剧院声学设计提供了更多的可能性。
本文将介绍大剧院建筑声学的创新应用,以及未来发展的趋势。
一、声学设计在大剧院建筑中的重要性大剧院是文化艺术的重要场所,主要用于举办音乐会、歌剧、舞蹈等演出。
在大剧院建筑中,声学设计是至关重要的,它直接影响到观众对演出的感知和理解。
好的声学设计可以使观众感受到清晰的音乐声音,深刻的表演细节,从而更好地享受演出。
声学设计在大剧院建筑中有很多方面的应用,比如对声音的反射、吸收和折射进行控制,以达到最佳的音质效果;调整音响设备的位置、数量和声音分布,以确保每个观众都能够获得良好的听觉体验;合理设计空间结构和材料,以最大程度地减少噪音和共鸣等。
声学设计在大剧院建筑中的重要性是不言而喻的。
随着科学技术的发展,大剧院建筑声学的应用也在不断创新。
下面将介绍一些目前在大剧院设计中应用较为广泛的创新技术。
1. 数字模拟技术数字模拟技术是一种通过计算机模拟声学场景的技术,可以帮助设计师更好地预测和分析声学效果。
在大剧院设计中,数字模拟技术可以帮助设计师调整声学材料的布局、音响设备的设置和调试,以达到最佳的音质效果,提高观众的听觉体验。
2. 声学材料的创新应用随着材料科学的发展,新型的声学材料不断涌现。
在大剧院设计中,这些声学材料可以用于吸音、隔音、整流等方面,帮助设计师更好地控制声音的传播和反射,提高建筑的声学性能。
3. 声学建筑设计的创新理念声学建筑设计的创新理念也在不断涌现。
一些大剧院设计采用了动态声学设计理念,通过可调节的声学板材、可变声学环境等技术手段,使得大剧院的声学环境可以根据不同的演出需求进行调整,以获得最佳的声学效果。
三、大剧院建筑声学的未来发展大剧院建筑声学的创新应用是一个不断发展的过程,未来有望出现更多的创新技术和理念。
大剧院建筑声学的创新应用大剧院建筑声学的创新应用是指在大剧院建筑设计与建设过程中,运用创新的声学技术和理念,以提供更好的音效和舞台表演效果。
声学技术在大剧院建筑中的应用,可以提升音乐会、歌剧、话剧等演出的音质和声音的扩散效果,为观众带来更好的听觉体验。
创新的声学应用在大剧院建筑中可以从多个方面体现。
在剧院的设计中,声学工程师可以利用先进的声学模拟软件,在建筑结构和内部空间的设计阶段就进行声学模拟和优化,以实现最佳的声学效果。
这样可以避免在建筑完成后面临声学问题的尴尬局面,从而提供更好的音响效果。
大剧院中的舞台声音的扩散也是一个重要的创新领域。
传统的舞台声音扩散技术是通过调整扩音系统的参数来实现的,但这种方法的效果有限。
而现代的声学技术则可以通过控制舞台的声学环境来达到更好的声音扩散效果。
通过在剧院内部设置合适的吸声材料,可以减少回声和混响,使观众能够更清晰地听到演员的声音。
大剧院建筑的声学还包括音响系统的选择和布局。
现代的声学技术可以帮助声学工程师选择最适合剧院的音响系统,并在剧院内部进行恰当的布线和安装。
这些措施可以确保音响设备的有效运作,并提供清晰、均衡的音效。
还可以通过采用多声道音响系统和数字信号处理技术,实现立体声效果和环绕声效果,为观众带来更加身临其境的音乐和表演体验。
大剧院建筑中的声学还需要考虑观众席的设计。
观众席的设计也是影响声音扩散效果的重要因素之一。
现代声学技术可以帮助声学工程师确定最佳的观众席布局和座位间距,以优化观众席内的声学环境。
通过合理的座位设计,可以避免声音的反射和衍射,提供清晰、均衡的音效。
音乐厅声学理论及设计的发展概述音乐厅声学理论及设计的发展是一个漫长而不断进步的过程。
下面将对其发展历程进行概述。
在古代,音乐厅大多建在宽敞的宫殿、礼堂或教堂中。
考虑到室内空间的吸声与反射,人们大多采用圆拱形的穹顶以便扩散声音。
例如在古希腊,剧场采用了半圆形的阶梯坐席来实现声音的分布。
在古罗马时期,人们采用了半圆形的剧院设计,将观众席与舞台之间的距离保持在最佳比例,以达到最佳音质。
直到文艺复兴时期和巴洛克时期,音乐艺术经历了繁荣的发展。
这也带来了音乐厅声学的进一步探索。
巴洛克时期的音乐厅设计注重声音的清晰度和可听性,并在采用木制墙壁和天花板进行声音的扩散和分散方面取得了显著的成就。
到了18世纪末和19世纪初,随着交响乐和管弦乐团的兴起,音乐厅的需求也逐渐增加。
而此时的音乐厅也面临更高的声学要求,如良好的音质、准确的音色再现和音乐细节的清晰度等。
声学学家和建筑师开始研究声音在音乐厅中的传播和扩散,以提供更好的音质和听觉体验。
20世纪初,科学技术的不断进步为音乐厅声学的研究和设计提供了新的方法。
在声学理论方面,人们开始研究声音的传播、衰减和反射等现象,并提出了一系列的声音参数和指标来评估音乐厅的声学性能。
在设计方面,声学学家和建筑师开始尝试不同的形状、材料和结构,如曲线墙壁、可调节的吸音板和扩散板等,以满足音乐厅的声学要求。
随着计算机技术的迅速发展,人们可以利用计算机模拟和模型分析来优化音乐厅的声学设计。
人们开始运用数字信号处理技术和声学材料来改善音乐厅的声音品质。
如今,随着音乐厅的数量和类型的增加,人们对音乐厅声学的研究和设计越来越重视。
研究者们不仅关注有关声音传播、衰减和反射的理论和技术知识,还关注有关观众席的坡度、座椅间距和视线等方面的人机工程学原理。
人们还开始研究多声道音响系统和虚拟现实技术在音乐厅中的应用,以提供更真实且沉浸式的音乐体验。
音乐厅声学理论及设计的发展经历了古代的舞台式设计,巴洛克时期的木制音响设计,现代科技的应用等多个阶段。
建筑声学与多功能剧场的发展■ 燕 翔 ■ Yan Xiang作者单位:清华大学建筑学院(北京 · 100084)收稿日期:2010-07-19Architectural Acoustics and the Development of Multifunctional Theater[摘 要] 本文从我国多用途剧场的产生及发展着手,重点阐述其建筑声学存在的问题,并通过比较分析未来的发展趋势。
