民族管弦樂隊聲壓級匹配研究
——以四件代表性樂器為例

○ 張有川 付曉東

引 言

以西洋管弦樂隊為參照的中國民族管弦樂隊始建于20世紀20年代，其發展的歷史還不到100年。從科學角度對民族管弦樂器聲壓級方面的研究，目前所見的文獻是韓寶強的《音的歷程——現代音樂聲學導論》，該書在最后的附錄2“常用樂器的峰值聲壓級與動態范圍一覽表”①參見韓寶強：《音的歷程——現代音樂聲學導論》，北京：人民音樂出版社，2016年。中公布有相關數據。

西方早在17世紀就已形成了早期的管弦樂隊，并于19世紀開始了對管弦樂器音樂聲學方面的數據測量與分析。例如，米斯基維奇（A.Mi?kiewicz）等人于1994年在《美國聲學學會雜志》上發表的論文《響度級與聲壓級：樂器的比較》（Loudness level versus sound-pressure level: A comparison of musical instruments），認為至少在管樂器聲音中，除了通常使用的A計權之外，頻率計權也可能會導致響度等效的水平差異。奎亞特科夫斯基（A.Kwiatkowski）等人于1986年在《中央職業醫學雜志》（德文）上發表的論文《在歌劇院樂池中測得的聲壓級》，通過在樂池中連續測量和記錄了12個不同歌劇21場演出的聲壓級，和對30名音樂家進行了噪聲劑量測定，指出了管弦樂隊樂手的聽覺創傷問題不容忽視。這些研究成果不斷地應用和服務于管弦樂隊、管弦樂器和管弦樂手，指導其進行良性發展，為管弦樂隊建立和保持優質的音響保駕護航。

目前，中國民族管弦樂隊有以下兩個問題較為突出：

第一，全國各地的諸多民族管弦樂團，為了追求音響上的某種協調，經常調整樂隊的編制（尤其多見于彈撥樂器組和拉弦樂器組），這種情況在中國港、澳、臺及新加坡等地也存在。這使得不同樂隊之間的差異普遍存在。而這種差異正是少數人主觀判斷結果的體現——有的是指揮家要求的，有的是作曲家要求的，還有的則由聽眾提出。由于缺乏客觀性的科學依據，隨之也就容易產生更多的不確定因素和來自業內其他人士的不同看法，矛盾此消彼長。

第二，對于民族管弦樂創作而言，最為突出的難題就是樂隊各聲部的音量難以控制（尤其是彈撥樂器組），而這正是作曲家最重要的控制手段之一，它對聲部層次設計、音響動態設計、音質感知以及樂器音色的融合都會產生重要影響，可以說是一切創作想法實現的前提。很多初次涉足民族管弦樂創作的作曲家，會因為尋覓不到基于客觀科學數據的理論資料②目前，所有的民族管弦樂配器文獻資料都是從主觀的角度闡述樂器的音色、音量及其變化范圍（如胡登跳的《民族管弦樂法》，梁廣程、潘永璋的《樂器法手冊》等），這實際上是不太容易說清楚的。而無法實現有效控制樂隊的實際表現性能，致使作品的最終音響效果事與愿違，其民族管弦樂創作的熱情也因此一落千丈。

引發以上兩個問題始終得不到根本解決的直接原因就是我國至今也沒有出現真正具有指導性意義、完備、基于客觀性科學依據的民族管弦樂隊各聲部音量匹配體系。“音量”所對應的聲學術語為“響度”（Loudness），是隨著音強變化而感知到聲音大小的主觀感覺量，但響度隨聲強的變化并不是線性關系，且受到聲音頻率的顯著影響。一般而言，人耳對3000至5000赫茲的聲音最敏感，而在此區域外的頻段內，靈敏度則要降低很多。管弦樂隊的頻響范圍從幾十赫茲至上萬赫茲，而不同樂器的頻譜能量各異，這就使得我們幾乎無法從“響度”這個主觀層面對管弦樂隊進行測量匹配，這也是學術界迄今無法得出相關成果的原因之一。在聲學研究中，“響度”是基于實際可測得的聲壓級③聲壓級（Sound Pressure Level）：用于表達聲壓大小的量，是將某聲壓值（p）與基準聲壓（p0）之比的常用對數乘以20而得，即20×log10（p／p0）。結果，并加入計權而大致得出，那么我們就從客觀可測的聲壓級入手，對民族樂隊吹、彈、打、拉這四個樂器組中分別選取一件代表性樂器作為研究對象，探討民族管弦樂隊編制配數的研究內容、思路與方法，從而為建立民族管弦樂隊聲壓級匹配體系奠定一個理論基礎。

