從表演者角度論述歌劇院的聲學研究和設計

楊志剛

(華東建筑設計研究院有限公司 上海 200011)

0 引言

聲學設計師對歌劇院進行聲學設計時，大多只是分析舞臺上的聲源在觀眾廳傳輸的質量(音質效果)，很少從聲源本身的角度進行聲學研究和設計。歌劇院舞臺上的聲源主要包括歌手和樂隊。如果歌手和樂隊的周邊聲學條件不利于歌手和樂隊之間的聲能平衡、相互聽聞和房間聲反饋等，那么歌手和樂隊就難以協(xié)調演奏出高質量的歌劇。如果聲源本身發(fā)出的聲音質量就不好，那么觀眾廳的音質效果再好，觀眾也不會欣賞到一場高水平的演出。因此從表演者角度進行聲學研究和設計很有必要。

從表演者角度進行聲學研究首先從解開一個謎團開始。在大型歌劇演出中，樂隊有多達100 多名樂手進行合奏，顯然單個歌手不可能產生與大型樂隊相同的聲能。Mackenzie[1]對5000 名歌劇觀眾的問卷調查發(fā)現，觀眾普遍認為樂隊的聲音相對于歌手來說太大。這個謎團就是：單個歌手如何超過大型樂隊的聲能讓觀眾聽到？解開這個謎團需要從樂隊演奏和歌劇唱法的聲音特點分析開始。

1 樂隊演奏和歌劇唱法的聲音特點

1.1 樂池內樂隊的聲音特點

從《無線電》雜志制作的圖1 可以看出，樂隊大多數樂器的主要發(fā)聲頻率低于2500 Hz。歌劇演出時樂隊放在舞臺前面的下沉式樂池內，大多數觀眾是看不到樂隊的，樂隊的演奏聲大多數是通過繞射和反射傳播到觀眾席。從圖2 樂池內聲音在池座觀眾席的衰減量可以看出，高頻聲能要比低頻衰減大[2]，這也導致了歌劇院的樂隊演奏聲缺乏亮度。因此相對于音樂廳樂隊的演奏聲，歌劇院會缺乏高頻聲，這在歌劇序曲的演奏中是很容易感受到的。

圖1 常用樂器和人聲的頻率范圍Fig.1 Frequency range of common instruments and vocals

圖2 樂池內發(fā)聲在池座觀眾席的衰變[2]Fig.2 Reduction of sound level in the pit rail,for two stalls floor rakes[2]

1.2 歌手共振峰

Bartholomew 發(fā)現在歌劇唱法的發(fā)聲頻譜上有一個異常突出的共振峰[3]，男聲的頻率在2800～2900 Hz，女聲的頻率在3200 Hz，花腔女高音無共振峰。他認為喉腔是歌手共振峰的共振源，且這是由歌手在發(fā)聲時降低喉位而形成的。Sundberg[4]發(fā)現男聲歌劇唱法的歌手共振峰頻率范圍約在2500～3000 Hz之間，給聲音以明亮的音色，是男聲專業(yè)嗓音的典型聲學特征。他認為女高音的聲音沒有歌唱共振峰。

從圖3 可以看出，管弦樂的聲能在1000 Hz 以上會迅速下降，歌唱共振峰的頻率出現在管弦樂的聲能相對較弱的地方。Meyer[5]總結道：在歌手與管弦樂隊的平衡方面，歌手的強音與歷史上弦樂組的聲能大致相當，而管樂組的強音與歌手的聲能峰值大致相當。在3000 Hz時，歌手的共振峰明顯高于管弦樂隊的聲能，如果沒有這個共振峰，歌手的聲音將很難超過管弦樂隊讓觀眾聽到。

圖3 樂隊和男高音歌唱的頻譜[2]Fig.3 Spectra of orchestral sound and the singing voice[2]

1.3 聲音的指向性模式

應該考慮的另一個方面是歌手聲音的指向性模式。Marshall等[6]測量的男中音水平和垂直方向的指向性模式如圖4 所示。歌手共振峰主要落在2 kHz 和4 kHz 倍頻程，4 kHz 的大部分能量僅在水平和垂直方向上正前方的±35°范圍內，2 kHz 的聲音傳播方向不是在正前方，而是垂直向下20°左右，水平方向在30°～60°。對女性聲音的有限測量顯示這種定向峰值在她們身上體現得并不明顯。

圖4 男中音歌手的指向性模式[6]Fig.4 Directivity pattern for a baritone singer[6]