[关键词] 多用途剧场 建筑声学 可变混响[Abstract] This paper studied the multifunctional theater in China, including its forming history, and its architectural acoustic design difficulties as well as its development trend.[Key words] Multifunctional Theater, Architectural acoustics, Adjustable reverberation一、剧场的声学效果剧场多用于人群的集会,无论是举办会议还是演出,剧场除容纳建筑功能外,最重要的是满足观众的视听要求。
剧场的视线问题通过建筑设计保证合理的视线距离并防止遮挡即可实现。
但声学问题相对复杂,在较长距离的大空间中要“听清”、“听好”不是一件容易的事。
有2 000多年历史的古罗马露天剧场,观众席布局为半圆型起坡,目的是让人们尽可能靠近表演台,有利于声音的传达。
另外,舞台设有高大的石材照壁,将更多的声音反射到观众区域,演员也要使用夸张的面具以像喇叭一样扩大声音(图1)。
位于西班牙梅丽达的古罗马剧场,也将声学效果作为设计的关键因素之一。
中国古代集权制下,几乎没有民众观看大规模节目,会议、演出等一般在小范围内进行,如五代名画《韩熙载夜宴图》描绘的音乐欣赏场面,演出者与观众距离很近。
音乐厅声学理论及设计的发展概述引言音乐厅是音乐表演的场所,其声学性能对于音乐的演奏和听众的聆听体验起着至关重要的作用。
随着科学技术的不断发展和对声学理论的深入研究,音乐厅声学的设计与实践也在不断演进。
本文将对音乐厅声学理论及设计的发展进行概述,包括声学原理的不断完善、音乐厅设计的历史沿革、室内声学技术的进步以及未来音乐厅声学设计的发展趋势。
一、声学原理的不断完善音乐厅声学的设计是建立在声学原理之上的,而声学原理的不断完善推动了音乐厅声学设计的发展。
早期的音乐厅设计往往是基于经验和试错的结果,对声学原理的理解并不深刻。
20世纪以来,随着声学理论的不断完善,音乐厅声学设计也有了长足的进步。
1.1 音响学原理的发展音响学是声学的一个重要分支,研究声音在空间中的传播和衰减规律。
声音的传播是基于声学波动的,而声学波动的理论研究为音响学的发展提供了坚实的理论基础。
音响设备的技术水平的提高也为音响学的发展提供了技术支持,比如高品质的扬声器和音响调音技术等,为音乐厅的声学设计提供了更广阔的空间。
1.2 听觉心理学的进展听觉心理学研究了人的听觉特性和听觉感知的规律,这对音乐厅的声学设计有着重要的启示作用。
人类的听觉系统对声音的响度、音色、方位等有着敏锐的感知,而听觉心理学的研究成果可以帮助设计更符合听众感知特点的音乐厅声学环境。
1.3 数值模拟技术的应用随着计算机技术的不断发展,数值模拟技术在音乐厅声学设计中得到了广泛的应用。
利用数值模拟技术,设计师可以在计算机上进行声学场景的仿真,快速评估不同设计方案的声学性能,为设计提供科学依据和技术支持。
二、音乐厅设计的历史沿革音乐厅作为音乐表演的场所,其设计在很大程度上决定了音乐的演奏效果和听众的聆听体验。
音乐厅设计的历史沿革反映了人们对于声学环境的理解和认识不断深化的过程。
2.1 古典音乐厅的设计早期的音乐厅设计主要以古典风格为主,如欧洲古典建筑中的音乐厅设计,以及中国古代宫廷音乐厅的设计等。
剧场建筑声学的发展剧场建筑声学得进展1 古代剧场声学环境是古代表演形式演变进展得重要妨碍因素之一.非洲土著音乐多在宽阔得野外演奏,空旷得声场条件需要他们采纳节奏感强得乐器和技法来感染观众.欧洲古典音乐悠扬而舒缓,这与在剧场房间内演出有着紧密得关系.中国古代表演多在高出地面得戏台上进行,多有顶和后墙,环境介于开敞室外与封闭室内之间,由此造就了中国戏曲得节奏感也介于非洲和欧洲之间.古代演出者得音量、语调、节奏必须迎合演出场所得声学特性,才能有效地向观众传递声音信息,进而无形地制服观众得情绪.在长期得实践中,古人顺势而为,制造各种与表演场地般配得讲法、唱法和演奏方法.11 古罗马露天剧场埃皮达鲁斯露天剧场(theater at epidaurus)建于公元前300 年前得古希腊时期,后经古罗马人改造,观众可达17 000 人.西班牙梅里达露天剧场(amphitheatre of merida)建于公元前25年,可容纳观众3 000 人.古代没有扩声器,建筑者利用升起非常大得半圆形使观众尽量靠近舞台,提高听闻效果,并利用舞台上方和两侧得建筑墙面向观众席反射声音,同时,演员还使用夸张得面具,像喇叭一样将声音聚拢辐射出去.坐在埃皮达鲁斯剧场最后一排,能够毫不费劲地听清舞台上得声音,关于如此之大得剧场来讲,不要讲2 000 多年前,即使现今,设计实现同等优良得建筑声学效果也是不易得.wcoM12 欧洲古剧场古代欧洲兴建了众多剧场,要紧用于演出、集会或宗教活动.由于建筑石材在室内反射声音强烈,这些演出场所往往混响较长,希腊埃皮达鲁斯露天剧场(wwwkpcnorg)西班牙梅里达露天剧场(摄影:燕翔)燕翔清华大学建筑声学博士,现任清华大学建筑学院建筑物理实验室主任,副教授.长期从事厅堂音质、噪声操纵、声学实验检测、计算机模拟等科研工作.近年要紧参与得声学工程设计和实验研究项目有:国家大剧院、2008 北京奥运场馆(国家游泳中心、老山自行车馆、国家体育馆等)、洛阳体育中心、大庆文化中心、福建剧院、洛阳剧院、江西大剧院、北京南火车站、广州新火车站、西气东输金坛储气库噪声操纵等.主持翻译了《建筑声学设计指南》(美),编制修订了《厅堂混响时刻测量规范》、《厅堂音质比例模型测量规范》等国家标准,并发表了《脉冲反响积分法测量混响时刻》等多篇学术论文.59讲话声音听不清晰,但演奏时音质浑厚、圆润.当时作曲家们都要尽力习惯长混响效果.