該體系建立以后，也許可以有效地抑制主觀性隨意調整樂隊編制情況的發生，進而改善樂隊的匹配度和融合度，使之步入良性發展。對于作曲家來說，通過按匹配公式簡單地進行計算，便可更加準確地控制音響整體的實際均衡效果④每位作曲家都有自己喜愛的音響均衡效果。就像我們聽音樂時，經常會因為設備的缺陷（如低頻響應不足需要彌補）或是為了滿足其他某種需求而去調整播放器中的EQ（均衡器）。；在此基礎上，通過微調演奏力度，還可以進一步處理各聲部在樂隊中的“前后位置”，即整體音響效果中的前景、中景，還是背景。

一、錄音采樣與聲學測量規則

本項目借助現代音樂聲學測量技術，對民族管弦樂隊吹拉彈打四組中的代表性樂器——曲笛、二胡、中阮和排鼓進行了聲壓級的測量統計，錄音采樣與聲學測量規則如下：

1.聲音樣本全部是由具有豐富樂隊經驗的演員現場演奏的；

2.樂器檔次要求為中、高檔；

3.測量內容為完整音域自然七聲音階；

4.演奏力度分為四層：ppp、p、f、fff；

5.演奏技法：吹管樂器采用單吐，彈撥樂器采用彈、輪，打擊樂器采用單擊、滾擊，拉弦樂器采用分弓（拉弓或推弓）；

6.錄音棚混響時間：0.5秒；

7.統一測量距離：1米；

8.傳聲器：DPA 4006A⑤全指向電容麥克風是音樂立體聲錄音過程中廣為采用的傳聲器。；

9.聲壓級監測：B＆K2700聲級計（A計權⑥聲級計通常使用三個計權網絡，它們被指定為A、B和C。其中A計權針對人耳對低頻不敏感的特征而進行了一定的增益，使其與低聲壓級下人耳對響度的感知非常相似，是目前最為常用的一種計權方法。）；

10.聲學分析軟件：Sonic Visusliser3.0、GMAS2.0。

采樣與測量后，最終形成的資料包括：每件樂器演奏的聲音樣本、采訪演奏員的錄音音頻、監視聲級計顯示屏的視頻、棚內遠景攝像視頻、樂器與演奏員信息登記表、樂器與演奏員照片等。

二、音區劃分

在進行樂器間的聲壓級數據羅列、對比和相互匹配之前，尤為重要的一個環節就是為每件樂器劃分音區。本文的音區劃分方法與傳統方法不盡相同。傳統觀念下的音區劃分通常指的是音高分區和音色分區，都是以人的主觀感受為依據，而本文提出音區劃分的新觀念是“頻譜特征分區”，它是以電腦軟件的客觀分析結果為依據。

在民族管弦樂器法領域，影響力最大的是胡登跳的《民族管弦樂法》⑦參見胡登跳：《民族管弦樂法》，上海：上海文藝出版社，1982年。和梁廣程、潘永璋的《樂器法手冊》⑧參見梁廣程、潘永璋：《樂器法手冊》（增訂本），北京：人民音樂出版社，1996年。。兩本著作中，大多數樂器的音區劃分形式都是以簡要的描述性語匯對不同音高區域進行音色上的主觀評價；少部分樂器沒有指明音高分區，而是僅指出音色分區（附有各音區的音色主觀評價）。本文選取了胡登跳《民族管弦樂法》中對曲笛、中阮、排鼓和二胡的音區劃分結果：曲笛和中阮為音色分區，二胡為音高分區，排鼓不分音區，并對每個音區的平均聲壓級數據進行了羅列，以供讀者參考（見表1）。

