室内演出场所包括剧院、礼堂、展馆、酒店宴会厅等,这些场所因为要承担各种各样的演出活动,对于扩声要求较高。特别是专业性剧场,更需要在场馆建设过程中配合专业的建筑声学设计,包括室内造型设计、声学装饰设计、隔声设计、隔振设计、设备与环境噪声控制设计、建筑结构合理布局、使用的材料的吸声系数、墙体材料空气声隔声设计、楼板及其他结构的撞击声隔离措施、空调通风系统的噪声(包括消声器,进回风口)进行声学指标审核计算、合理的混响时间设计、消除室内可能存在的震颤回声等声学缺陷、审核和测试座椅声学指标等工作,最终通过计算机软件模拟确定混响声预期指标、早期反射声指标、侧向能量因子、厅内声场扩散值与自由场扩散值之比等重要建筑声学参数。
建筑声学设计的工作到此并不算完,在施工过程中还需要进行指导、初检测、修整设计,在竣工后还需进行多次检测、调试、修改装修、主观试听评价等环节的工作,直至达到预期的声学效果。
所有的建筑声学设计都是为电声系统(扩音系统)创造良好的室内自然声学环境。虽然国内有些歌剧厅以自然人声为主,但基本上都配备了昂贵的电声器材,以便满足扩声、录音、返听、监听的需要。
电声设计是在特定的建筑声学环境下,根据功能要求、投资限定、设计计算电声参数,选取合适的设备、优化安装位置、精选扩声单元数量,通过计算机模拟软件或是计算公式求证适用的扬声器指向性因数Q值、扬声器灵敏度、扬声器最大声压级、扬声器数量等,最终校验合格的声学特性指标。整个电声设计包括设计信号路由传输、控制系统、系统保障机制等子系统。
综上所述,为了能够达到最佳的演出效果,良好的声学设计是必不可少的。但是国内由于原有的设计体制、设计学科建制的关系,还有许多有待改进的地方。
一、声学设计是有机一体环节
国内的剧场设计,往往以建筑结构和外形为主,即主要考虑整体造型的美观、个性等要素。这无可厚非,但其作为专业演出场所的本身职能反倒在一开始被搁置一旁,建声设计到了装饰装修环节才介入,然后才是电声设计环节。甚至电声设计还有可能由于预算问题而被简化,直接以招标文件形式,由有经验的工程技术人员来替代专业设计团队的工作。
事实上,由于声音音质在剧场演出的重要性,在剧场建设之初,甚至是在创意阶段,就应该邀请声学专家和音频系统设计师加入设计队伍,以便确保建筑声学和电声设计在基础规划阶段就能得到加强。我们从国外有些资料看到,有些剧场是先根据应用功能、管理和投资的要求,从舞台和观众席设计开始,最后才到结构和外形,全程都会有一个综合设计团队参与。这种追求最佳的视听感受和表演效率的尝试无疑是值得学习的。投资业主需要的是一个良好的环境效果,不太会有更多的精力处理不同专业的分界面,更难在主观评价环节去区分是哪个专业出了问题,专业团队整体作业便是一个合理的方向。设计团队会在整个声学设计中采用模拟仿真的声学模拟软件进行设计,常用的软件有:丹麦Odeon建筑声学模拟软件、德国EASE电建声模拟软件、德国CARA小房间声学模拟软件、瑞典CATT建筑声学软件、比利时Sysnoise边界元分析软件以及意大利RAMSETE棱锥束跟踪算法软件等。建筑声学设计软件都有电声学导出导入界面,电声学设计软件也加强了建声设计程序,在设计流程中,往往会在建筑声学完成定稿后交与电声设计,各专业相对完全独立。其实更优化的方案往往是交叉往复验证的联合设计。当然我们也可喜地看到国内一些专业建筑设计院也设立了声学设计所或工作室,开设了电声设计工程及相关专业。同时,随着行业发展的需要,建筑专业人员也在不断学习和掌握电声技术,电声设计正逐步融入建声团队。
二、功能要求与建筑声学指标合理确认