巴赫得管风琴音乐(18 世纪上半叶)是专门为德国莱比锡(leipzig)得托马斯教堂(thomas)所写得.以海德尔、莫扎特、贝多芬为代表得巴洛克音乐和古典音乐(1600~1820 年), 是专门为如法国里昂都市大厅等贵族得舞厅而写得.文艺复兴时期,诗歌与戏剧异常繁荣.像莎士比亚话剧,有非常多对白和自白,为了能够让观众听清,需要落低剧场得混响以保证语言得清楚度.伦敦得莎士比亚圆形剧场(globe theatre)和意大利帕尔马市(parma)得法内斯剧院(teatro farnese)基本上莎士比亚戏剧演出场得知名场所,前者建于1599 年,有1 300 个环形座位另加500 个场地中央站位,后者建于1618 年,2 500 座.法内斯剧院得侧墙上有非常多开洞,莎士比亚圆形剧场没有顶棚,这些开口起到了吸声得作用,落低了声音反射得强度,提高了演出得音效.现在尚没有证据表明这些剧院曾有过声学方面得专门考量,也许只是“无心插柳”,可能那些听不清或效果不佳得剧院早就被历史淘汰了.13 中国古戏台中国古代得室内表演多为王公贵族服务,观众少,距离近,建筑声学得咨询题不突出,唐五代名画“韩熙载夜宴图”所绘即如此.中国古代也有非常多戏台,其观场大基本上一块平地,观众站立观看,来去自由,还可边看边谈天,甚至同意商贩穿插期间做生意.这种戏台视听条件非常粗糙.山西翼城乔泽庙元代戏台是现存最早得古戏台,再到了清代,颐和园德和园大戏楼为慈禧太后一人独享,除了摆阔摆派得豪华程度另人咋舌外,音效几无改观.据传,有得戏台下空间曾置入开口大缸,以求提高演出得共鸣效果,然而,研究表明,置缸对建筑声论文联盟学得关心微乎其微,其目得可能是存水消防,至于关心提高声学效果只是是以讹传讹罢了.2 西方近现代剧场西方较早进行了建筑声学从无到有、从小到大得研究.声音本身虽是物理咨询题,而建筑声学研究得目标是解决怎么样使人听到得声音更美,“以人为本”得思想理念造就了剧场建筑声学得进展.近100 年来,西方大量兴建剧场,建筑声学理论一方面起到保驾护航得作用,另一方面也对剧场建筑形式得演变产生了极大得妨碍.21 19世纪——音质靠运气19 世纪人们对建筑声学知之甚少,非常多剧院得声音效果都不太理想.然而,正是这一时期却出现了一批以音质效果著称得剧场,如奥地利维也纳歌剧院(wiener staatsoper,1 700 座,1861 年)、维也纳金色大厅(wiener musikverein,2 000 座,1870 年)、法国巴黎歌剧院(palaisgarnier,2 200 座,1875 年)、荷兰阿姆斯特丹皇家音乐厅(concertgebouw,2 100 座,1888 年)等,这些厅堂得声音或圆润悠扬,或沁人心脾,或撼人心灵,差不多成为世界最优秀得表演者和最发烧得听众们心目中得表演圣地.巴黎歌剧院得设计者查尔斯·加尼叶(charles garnier,1825~1898 年)得评论反映了古代建筑师对声学得认识,他讲:“我必须声明我没有采纳任何原则,没有任何声学理论,其成功或失败,我听天由命.”意大利帕尔马市得法内斯剧院(turismoparmait)英国伦敦莎士比亚圆形剧场模型(摄影:燕翔)唐五代名画“韩熙载夜宴图”(baikebaidu)山西翼城乔泽庙元代戏台(摄影:罗德胤)北京颐和园德和园大戏楼(摄影:罗德胤)奥地利维也纳歌剧院(摄影:燕翔)奥地利维也纳金色大厅(摄影:燕翔)法国巴黎歌剧院(摄影:燕翔)荷兰阿姆斯特丹皇家音乐厅(摄影:燕翔)6022 20世纪初期——建筑声学诞生建筑声学真正诞生于19 世纪末、20 世纪初.1895 年,美国波士顿哈佛大学得弗格艺术博物馆(fogg art museum)讲演厅落成,因墙面为硬质石材,回音非常大而不能使用.哈佛大学校长埃利奥特(charles w eliot,1834~1926 年)托付物理学系27 岁得助教wc 赛宾解决这一咨询题.赛宾在将近40 个不同容积得房子里进行了实验研究,提出了混响时刻和吸声得概念,发觉长混响是影响语言清楚度得缘故,总结出混响时刻与房间容积成正比、与吸声量成反比得重要结论.赛宾利用座椅软垫得吸声作用,较好地改善了该演讲厅得音质,并因此而声名鹊起.当时,波士顿正在新建音乐厅,业主出于保证声学效果得考虑,邀请了赛宾进行建筑声学设计.波士顿交响音乐厅(symphony hall, boston,2 600 座)于1900 年建成,音效取得了巨大成功,与维也纳金色大厅、阿姆斯特丹皇家音乐厅并列被认为是具有世界顶级音质得三大厅堂,至今尚无后来者能超越.建筑声学解释了这些厅堂音质玄妙之所在,要紧有5 点:一是厚重得隔声墙体保证了室内得安静度,二是狭长得鞋盒形体型有利于侧向声音反射,三是合理得每座容积率满足了人均声能量,四是合理得容积和吸声量保证了最佳混响时刻,五是巴洛克式凸凹有致得内部装饰使声音均匀散射于整个大厅内.所以,除此要紧因素外,还有非常多声学细节也是特别重要得,例如装修表面得细节处理、舞台地板用材、墙面装饰用材等,综合造就了优美得音质.20 世纪初期,按赛宾理论建筑得鞋盒形剧场或近似得马蹄平面剧场都可取得较好得声学效果,鞋盒形也成了剧场建筑设计得主流.23 20世纪中期——探究与实践20 世纪中期,剧场建筑设计得个性化推动了建筑声学研究,并在实践运用中成果显著.德国柏林交响音乐厅(berliner philharmonie,2 400 座,1963 年),建筑外观像金色得皇冠,平面为类圆多边形.建筑师期望打破古典鞋盒形得呆板,制造出更爽朗、新颖得形式,同时容纳更多观众.在声学家配合下,该厅观众席布置采纳了高底错落得葡萄田式,将观众分成小区块,每个小块得侧墙能够为临近区块提供声音反射,从而达到与鞋盒形殊途同归得音效.这种像梯田一样得设计在剧场史上依然第一次,不但声学效果是良好得,而且室内建筑形式也是划时代得,建筑与声学相得益彰,艺术与科学完美融合.