對于聲學設計而言，歌唱共振峰的存在意味著增強歌手在2500～3000 Hz 頻率的反射可以起到事半功倍的效果。在聲學設計中，聲音的頻率特性多以倍頻程表示，2000 Hz 倍頻程最接近2500～3000 Hz 頻率范圍，所以本文就用2000 Hz 倍頻程的數據代表歌手共振峰進行比較分析。

2 歌手和樂隊之間平衡的聲學設計

歌手和樂隊之間平衡的聲學設計目的就是放大歌手的歌唱聲并適當降低樂隊的演奏聲，使歌手和樂隊之間的聲音響度聽起來比較平衡。

2.1 放大歌手的歌唱聲

Marshall等[6]根據歌手聲音的指向性模式，總結出以下4點建議：

(1) 歌手轉角超過40°會出現明顯的音色差異，超過80°會變得不利。應該使用反射(特別是舞臺一側的反射)以盡量減少這些影響。

(2) 歌手面前的舞臺反射特別有價值，應盡可能加以利用。

(3) 側面反射可能比頂部反射更有價值，并且應盡可能在歌手視線方向的60°范圍內。

(4) 合唱團應安排在陡峭傾斜的臺階上，坡度至少為1:1 (=45°)。

把男中音歌手2000Hz 的聲音指向性模式放入某劇院的平剖面圖紙中(見圖5、圖6)，可以更好地理解上述4 點建議，在歌劇院設計體形設計時要重點加強2500～3000 Hz頻率的反射。

圖5 男中音歌手(2000 Hz)在劇院平面的聲線分析圖Fig.5 The sound analysis diagram of the baritone singer (2000 Hz) in the theater plan

圖6 男中音歌手(2000 Hz)在劇院剖面的聲線分析圖Fig.6 The sound analysis diagram of the baritone singer (2000 Hz) in the theater section

合理控制臺口側墻和吊頂的形狀，可以起到放大歌手歌唱聲的效果，特別是2000 Hz 倍頻程的聲級。例如日本東京新國立劇場歌劇院將臺口側墻和吊頂的形狀設計成喇叭形(見圖7～9)，稱為“聲喇叭”。紐約大都會歌劇院(見圖10)的臺口側墻和吊頂的形狀也采用了“ 聲喇叭”形。與世界著名歌劇院的反射聲序列的比較(見圖11，用置于舞臺上同一個無指向聲源、池座中部一側后若干位置的測點)可以看出，雖然中頻500 Hz 差別不大，但是高頻2000 Hz (接近歌唱共振峰頻率)卻有明顯的優(yōu)勢，因此東京新國立劇場歌劇院“聲喇叭”的優(yōu)越性是顯而易見的[7-8]。

圖7 東京新國立歌劇院的平面圖Fig.7 Plan of the opera house of New National Theatre

圖8 東京新國立歌劇院的剖面圖Fig.8 Section of the opera house of New National Theatre

圖9 東京新國立歌劇院的臺口圖片Fig.9 Proscenium opening picture of the opera house of New National Theatre

圖10 紐約大都會歌劇院的臺口Fig.10 Proscenium opening picture of Metropolitan Opera

圖11 東京新國立歌劇院與世界著名歌劇院的反射聲序列比較[7]Fig.11 Comparison of reflectograms between the opera house of New National Theatre and the world-renowned opera houses[7]

當然提高歌手歌唱聲響度的最簡單辦法就是電聲輔助，即以自然聲歌唱為主，電聲為輔。本文以自然聲作為分析對象，電聲輔助不展開論述。

2.2 降低樂隊的演奏聲

降低樂隊的演奏聲，最簡單的辦法減小樂隊的規(guī)模。但是這個辦法行不通，這要從歌劇的歷史說起。

2.2.1 歌劇關于樂隊的發(fā)展史

歌劇一直是一種奢侈的藝術形式，不僅要花錢請樂隊，而且要有完備的舞臺設施，歌劇演唱家的薪水也很高，歌劇的高花費使得早期的表演被限制在宮廷環(huán)境中，規(guī)模也比較小。后來逐漸發(fā)展為公共歌劇院，由于商業(yè)運作需要，歌劇院規(guī)模和座位容量擴大，歌劇院樂隊規(guī)模也相應擴大。Meyer[5]研究了莫扎特時代和現代的歌手和樂隊之間平衡是如何變化的。研究表明，要在早期的維也納劇院(規(guī)模比較小)中達到威爾第要求的聲級需要20個弦樂手，而現代大型歌劇院則需要多達70 個弦樂手。木管樂器演奏者的數量則變化不大，因此他們目前的貢獻比莫扎特時代要相對弱一些。歌手的輸出聲功率總體也可認為保持不變。因此不能簡單地減小樂隊的規(guī)模，否則難以達到歌劇作曲家所要的演奏聲級，體會不到高潮時的激情和震撼。