声学设计人员最怕的就是多功能剧场的设计,因为多功能剧场不但要举办戏剧、音乐会,还可能要承接开会、放电影等活动,场所的高效应用很有可能制约使用环境的音质效果。很显然,各种不同类型的活动对于舞台的台口及建筑结构设计、观众的视听觉效果、混响时间(T60)确定都有较大的差别。这里没有最优化的设计,只有妥协性设计,将建声和电声系统割裂开来,单方面追求一个方向的优势应用的现象比比皆是,特别是在一些多功能厅的应用中,甚至不做任何有效的建声设计,却不惜投入大量资金采购演出类的剧院扩声系统,这种得不偿失的方法无疑是一种经济上的浪费。如何有效地选择应用重点,兼顾功能的同时,适度追求客观指标,带有可量化的评估及实验,这些都是我们专业技术人员要面对的挑战。
三、装饰效果与声学环境的良好统一
美好的建筑结构与装饰效果固然能给人们带来愉悦的心情,但是所有的扩声音箱又都必须安装于适合观众视听统一的位置,而箱体安装位置势必会对整体装饰效果造成影响。有的国家和地区会更多地追求视觉和听觉效果,并不在意音箱的明挂,而国内大多数设计者和用户更强调装饰效果,很多音箱都采用暗藏式安装,带有透声防尘保护网罩的音箱往往被蒙在带有阻声性能的装饰网内。很少人会在意装饰材料的声学检测,只要求电子设备对音箱曲线的弥补。
现代剧场在装修设计之前就需将众多环境声箱、效果音箱考虑进来,对其适当的数量和位置的调整进行交叉有机的结合,只有这样才能做到良好统一的设计。随着专业知识的互融,买方市场成熟,设计程序的改进,目前的状况会逐步得到改善。
四、应用是第一要素,科学的规划是成功的重要环节
应用的目的性是设计的第一要素。目前,在国内的建设环节中如何具像地对演出场所进行专项科学规划,已被整体的建筑群体规划所代替。虽然我们也很认同“规划的过程既是价值被发现和创造的过程,同时又是不同的价值观、不同学科寻找到结合点,各种利益诉求被充分考虑和平衡的过程”,但只有对应用目的性的确定、调研、评估、完成战略,和建设控制引导这两个方面工作进行合理规划,才不会出现就那么几个电声设计样板在行业内被大量复制应用的现状。谁在用,怎么用的问题都不认真地解决,提供一套先进的电声设备并不能保证就会有最好的使用效果。认真地区分公共演出场所和专业演出剧场的差异,了解音响师及管理者的水平,可量化地预估演出的应用,再去确定适合的设备(调音台、多声轨音频环境声系统等)的建设投资规模,要尊重专项的规划,它是一门艺术,也是一门科学,它设计并指导应用环境的和谐发展,以满足社会和经济的需要。
五、舞台表演场合的扩声系统选择仍以实际应用为基准
舞台表演场合的扩声系统选择是一个可量化的过程。常规手段是依据国家或行业扩声系统声学特性指标,采用模拟仿真设计去验证和推算扩声中最重要的音箱部分的参数、安装位置、数量,后续则参照设计规范和应用需求、设计导则进行系统配接。这里的应用需求以可量化的指标体现在标书中是大家一直在争议的话题,如何既能做到合理又能体现系统价值的可判断性一直是个两难的选择。如何保证满足客观指标估算的同时又能够较好地完成主观评价;如何在靠多音箱解决声场均匀度的同时,又能解决好声干涉和经济性的问题;如何提高系统可靠性和关键设备实时热备份问题;如何调整合理投资与追求性能、功能水平的矛盾问题??这些都是我们现阶段需要解决的。[page]