悉尼歌剧院(sydney opera house)1959 年始建,1973 年完工,内有一座2 700 座得音乐厅和一座1 500 座得歌剧院.其建筑造型横空出世之时,即震惊了整个世界.然而,贝壳状外形给当时得建筑声学专家们提出了严峻得考验,侧墙高大且倾歪并略带微弧,这种室内得音效能行吗?“祸害积于忽微,智用藏于所逆.”巨大得挑战也孕育了巨大得机遇.建筑声学中得侧向声能比理论即诞生于该时该刻得澳大利亚,通过建筑墙体角度设计,合理操纵来自两侧墙面反射声与来自头顶反射声能量分布和声音时刻延迟得比例,利用双耳效应,获论文联盟得令人中意得音效.悉尼歌剧院不然而表现主义得划时代作品,也是建筑声学侧向声能比理论得划时代经典案例.悉尼歌剧院堪称建筑史得一段神话,它是世界上唯一一个建筑师尚在世时即被评为世界文化遗产得建筑,也是唯一一个都市因建筑而扬名世界得范例.实践也不总基本上一帆风顺.1960 年代,美国四十多岁得白瑞纳克(beranek,1914~)在世界上已是鼎鼎有名得声学专家了,他撰写了巨著《音乐、声学和建筑》,将赛宾开创得建筑声学发展到“广泛有用”得时期.那时,他同意托付,为纽约林肯表演艺术中心(lincoln center,相当于美国国家大剧院)中得爱乐美国哈佛大学得弗格艺术博物馆(美国acentech公司提供)美国波士顿交响音乐厅(摄影:燕翔)德国柏林交响音乐厅(摄影:燕翔)澳大利亚悉尼歌剧院(摄影:燕翔)美国纽约林肯中心(右侧为爱乐厅音乐厅,现名费雪尔厅)(摄影:燕翔)61(philharmonic)音乐厅进行声学设计.为此,他曾奔赴世界各地69 个闻名厅堂进行大量声学研究.然而,恰恰在这一“登峰造极”之时,“严格遵照声学理论设计得”林肯爱乐音乐厅难道出现了“低频缺乏咨询题”,以至于在1962 年12 月23 日专门为迎接圣诞新年得首演以演出中断而失败告终.后经数十年得研究,人们才发觉,这是因浮云反射板低频反射不足凸显了座椅低谷效应造成得.此事被誉为“建筑声学史上伟大得失败”.道无止境,建筑声学亦无止境.24 20世纪90年代——计算机辅助如虎添翼20 世纪末期计算机得飞跃进展对建筑声学得妨碍巨大.尽管,采纳声线束法和镜像虚声源法能够较好地模拟和预估剧场得声学效果,然而,在没有高速计算机得时代,数以万计得声线和虚声源根本是无法实现追踪计算得.有了高速计算机,不但计算咨询题迎刃而解,而且,以计算机为手段得声学测量技术也大大进展起来,使人们能够更加深入细致地预测剧场中得声音咨询题.3 中国近现代剧场31 清末民初——大众和民主得作用19 世纪有两个建于室内得本土戏台,一个是北京得湖广会馆,一个天津得广东会馆.这两个会馆碰巧室内音质都非常好,演讲、京剧、话剧等效果非常不错,至今仍在演出使用.究其缘故,一是房间容积适中,二是室内各界面多为木夹板装修,后空腔大,低频共振吸声好.另外戏台上方得台顶板具有一定舞台声反射作用.1912 年,孙中山在湖广会馆主持召开过国民党成立大会.“五四”时期,广东会馆也经常进行凉爽群众集会,梅兰芳、杨小楼等人都曾在此演出.能够想到,假如剧场音效不佳,“革命党”就可不能选择这个地方进行大集会了,也许就不能保存至今了.20 世纪初叶上海大新舞台(3 436 座,后改名天蟾剧院,现名逸夫舞台)和南通更俗剧场(1 456 座,解放后曾改名人民剧场),是民国时期剧场得代表,分不由杨小楼和张謇等人邀请外国设计师仿效西欧剧场,结合本土戏剧演出而建.这些剧场多处于上海周边,属当时经济发达地区,要紧建筑目得是猎取票房,手段是娱乐民众.想比之下,传统古戏台场地小,容纳不下几千名观众,从经济效益角度而言,西洋剧场得优势更有利.只是,这一时期剧场得声学效果因无声学专家配合,实际上都不尽如人意,解放后大都因音效咨询题改造过.32 延安时期——因陋就简延安时期得剧场(讲“礼堂”更确切),产生于特别历史时期,其政治文化观念至今妨碍巨大.杨家岭中央大礼堂、陕甘宁边区参议会礼堂等基本上就地取材、军民自建得.建成后,室内回声非常大,开会无法使用,后来采纳了当地常用得炕毡(铺在炕上得棉毡或毛毡)作为吸声材料贴上去,尽管丑陋,但咨询题得以解决.政治需要和艰难条件促成了礼堂多功能使用得要求.会议和演出是两大重要功能,还常用作讲学、舞会、餐会、展览等,这种多功能礼堂模式至今仍有延用.就声学而言,多功能得结果造成每个功能得效果都不是最佳得;另外,就严肃性而言,在政治场所内进行娱乐演出,在中国古代和西方社会基本上非常忌讳得.特别得历史时代造就了这种特别得“多功能”礼堂,并成为当代“多功能”剧场得根源.今天,我们在政府得大会堂里观看表演或在某市得大剧院里召开政协会议,差不多习以为常,并不是多用途使用确实是合理得,而是因为一直如此做,也就顺理成章了.33 解放初期——对建筑声学得重视解放后,社会主义新中国完全改变了上世纪二三十年代商业化剧场得萌芽进展方向,剧场成为党和人民政府向群众进行宣传教育得阵地.北京湖广会馆(摄影:罗德胤)天津广东会馆(摄影:罗德胤)中央大礼堂室内(来自《中国现代剧场进展研究》)陕甘宁边区参议会礼堂(来自《中国现代剧场进展研究》)缩尺模型模拟技术(徐亚英提供)计算机模拟技术(王鹏提供)重庆人民大礼堂外景(wwwbaicle)重庆人民大礼堂内景(wwwbaicle)气概雄伟得人民大会堂(wwwpeoplecn)众星捧月般得人民大会堂室内(来自《中国现代剧场进展研究》)621950 年,西南军政委员会决定在重庆建筑一座会议和演出用得大礼堂,平面为圆形,穹顶,5 层,4 300 座,因当时设计中没有考虑建筑声学论文联盟,音质效果极差.后来非常长一段时刻仅作为标志性建筑供游人参观.2004 年改造后,声学效果得到改善.真正掀开中国建筑声学历史新篇章得是1959 年建成得人民大会堂——万人大会堂.延安时期礼堂和50 年代剧场得不良音质效果使周恩来等工程负责人深刻地认识到“上万人听”是必须用科学态度来解决得——假如不能保证所有人听清毛主席得讲话,技术咨询题也许就上升为政治咨询题了.