2.2.2 樂池的聲學要求和設計

采用部分出挑的下沉式樂池可以起到降低樂隊演奏聲的作用，需要說明的是當初設計下沉式樂池并不是為了這個目的。第一個專門建造的公共歌劇院——圣卡洛劇院1637 年開放時就采用了下沉式樂池，當時還沒有科學的聲學理論。采用部分出挑的下沉式樂池主要出于視覺方面的考慮：一是避免樂隊及樂譜燈光對觀眾觀看演出的遮擋和干擾。二是為了演唱者和樂手都能方便地看到指揮，因此樂池就只能放在舞臺和觀眾席之間，而不可能像中國戲劇那樣把伴奏樂隊放在舞臺的兩側。三是為了避免舞臺和觀眾距離較大，面積較大的下沉式樂池采用了部分出挑。

Hidaka等[9]曾對歐美和日本的21個歌劇院進行了調查研究，收到21 位歌劇指揮的主觀評價，他們對樂池內指揮位置的音質評價見圖12。

圖12 21 位歌劇指揮對21 座歌劇院樂池內指揮位置的音質評價[5]Fig.12 Ratings of acoustics as heard at conductors’ position in the pits of 21 opera houses by 21 opera conductors[5]

統(tǒng)計評價為良好以上的歌劇院樂池尺寸見表1。Barron[10]推薦了典型歌劇院的樂池尺寸(見圖13)，出挑V為1～2 m，深度D為2.5～3.5 m，欄板高度H為1 m。

圖13 典型歌劇院的樂池尺寸[10]Fig.13 Typical opera house pit dimensions[10]

樂池的出挑尺寸：樂池有少許出挑(相對于樂池舞臺下的后墻)對聲學有利。拉近歌手和觀眾之間的距離，歌手表演前移，可以提高歌手的直達聲。二戰(zhàn)以后，在德國建造的許多歌劇院和美國紐約大都會歌劇院大多有1～2 m的出挑。

但是絕大多數樂手對在出挑下的樂池內演奏感到不滿。意大利阿拉斯卡拉歌劇院樂池的出挑部分是弧形的，最小出挑處約為1.1 m，最大出挑處約3.7 m。白瑞納克[7]訪問了幾位指揮，他們都表示強烈反對把阿拉斯卡拉式的出挑搞到1.1 m 以上。分析主要原因大概有三：一是空間高度不足感到壓抑；二是如果內部不做適當吸聲處理，演奏聲級比較高，會對樂手的聽力造成損害；三是出挑下的樂池小空間和觀眾廳的大空間構成耦合空間，它的混響特性表現為雙折線衰減，衰減的初始斜率由出挑下的小空間聲學條件決定，對應的混響時間僅為0.35～0.7 s；后期的衰變斜率表現為觀眾廳的混響時間也為1.3～1.6 s，和樂池敞開部分樂手的混響感覺不一樣。

樂池的長度和深度：歐美歌劇院的樂池，平均長度一般不超過18 m。樂池的深度為2.5～3.5 m，不宜小于2.5 m[10]，出挑下部的樂池深度需要大一些。樂池最好分成幾塊可以升降，深度可以調整，主要原因為：一是這一部分的梁尺寸比較大，會減小凈高；二是深度較小，后排樂手可能看不到指揮的面部表情。Gade等[11]調查顯示：斯德哥爾摩皇家歌劇院向世界各地的其他劇院發(fā)送了問卷調查(收到了46 份回復)，75%的歌劇院樂池深度可以調節(jié)，其中85%使用了該功能，說明樂池分塊升降是很有必要的。調查還表明：樂池內每位樂手所占的平均面積為1.7 m2，最大為2.1 m2，2/3 的樂池因空間不足和聲級過高而受到批評，只有位樂手所占面積為2.1 m2的樂池被認為具有可接受的聲級和易于合奏。

樂池的面積及開口寬度：設計樂池的面積大小通常是根據要容納樂隊的數量來計算。Naylor及其同事建議為每位樂手分配1.5 m2的空間(顯著高于早期音樂廳每位樂手占地1.1 m2的值)[10]。但是從上述Gade等[11]的調查表明這個標準可能依舊偏小。雖然較大面積的樂池對演奏的樂隊比較有利，但是加大了歌手和觀眾之間的距離，降低了歌手的聲能，相當于加大了歌手的歌唱聲和樂隊之間的不平衡。如何調和這些沖突是新歌劇院的一項重大挑戰(zhàn)。