頻譜特征分區的方法是：觀察樂器各音的頻譜特征，將諧音列結構相似的音歸至同一音區。這種劃分方法以客觀因素為前提，盡量避免了主觀因素的介入。

下面舉例說明：圖1中的圖形是D調曲笛在f力度下演奏D調自然七聲音階（完整音域為A4⑨文中諸如A4這樣的音高表示方式為聲學中所用，其與音樂學中的音高表示方式不同。讀者可由A4=a1（國際標準音小字一組a）進行推算。-D7，因演奏困難而省略了#C7音）各音的頻譜結構圖，因篇幅所限僅節選兩幅。通過觀察可以發現，音階各音的諧音數量變化不大。但從#C6音開始，各音的基音能量有了新的變化——相比之前的音階各音，此時基音的能量要遠遠高于其他諧音，并且這種情況一直延續到了音階最后一個音。另外，音階最后兩個音相比自#C6以來的其他各音，其噪音成分明顯加重了。因此，綜合來看可將D調曲笛劃分為三個頻譜特征區，即A4-B5音區：諧音豐富，基音明確；#C6-B6音區：諧音豐富，基音明顯強于其他諧音；以及B6-D7音區：噪音激增。（見圖1）

圖1 曲笛頻譜結構圖（節選）

三、演奏力度·聲壓級對應一覽表

傳統音高、音色分區聲壓級數據對照表和頻譜特征分區聲壓級數據對照表從不同的音區劃分角度呈現出了每件樂器在不同演奏力度下各音區的平均聲壓級數據，以分貝（dB）為單位。（見表1、表2）

表1 傳統音高、音色分區聲壓級數據對照表（單位：dB）

表2 頻譜特征分區聲壓級數據對照表（單位：dB）

本項目所測量的四件樂器相互之間的聲壓級并不匹配，這是由每件樂器的大小、形制、材質、音域、發音方式等一系列不同方面的原因造成的。對于民族室內樂創作而言，若將這四件樂器進行單獨組合，就必然需要小心地為其標記演奏力度。當然，有的樂器也許壓根就不適合單獨組合在一起。例如：一把二胡無論怎樣加大演奏力度，在絕大多數情況下也無法與一支曲笛的音量相抗衡，所以假如將這兩件樂器進行單獨組合的話，就必然會出現較為明顯的掩蔽效應，即大多數情況下曲笛的聲音會明顯壓住二胡的聲音，聽音距離越遠這種感覺越明顯。

然而，對于民族管弦樂創作來說情況就不同了。要知道，民族管弦樂隊中這些樂器除了排鼓為一套以外，其余都不是以一件的數量而存在。

四、宏觀匹配——民族管弦樂隊編制配數

民族管弦樂隊編制配數的研究工作是為了獲得各聲部聲壓級的相互匹配。但此前必須先確定一件事：應該以樂隊中哪個聲部的聲壓級作為基準？

通過調查可以得知，民族管弦樂隊是參照西洋雙管編制的管弦樂隊不斷發展起來的。例如：目前海內外絕大多數高水準民族管弦樂隊高音吹管樂器的數量配置都是2支，擁有黃金音量配重性質的低音聲部——大提琴的數量配置都是6把，倍低音聲部——低音提琴的數量配置都是4把。這與西洋雙管編制樂隊的配數思路明顯是一致的。

經過反復考慮并走訪專家，本項目組最終決定采用2支曲笛的聲壓級作為整個民族管弦樂隊編制配數的基準。因為，民樂隊中的曲笛（2支）就像西洋樂隊中的長笛（2支）一樣，一直以來擁有極為穩固的地位，音色、音響特征也不像高音嗩吶那樣突兀，所以最適合作為樂隊編制配數的基準聲壓級。

本項目用于編制配數的各項聲壓級數據分別是曲笛、中阮、排鼓、二胡在f力度下演奏完整音域自然七聲音階產生的平均聲壓級。f力度往往是展現樂器本色的最佳演奏力度，在音樂創作中也最為常用，因此本文選擇它作為樂隊編制配數的基本因素之一（見表3）。下列匹配結果都是以2支曲笛的聲壓級作為基準，根據“樂器數量增加一倍，其聲壓級并非擴大一倍，而是增加約6dB”⑩韓寶強：《音的歷程——現代音樂聲學導論》，北京：人民音樂出版社，2016年，第49頁。這個原理進行匹配計算得出的。計算公式?聲壓級以6dB為基數遞增；配數以1倍為基數遞增。如下：