周恩来亲自点名声学专家马大猷负责,带领全国可动员得全部声学力量进行攻关.马大猷先生开创性地采用穿孔吸声板落低大会堂内得混响时刻,首先保证了语音清楚度,并采纳局部区域补声扬声器和座椅局部扬声器与主扬声器结合得方式,保证了每个座位具有足够得声能.人民大会堂观众席9 770 座,舞台300 座,合计10 070 座,是当时世界上人数最多得室内会堂,也是迄今为止世界上人数最多得室内会堂.34 文化革命至改革开放初期——照抄照搬到引进汲取大跃进、三年自然灾难、文化革命使国力空虚,剧院建设量严峻下滑.文化革命对孔子得儒家思想进行了大批判,同时严峻地破坏了一些优良得传统,反映在剧场设计上,谦逊为学得探究精神少了,模仿抄袭得有用主义多了.期间修建得贵阳川剧院(1981 年)几乎照抄南宁剧院(1972 年),其他这一时期得剧院也都大同小异.南宁剧院曾采纳船形体吊顶,起到顶棚声扩散反射得作用,而一些模仿它得剧院全然不明白其声学作用得初衷,任意改变船形体得尺寸大小和材料.南宁剧院得材料做法是预制钢筋混凝土,容重大,刚性大,关于声音反射有效果,然而非常多模仿者为了减轻吊顶得荷载,将材料替换为轻质胶合板,完全丧失了声音扩散得作用,成为形式上得摆设.1980 年代中期开始,外国设计公司开始介入我国得剧场设计.落成于1989 年得深圳大剧院引入了英国得舞台设计公司.北京中日青年交流中心即世纪剧场落成于1989 年,引入了日本设计团队.保利剧院落成于1991 年,设计者同深圳大剧院.外国人得设计为这些剧场带入了新空气,不管从建筑形式、室内装修依然舞台灯光,有令人眼前一亮得感受.就声学而言,这一时期不乏有优秀作品,然而由于仍以政治集会和配合会后得歌舞演出为主,观众大多并非购票入场,对音效得认知极为有限,除保利剧院等为数不多得商业运作比较成功得剧场以外,几乎没有人们普遍知晓以音效著称得剧院.4 二十一世纪新篇新世纪十多年来,大型演艺中心不断涌现.这些剧场往往造型新颖,争奇斗艳,一瞥之下就给人留下深刻得经历.从最佳声学效果考虑,演艺中心常被分成多个专用得厅堂,分不具有与演出类型相习惯得最佳混响时刻参数.交响音乐厅一般约为20s,歌剧院一般约为15s,话剧或戏剧演出一般约为12s.2002 年建成得新加坡滨海艺术中心又称榴莲剧院(theesplanade),是岛国水岸边得一朵奇葩.艺术中心规模宏大,酷似两颗榴莲,一为专用歌剧院(2 000座),另一为专用音乐厅(1 600座).音乐厅为了适合交响乐、室内乐等不同演奏得混响需要,不惜巨资设计了调节容积得可变混响装置,目得只为追求最完美得音效.贵阳川剧院(来自《中国现代剧场进展研究》)南宁剧院(来自《中国现代剧场进展研究》保利剧院(来自《中国现代剧场进展研究》)保利剧院改建后得观众厅(来自《中国现代剧场进展研究》)。
建筑声学是研究建筑中声学环境问题的科学。
它主要研究室内音质和建筑环境的噪声控制。
有关建筑声学的记载最早见于公元前一世纪,罗马建筑师维特鲁威所写的《建筑十书》。
书中记述了古希腊剧场中的音响调节方法,如利用共鸣缸和反射面以增加演出的音量等。
在中世纪,欧洲教堂采用大的内部空间和吸声系数低的墙面,以产生长混响声,造成神秘的宗教气氛。
当时也曾使用吸收低频声的共振器,用以改善剧场的声音效果。
15~17世纪,欧洲修建的一些剧院,大多有环形包厢和排列至接近顶棚的台阶式座位,同时由于听众和衣着对声能的吸收,以及建筑物内部繁复的凹凸装饰对声音的散射作用,使混响时间适中,声场分布也比较均匀。
剧场或其他建筑物的这种设计,当初可能只求解决视线问题,但无意中却取得了较好的听闻效果。
16世纪,中国建成著名的北京天坛皇穹宇,建有直径65米的回音壁,可使微弱的声音沿壁传播一二百米。
在皇穹宇的台阶前,还有可以听到几次回声的三音石。
18~19世纪,自然科学的发展推动了理论声学的发展。
到19世纪末,古典理论声学发展到最高峰。
20世纪初,美国赛宾提出了著名的混响理论,使建筑声学进入利学范畴。
从20年代开始,由于电子管的出现和放大器的应用,使非常微小的声学量的测量得以实现,这就为现代建筑声学的进一步发展开辟了道路。
建筑声学的基本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法,以保证室内具有良好听闻条件;研究控制建筑物内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。
室内声学的研究方法有几何声学方法、统计声学方法和波动声学方法。
当室内几何尺寸比声波波长大得多时,可用几何声学方法研究早期反射声分布以加强直达声,提高声场的均匀性,避免音质缺陷;统计声学方法是从能量的角度,研究在连续声源激发下声能密度的增长、稳定和衰减过程(即混响过程),并给混响时间以确切的定义,使主观评价标准和声学客观量结合起来,为室内声学设计提供科学依据;当室内几何尺寸与声波波长可比时,易出现共振现象,可用波动声学方法研究室内声的简正振动方式和产生条件,以提高小空间内声场的均匀性和频谱特性。
音乐厅声学理论及设计的发展概述随着音乐发展及人们审美水平的提高,音乐厅的声学理论和设计已逐渐成为了一个独立的学科。
这个学科不仅关注声音的传播和发挥,还需要兼顾建筑结构和美学效果。
下面,本文将概述音乐厅声学理论及设计的发展。
一、古代音乐厅设计最早的音乐会是在宫廷和教堂中举行,那时候音乐厅的构造规则通常是根据经验而来。
比如,古罗马人就将音乐厅建在圆形或八角形的建筑内部,这样能帮助传播声音。
古希腊人则将座位面对舞台而非彼此面对,以便观众更好地欣赏表演。
18世纪开始,欧洲音乐厅的设计逐渐出现了一些规范。
例如,建筑师需要将音乐厅的长与宽建立在特定的比例上,以促进声音的合理反射。
此外,座位安排和未覆盖的墙壁也要考虑进去。
18世纪中期,曼海姆剧院成为了世界上第一个同时满足音乐家、观众和声学标准的音乐厅。
19世纪,音乐厅的设计受到了科学和技术的推动。