声学的音质设计是追求混响感(主观评价的丰满度)和语言、音乐清晰度之间的平衡,同时保证适当的响度(声压级),一定的空间感(声像的定位),良好的音色(频响等)、无噪声、无干扰、无声学缺陷,因此产生了客观评价指标。客观指标是为了尽量全面体现主观的评价,但并不一定完全决定主观的感受。音质主观评价具有心理声学(人脑解释声音的方式)和生理声学(研究声音在人和动物引起的听觉过程、机理和特性,也包括人和动物的发声)特征。声学模拟仿真只能对各种因素可能带来的声学影响进行大体评估和验证,其精确度有一定的局限,所以采用接近的环境,或是在基础建设的适当过程进行现实的、规范的主观试听评价是一个非常重要的手段。在系统最后环节主观试听评价和性价比的评估是一个值得推荐的技术应用。
同理,提高系统可靠性和关键设备实时热备份问题也应当从基础着手。设备的平均无故障时间(MTBF)是计算系统平均无故障时间的依据。我们所选用关键设备如果不注重其MTBF的关键指标,更不去量化计算,如何做到系统的安全性?只有了解了MTBF才会有可靠性预计和冗余设计。很多招标文件要求系统不同环节(DSP、调音台、功放、音箱等)的备份,借以提高系统的可靠性,殊不知串联系统的可靠性Rs(t)总是小于系统中可靠度最低单元的可靠性,而且其寿命也取决于该单元的寿命。同时还要考虑为提高安全系数所付出的经济代价等问题,安全系数的提高应通过优化系统设计来达到,而不是简单地通过增加设备备份或增加费用等方法来实现。另外,备份也要考虑使用的可操作性,很多设计中为了体现先进性,会推荐采用数字化调音台,同时为了便于回避多页面的英文控制界面,又用模拟调音台备份,如果要保证实时热备份,就必须由两个音响师同时操作。即便如此,也无法保证在突发事件时能够切换到同样的电平和预设状态。工程设计手册中明确提出,关键的系统数据可以经过适当的实验来验证,所有的设计要有应用的基础和实验来保证。我们太习惯了定性的发表言论,不太爱用数据来说话,让我们记住恩格斯的名言:只有真正地应用了数学才算得上真正的科学。
六、正确的认识产品性能和指标
产品特性指标是设计的基础。产品指标有着特定的属性,比如音箱的承受功率就会有GB9396-1996或IEC268-5(国际电工委员会)标准,AES 2-1984(美国音频协会),EIA RS426A(美国电子工业协会)、RMS(ROOT MEAN SQUANE)均方根标准。因标准不同,功率放大器馈给扬声器的最佳功率匹配标准就会有较大差异。功放功率是以正弦波有效值为标准,音箱承受功率是粉噪发声的均方根值,因此并无严格的匹配计算公式。按照信号峰值因子(峰值与有效值之比):简谐信号1.4,语言信号3-5,音乐信号10,这样的规律进行匹配,这是一环套一环的关系,正确地认识才会有标准合适的解决方案。
同样,音箱的频率响应也会有0至-6dB,+/-3dB ,0至-5dB的带宽曲线之分,很多项目都有音箱带宽响应的要求,但并不探究测试条件,更不区分条件差异的影响。我们往往片面地追求频率响应带宽,却不研究带宽属性的条件,这就有失偏颇。正确认识国家标准、国际标准及企业标准的差异,客观认识标准参数对人的主观评价的影响,才能科学合理地评价产品真实性能,科学设计方能做到有的放矢。
总之,演出前的建声和电声设计不应当是独立完成的,更多的是依靠设计团队的力量。各专业之间界限越来越模糊,跨界的知识面是相互专业协调、相互专业衔接的基础保障。搞结构设计的人员应了解演出的机、声、光、电等的应用关系,建声设计者更要知道扩声覆盖以及混响感、清晰度之间的平衡,电声的设计者要懂得建声形体对电声系统的适合性,更能合理地利用装饰声学设计的扩散体、反射体及吸声面。
现今的音频工作者更应以积极的态度掌握现代应用技术,同时崇尚科学技术为主导的设计应用观念,减少浮华的商务市场干扰,充分体现真正优秀的设计的价值。