表3 民族管弦樂隊編制配數一覽表（曲笛、中阮、排鼓及二胡）

（2支曲笛的聲壓級－某樂器接近聲壓級）／（該樂器更大聲壓級－該樂器接近聲壓級）＝（X－該樂器接近聲壓級配數）／（該樂器更大聲壓級配 數－該樂器接近聲壓級配數）

即（SPL-△SPL）／（SPL'-△SPL）=（X-△X）／（X'-△X）

例如求二胡聲部的編制配數：

（94.8dB-91.6dB）／（97.6dB-91.6dB）=（X把-8把）／（16把-8把）

求得X=12.27把

五、細節匹配——力度標記匹配

為總譜標記演奏力度是管弦樂創作過程中極為繁瑣的一項工作。作曲家通常是根據自己對民族管弦樂器的主觀經驗來完成此項工作的。好的樂隊作品與作曲家細致、精準標記的演奏力度是分不開的。盡管樂隊指揮在作品最終的音響效果上發揮著重要作用，但作曲家成熟、完備的前期工作是指揮家高效率地排練樂隊、處理音樂，并促使作品最終得以完美呈現的重要前提。要知道，尤其是新作品的排練和演出機會都是非常有限和寶貴的。

下面，本文提供兩種可以使樂隊中各個聲部的聲壓級接近于平衡狀態的力度標記匹配方案，來協助作曲家更為客觀、有效地把握樂隊整體的音響均衡。在此基礎上，作曲家可以根據自己的實際需求再做進一步調整。此過程中，僅需要做簡單的數學計算即可實現不同聲部之間的匹配。下面舉例說明：

例如將二胡的G4-E5音區（聲壓級最大，音色最為飽滿的音區；平均動態范圍14.9dB）與曲笛的A4-B5音區（音色最為豐滿的音區；平均動態范圍12.6dB）和#C6-B6音區（音色最為飽滿的音區；平均動態范圍12.8dB）進行相互匹配?表4、表5中的音區劃分方案與聲壓級數據均來源于本文表2。。

（一）方案一：配數不變，調整力度

根據前面的“6dB”原理，可推衍出12把二胡的聲壓級相對于1把二胡的聲壓級來說增加了約21dB；2支曲笛的聲壓級相對于1支曲笛的聲壓級來說增加了約6dB。（見表4）

表4 力度標記匹配方案一（單位：dB）

可見，在保持編制配數不變的情況下，二胡G4-E5音區與曲笛A4-B5音區進行相互匹配時，只有二胡采用ppp-p力度、曲笛采用fff力度，二者之間才能差不多地實現聲壓級相互匹配。然而，二胡G4-E5音區與曲笛#C6-B6音區進行相互匹配時情況就不同了，二者相同演奏力度下的聲壓級都相差無幾，因此可直接統一它們的演奏力度。

（二）方案二：力度統一，調整配數

該方案的匹配思路是，在力度統一并保持2支曲笛（樂隊編制配數的基準）配數不變的情況下，計算二胡的配數。先以2支曲笛的聲壓級分貝值減去1把二胡的聲壓級分貝值，然后以此差值根據“6dB”理論做除法（除以6）便可換算出需要給二胡聲部增加的倍數，最終再計算得出二胡聲部的配數。（見表5）

表5 力度標記匹配方案二（單位：dB）

實際上，對于指揮家與民族管弦樂隊表演來說，頻繁地調整樂隊編制配數并不容易實現。所以這種匹配方案的現實可操作性并不強，僅供讀者參考。

結 語

本文重點論述的聲壓級匹配途徑可以歸結為以下兩種：其一，宏觀上，通過編制配數來實現民族管弦樂隊各聲部之間聲壓級的平衡；其二，細節上，以編制配數不變為基礎，通過力度標記匹配來實現民族管弦樂隊各聲部之間聲壓級的平衡。

基于本文的研究，最后為讀者提供一個方便、實用的樂隊音響設計思路：首先，作曲家可以按自己喜愛的音響均衡（EQ）效果來設定個性化的樂隊編制配數（這個問題可探討的空間很大）。然后，該編制配數保持不變或局部保持不變的基礎上，再通過設計各聲部的演奏力度來提升或降低其聲壓級，以明確各聲部在音響整體中所處的地位——主旋律、對位旋律、低音部、內聲部等。

民族管弦樂隊聲壓級匹配研究工作是一個大工程，其研究成果與人力、物力、財力的巨大消耗是分不開的，本文中所列每項數據的背后都還藏有一系列原始數據的支撐。目前，這項工作已接近尾聲。希望通過本文的寫作，能為“中國樂派”民族管弦樂隊音響模式的探索開辟一種定性研究與定量研究相結合的科學研究方法，為接下來從音樂聲學角度撰寫民族管弦樂的樂器法與配器法積累素材，并為長期存在于民族管弦樂創作、指揮領域中的諸多主觀性爭議提供一份客觀性的科學依據，促進大家在民族管弦樂隊音響結構方面逐漸達成共識。