声学学科的发展使得建筑师能够更好地理解声音的传输规律,从而设计更为合理的音乐厅。
此外,技术进步也使得各种工具、装置和设备的存在成为了可能,如悬挂式吊灯、机械式底座和各种隔音板等。
这些设备的运用不仅改善了音乐厅的声学效果,同时也丰富了音乐厅的氛围和美学效果。
20世纪,随着声学理论的不断完善和数字技术的应用,音乐厅声学设计更加精准和复杂。
人们比以前更加注重频率响应、能量衰减、离散吸声和噪声传播等因素,并且可以利用计算机模拟和实验室测试得到比以前更高质量的数据。
此外,由于人们对音乐厅的感性吸引力的望重,音乐厅的美学设计也成为了一个独立的领域,如舞台设计、灯光设计等。
这就需要建筑师们在保证音乐厅声学效果的基础上,也要兼顾它的美学和人性化方向。
由于新科技、新音乐和新顾客需求的引领,音乐厅声学学科与设计工作今后将继续发展。
其中,无损媒体、数据分析等技术都是音乐厅声学设计的重要发展方向,能够使得音乐可以更好地传递,同时更加贴近现实环境需要,显得更加完善。
此外,人工智能技术也应用到音乐厅声学设计,着重于增加音乐厅的自主性和可调性,以满足不同音乐风格的演出。
建筑声学研究进展与应用技术建筑声学是研究建筑物内外声音传播、吸声、隔声、噪声控制等问题的学科。
随着科技的不断发展,建筑声学研究也取得了许多进展,并在实际应用中发挥着重要作用。
一、建筑声学研究的发展历程建筑声学研究起源于20世纪初,最初的研究主要集中在声音的传播和吸声材料的研发上。
随着建筑规模的扩大和城市化进程的加快,噪声污染成为一个严重的问题。
于是,人们开始研究隔声技术,以减少建筑物内外的噪声传播。
随着科技的进步,建筑声学研究逐渐深入,涉及到建筑物内部的声学环境设计、音响系统设计等方面。
二、建筑声学研究的重点领域1. 建筑物内部声学环境设计建筑物内部的声学环境对人们的工作和生活质量有着重要影响。
因此,建筑声学研究中的一个重点领域就是如何设计一个良好的声学环境。
这包括控制噪声、优化声音的传播和反射等方面。
例如,在办公楼的设计中,需要考虑到工作人员的舒适度和隐私性,通过合理的隔声设计和吸声材料的应用,降低噪声对工作的干扰。
2. 音响系统设计音响系统在建筑物中的应用越来越广泛,不仅仅是用于演出场所,也应用于会议室、影院、酒店等场所。
建筑声学研究中的另一个重点领域就是如何设计一个具有良好音质的音响系统。
这包括声音的传播、反射和扩散等方面。
通过合理的声学设计,可以使音响系统的效果更好,提供更好的听觉体验。
三、建筑声学研究的应用技术1. 吸声材料的研发与应用吸声材料是建筑声学研究中的重要技术之一。
通过使用吸声材料,可以减少声音的反射和传播,改善建筑物内部的声学环境。
吸声材料的研发涉及到材料的吸声性能、耐久性、安全性等方面。
目前,市场上已经有各种各样的吸声材料,如吸声板、吸声瓦等,可以根据具体需求选择合适的材料。
2. 隔声技术的研究与应用隔声技术是建筑声学研究中的另一个重要技术。
通过使用隔声材料和隔声结构,可以有效地减少建筑物内外的噪声传播。
隔声技术的研究涉及到材料的隔声性能、结构的隔声效果等方面。
在实际应用中,隔声技术被广泛应用于住宅、办公楼、酒店等场所,以提供一个安静的环境。
音乐厅声学理论及设计的发展概述音乐厅的声学设计是建筑设计中的一个重要组成部分,能够影响到音乐表演的质量和听众的感受。
由于音乐厅的设计需要考虑到声音质量、吸音效果、反射效果、视觉效果等多方面因素,因此音乐厅的声学设计一直是一个比较复杂的问题。
早期的音乐厅设计主要是凭借着设计师的经验和感觉进行设计,而缺乏科学的理论指导。
但是随着科学技术的发展和声学理论的深入研究,音乐厅的声学设计开始逐步转向了理论指导和科学化。
下面将简要介绍一下音乐厅声学理论及设计的发展概述。
1.早期的音乐厅设计早期的音乐厅设计主要是依据设计师的经验和感觉进行设计,这种设计方式往往会存在缺点,如吸音效果不佳、声场均衡不足、反射效果差等。
但是在那个时代,由于技术、理论和设备的限制,设计师们往往无法进行科学的研究和分析,因此只能凭借自己的感觉和经验设计出音质较好的音乐厅。
2.建立声学理论20世纪初,声学理论开始发展起来,这也为音乐厅声学设计提供了更为科学化的理论基础。
这时,设计师们开始利用声学理论和科学方法,对音乐厅的声学性能进行研究和分析,并设计出更加科学和精确的音乐厅。
随着声学理论的不断深入研究,音乐厅声学设计开始逐渐建立了一系列合理的声学参数,包括反射系数、吸音系数、均匀声场系数等,这些参数的制定为音乐厅的声学设计提供了标准和基础。
4.应用数字声学技术近年来,随着数字技术的发展,数字声学技术越来越得到广泛应用,为音乐厅声学设计带来了新的突破。
数字声学技术可以精确地模拟和重现音乐厅的声学效果,辅助设计师更好地进行声学研究和优化设计。
5.将人工智能引入设计随着人工智能技术的不断发展,人工智能在音乐厅声学设计中的应用也越来越广泛。
利用人工智能技术可以更方便、更快捷地进行音乐厅设计和优化,进一步提高音乐厅声学品质。
音乐厅声学理论及设计的发展概述音乐厅是一种重要的文化场所,也是音乐表演的重要场所。
为了提供优质的音乐体验,音乐厅的声学理论和设计变得越来越重要。
本文将概述音乐厅声学理论及设计的发展历程。
19世纪末,以柏林爱乐乐团的音乐厅为代表的“鞋盒式”音乐厅设计成为主流。
这种音乐厅的特点是呈长方形,乐者和观众往往分别坐在舞台两侧的座位上。
由于音响反射面较少,声音多次反射后的累积失真较小,因此这种设计能够产生好的音响效果。
然而,“鞋盒式”音乐厅也存在显著的缺陷。
首先,座位排列较为拥挤,难以提供足够的舒适度;其次,视觉上呈线性座位分布,可能会让观众感到分散,难以产生良好的音乐氛围。
20世纪初,科学技术的发展和音乐表演的变革使得音乐厅设计开始探索更多的变化。
人们开始尝试采用圆形或多边形设计,以减少反射等效应。
此外,更多的工程师、音乐家和音响专家加入了设计团队,对声学理论的探索也不断深入。
著名的丹麦音响工程师奥古斯特·库恩斯曼(August Krogh)提出了“时间声学”的概念,将声音传播看作一种时间变化沿着声波传播,而非空间变化,指出在音响设计中考虑时间是十分重要的。
同时,库恩斯曼还为声音传播研究提供了基础,例如研究当声波传播过失真的空气层后,如何消除所引起的失真。
20世纪30年代和40年代,设计师和工程师们继续探索多边形设计和随之产生的各种声学效应。
瑞士工程师格利特塞博德提出了“投影声学”的概念,即将声音在舞台上的投影与声响的传播进行统一的考虑。
这个概念对于音乐厅的设计非常重要,让设计师们能够更好地关注舞台效果和观众能否听到所有的声音。
20世纪50年代,设计师们更加注重观众席的舒适度和声学设计。
研究表明,观众席的覆盖物和减震材料都能够影响音响效果的质量。
因此,设计师注重选择高质量的材料和运用声学结构。
同时,设计师们也开始使用计算机模拟声学效应,这让音乐厅的设计过程变得更加科学化。
20世纪60年代至70年代,音响技术大规模进步,音乐表演的形式也发生了变化。
观演建筑声学发展简史1995年6月5日至7日,美国声学学会在麻省理工学院(MIT)隆重举行关于赛宾(W.C.Sabine,1868~1919)研究建筑声学一百周年的纪念活动。
著名的波士顿流行乐交响乐团在波士顿音乐厅举行音乐会;东京弦乐四重奏乐队也在MIT的克雷斯格大厅举行演奏会,以缅怀这位杰出的声学家在建筑声学方面奠基性的功绩。
在赛宾之前,建筑声学可说是仅仅停留在感性认识和实践经验阶段。
尽管19世纪世界各地也曾建造过以维也纳音乐友协音乐厅为代表的厅堂建筑,音质也非常出色,但是这些音乐厅的设计与建造主要依靠的是建筑师的经验和直觉判断,并未经过科学计算。
这种情况直到赛宾定义了混响时间这一评价厅堂音质的物理指标之后,方才发生根本的改变。
赛宾发现混响公式的经过是颇富有戏剧性的。
1895年,他年仅28岁,是哈佛大学物理系最年轻的助理教授。
他受命对校园内新落成的Fogg艺术博物馆礼堂音质模糊不清的问题进行处理。
这成为他开创性研究工作的开始。
研究工作于1896年春夏之交进入高潮。
当时他利用风琴管作为声源,依靠耳朵作为声接收器,并用一只停表作为计时器,大量的坐垫作为吸声材料,夜以继日地进行实验研究。
探索吸声量A与混响时间RT的关系。
获得有关RT与A的关系的实验曲线。
1898年,赛宾被邀请担任波士顿音乐厅的声学顾问。
起初他踌躇不决,因为他当时尚未从RT与A的曲线中得出明确的数学公式。
是年秋天的一个晚上,他苦思冥想,忽然疑团顿释,发现了规律。
他兴奋地对母亲喊道:“妈妈,这是一个双曲。
”他意识到房间的吸声量A乘以RT是一个常数,并正比于房间的体积V。
这就是著名的赛宾混响公式。
1900年,他发表了题为《混响》的著名论文,莫定了厅堂声学乃至整个建筑声学的科学基础。
混响时间至今仍是厅堂音质评价的首选物理指标,为指导厅堂声学设计提供科学依据。
发现棍响时间公式后,赛宾欣然答应出任波士顿音乐厅声学顾问。
波士顿音乐厅于1900年10月15日开幕,至今仍被评为世界上最好的三个音乐厅之一。
波士顿音乐厅是世界上第一个经过科学计算设计而建成的音乐厅。
此后,赛宾继续为许多建筑工程担任声学顾问,直至第一次世界大战爆发,他在军事部门担任战时的职务,占据他的余生。
自赛宾之后至二次大战之前,声学家们的注意力都集中于改进RT的计算,改进测试技术,研究材料的吸声性能及探讨RT的优选值上。
1929~1930年间,有几位声学家各自用统计声学方法导出混响时间的理论公式。
其中最有代表性的是依林(C.Eyring)公式。
1930年,麦克纳尔(W.A.MacNasi)发表了有关厅堂最佳RT值的论文。
这时期还有莫尔斯(P.M.Morse)等人(包括我国的马大猷)在室内波动声学和简正理论上获得了开创性的研究成果。
1932年努特生(V.0.Knudsen)出版的《建筑声学》和1936年莫尔斯出版的《振动与声》标志着建筑声学已初步形成一门系统的学科。
30年代声学缩尺模型开始出现。
声学家们采用1:5的模型和变速录音的方法研究混响过程。
从40年代开始,声学家们探求将缩尺模型应用于指导厅堂声学设计。
在探讨最佳混响时间的过程中,人们发现,在同一大厅中,RT值大致相同,但位置不同,可以具有不同的音质;RT值相同的不同大厅也可以具有不同的音质,RT值不同的大厅也可以被评定为具有同等良好的音质。
可见,RT并非决定厅堂音质的唯一指标。
此外,无论赛宾公式或依林公式,都认为RT与房间的形状无关,与吸声材料的空间分布无关。
这与实际情况有所差别。
这些疑问启示着进一步研究的方向。
二次大战后,对房间的声脉冲响应进行了较系统的研究。
所谓声脉冲响应,指的是在房间某处用短促的脉冲声激发,而在接收处测得的直达声和各界面的反射声依到达时间和强度排列的响应图。
脉冲响应充分反映了房间的声学特性。
当时声学家们对反射声的时延和相对强度与主观听觉的关系进行了深人的研究。
首先是1951年,哈斯(H.Haas)发现时延大于35ms且具有一定强度的延迟声可以从听觉上被分辨出来,但其方向仍在未经延时的声源方向。
只有延时50ms时,第二声源才被听到。
这就是著名的哈斯效应。
哈斯效应的发现促使声学家们自50年代以来掀起寻找新的厅堂音质指标的热潮,RT不再成为唯一的指标。
在所提出的音质指标中,有一类是从时域上求出声能比的,即把直达声以及在50ms(对于音乐声可放宽至80ms)内到达的反射声称为早期声,而把余下的反射声称为混响声,定义出早期声与混响声的声能比。
属于这类指标的有1950年由白瑞纳克(L.L.Berabeck)和舒尔茨(T.J.Schultz)提出的混响声能对早期声能的比值(1965年,他们把此值的对数的10倍定义为行进活跃度R),席勒(R.Thiele)于1953年提出的清晰度D以及克来默(L.Cremer)和库勒(Kurer)。
另一类是与于1969年建议的涉及能量重心到达时间的指标,称为重心时间tsRT相类似的用于描述稳态声能衰变快慢的指标。
其中最重要的是乔丹(V.L.Jordan)于1975年提出的早期衰变时间EDT。
它定义为据稳态声能衰减10dB的衰变率推出的混响时间。
这类指标后来都被证明与RT高度相关,并非独立的指标。
60年代末,厅堂声学研究的一个重大进展是认识到侧向反射声能对于听觉空间感的重要性。
这意味着对反射声的研究从时间域发展到空间域。
最早是德国声学家施罗德(Schroeder)等人于1966年在测量纽约菲哈莫尼音乐厅时,发现早期侧向声能与非侧向声能比例关系的意义。
接着,新西兰声学家马歇尔(H.Marshall)发现第一个反射声若来自侧向对音质有好处。
这方面系统的研究工作是由英国声学家巴隆(M.Barron)及德国声学家达马斯克(P.Damaske)于60年代末、70年代初进行的。
他们的研究证实早期侧向反射声与良好的音乐空间感有关。
据此,声学家们又提出若干与空间感有关的物理指标。
较重要的是侧向能量因子LEF(由乔丹和巴隆分别于1980年和1981年提出)以及双耳互相关系数IACC。
后者由德国声学家戈特洛伯(Gottlob)于1973年提出。
LEF的定义是早期侧向声能(5~80ms)与早期总声能之比;IACC是衡量双耳声信号差异性的指标。
它是用两个传声器在听者耳道入口处测量声场,再用专门编制的计算程序计算测量声音不一致的程度。
IACC值越低,空间感越佳。
50~60年代,一批重要的建筑声学著作相继出版,如1950年努特生和哈里斯(C.M.Harris)合著的《建筑中的声学设计》;1954年白瑞纳克的《声学》和1949~1961年克莱默的《室内声学的科学基础》等。
从50年代开始,厅堂缩尺模型研究有了长足的进展。
首先是关于模型相似性原理的研究取得成果,其次是测试技术有所改进,使这一技术在厅堂声学研究与设计中获得初步应用。
由于厅堂模型的尺度按比例缩小,因此在其中传播的声波波长也相应缩小,因此声音频率必须按相同的比例增加。
这意味着吸声材料也必须对应改变。
相似性理论即是要解决这类问题。
从60年代起,日本、英国、荷兰等国都加人研究和应用缩尺模型的行列,推动这方面的研究达到极盛期。
如日本的伊藤毅(1965)等人开展了界面吸声系数模拟的研究;石井圣光(1967)等人提出用氮气置换法来解决空气吸声模拟的问题等,使缩尺模型开始大量应用于指导厅堂设计实践。
例如乔丹在纽约歌剧院及悉尼歌剧院等大厅设计中,都应用了缩尺模型技术。
60年代,厅堂音质测试技术及方法本身也取得突破。
特别值得一提的是施罗德提出用脉冲响应积分法来测量RT,并提出室内声场增长和衰变的互补理论。
这一时期,厅堂声学的数字仿真技术也发展起来。
最早可查到的文献为阿尔雷德(C.J.Allred)和纽豪斯(A.Newhouse)于1958年发表的用蒙特卡罗法计算声线在界面上碰撞几率的论文。
1968年,挪威国立物理技术研究所的克罗克斯塔德(A.Krokstad)等人首次发表了关于用声线跟踪法模拟室内声场的文章。
自1967年起,他们在这方面的工作持续了15年之久。
二次大战后,世界各地尤其是欧州和北美兴建了许多多功能厅、音乐厅和歌剧院。
例如建于1951年的伦敦皇家节日厅(声学顾问P.H.Parkin)。
为了弥补RT的不足,该厅采用后来称为“受援共振”的电声系统来延长RT,成为世界上第一个成功地采用此项技术的音乐厅。
50年代末,白瑞纳克为拟建的纽约林肯中心菲哈莫尼音乐厅的设计作准备,着手调查了20个国家的54个厅堂,于1962年出版了《音乐、声学和建筑》一书,总结了当时厅堂设计的经验。
60年代,厅堂建筑尝试不规则形环绕式布局等新的空间形式。
这方面成功的例子当首推柏林爱乐乐厅(由克莱默任声学顾问,于1963年建成)。
据说该厅的设计灵感来自山地葡萄园。
它开创了葡萄园式错落包厢坐席的新形式,并同样达到完美的音质效果,是音乐厅建造史上又一座里程碑。
60年代,“浮云式”反射板开始引人音乐厅和多功能厅,以提供早期反射声(例如纽约菲哈莫尼厅)。
其中不乏成功的例子,例如美国麻省的Tanglewood音乐棚。
70年代以来,继续提出若干新的音质指标(包括前述的LEF、IACC等)。
但这时研究的重点已不在于提出新的指标,而在于研究这些指标的独立性,它们与主观听觉的关联以及音质的综合评价。
由于60年代建成的纽约菲哈莫尼厅在落成初期存在若干音质缺陷,使声学界意识到人们对于音质物理指标与主观感受的相互关系实际上不甚明了。
为此,施罗德向联邦德国科学基金会(DFG)申请资助这项基本研究。
以此为契机,开始了厅堂声学研究不断深化并取得多方面成就的新时期。
70年代中期以来,由施罗德领导的哥廷根大学研究小组与由克莱默领导的柏林技术大学研究小组进行了一系列有关音质主观优选试验的研究工作,其中有两项工作最为重要。
一是柏林小组的威尔肯斯(H.Wilkens)及列曼(P.Lehmann)于1975~1976年跟随一个交响乐队对六个厅堂作了研究。
它们将在厅堂记录下的音乐在实验室内重放,由试听者根据一种六个等级的语义学标度进行音质判断,再将此结果进行因子分析。
与此同时,测量有关厅堂的物理参量,然后分析物理参量与主观听音结果的关系。
另一项研究是哥廷根小组的戈特洛伯和席伯拉斯(Siebrasse)于1972~1973年采用高保真录音重放技术在25个音乐厅中重放先在消声室中录制的“干”的音乐片断,用人工头记录接收信号,然后再到消声室中重放,由试听者判断哪个厅堂的音质较佳,最后进行因子分析,试图找到听者独立的判断指标,并与厅堂物理参数相关。
后来,哥廷根小组又进行利用计算机数字仿真声场作主观优选的研究。
他们将音乐信号经过计算机进行调制脉冲响应处理,再进行试听者的主观优选试验和相关分析。
用这种方法允许对声场参量加以系统的改变。