一般歌劇院樂隊的配置多為80～110 人。紐約大都會歌劇院的樂池最多可容納95 人樂隊。東京新國立歌劇院的樂池，舞臺下的后墻可向后移動至9 m，可容納110 人樂隊[6]。安置80 人的樂隊，每位樂手占地面積按1.5 m2計算，樂池的面積約需要120 m2(接近于著名歌劇院的樂池平均面積118 m2)。樂池平均長度取18 m，則可以計算出樂池的寬度為6.7 m，略大于著名歌劇院的樂池寬度平均值6.2 m。

但是必須要考慮樂隊的感受，因此建議樂池按容納80人樂隊和每位樂手占地面積為1.7 m2(但不必達到2.1 m2，否則樂池的寬度太大，成為一個巨大鴻溝)進行建筑設計。可以計算出樂池的面積為136 m2，樂池的寬度為7.6 m。如果要容納110人的樂隊，樂池的后墻可以向后移動2.8 m，面積增至187 m2。中國國家大劇院的樂池設置比較符合上述要求。

3 從表演者角度的聲學研究和設計

關于歌劇院歌手最有價值的聲學研究是Marshall等[12]在合成聲場實驗的基礎上發(fā)現歌手對混響的反應最靈敏，而不是特定的早期反射。如果早期反射有幫助的話，它們必須以＜35 ms 的延遲到達，這意味著反射面距離歌手只有6 m的最大距離。

由于對歌劇院歌手和樂隊的聲學研究比較少，因此需要參考音樂廳的舞臺音質相關研究成果。音樂廳舞臺音質設計的核心內容是讓樂隊擁有良好的相互聽聞(為了合奏的同步性)和足夠的房間聲反饋(為了控制演奏的響度)[13-14]。歌劇院與音樂廳相比，多了歌手，因此需要增加對歌手和樂隊之間交流的分析研究。

3.1 提高表演者的相互聽聞(早期舞臺支持度STEarly)

歌手、樂隊以及兩者之間能夠聽到彼此的聲音(相互聽聞)對演出的同步性是很關鍵的。當然指揮家也可以控制，但是歌手和樂手需要一直盯著指揮的手勢，這是不太現實的，樂手還要看樂譜，歌手還要觀看舞臺上的演出狀況。

參照音樂廳舞臺音質的研究成果：樂隊之間相互聽聞的良好條件是具有豐富的早期能量(包括直達聲和早期反射聲)，即要有合適的早期支持度STEarly。最根本、最直接的方法就是樂手能夠直接聽到彼此的聲音(直達聲)，其次就是能夠獲得足夠多的早期反射聲，17～35 ms 的反射聲有助于合奏[12]。

對于歌手而言，提供＜35 ms早期反射聲，只有舞臺上布景的反射以及臺口側墻(包括臺框和臺口側包廂或樓座欄板)的散射能夠做到。對于樂隊而言，下沉式樂池四周的墻面、出挑的頂部以及池座上部的包廂欄板等都能提供充足的＜35 ms早期反射聲。

歌劇院的演出空間為舞臺和樂池，因此舞臺、樂池以及周邊的墻體和吊頂是影響表演者演出效果的主要區(qū)域，也是聲學研究和設計的重點區(qū)域。

3.1.1 增加歌手之間的早期反射聲——舞臺上設置類似反聲罩的布景

對于歌劇演出來說，舞臺上的聲學條件很重要，尤其是對歌手來說。舞臺內唯一可能為歌手提供早期反射的表面就是舞臺布景，所以一般都會設置類似反聲罩的布景(見圖14、圖15)。這種措施不僅是歌劇劇情演出的需要，還可以起到提高歌手之間的相互聽聞和響度的作用。

圖14 上海大劇院舞臺布景Fig.14 Stage scenery of Shanghai Grand Theatre

圖15 米蘭阿拉斯卡拉歌劇院舞臺布景Fig.15 Stage scenery of Teatro Alla Scala

為了對所有頻率都有較好的反射，原則上舞臺布景應該是用厚重材質而不是帆布建造的。例如維也納國家歌劇院舞臺布景通常使用比較厚重的實木。但是布景太厚重，安裝和搬運布景會比較費工費力，費用會比較高。同時可能會對舞臺地板造成損害。所以許多歌劇院的布景通常采用帆布(表面刷油漆)或薄板的輕質板材。輕質材料雖然對低中頻聲能起不到反射作用，甚至會吸收低中頻的聲能，但是對2500～3000 Hz(歌唱共振峰頻率范圍)的高頻能夠起到反射效果，可以起到事半功倍的作用。根據華東建筑設計研究院聲學所對國內20座劇院的統(tǒng)計數據，增設樂罩(材質均為輕質的紙蜂窩板或鋁蜂窩板)后，舞臺早期支持度STEarly可提高7.8 dB，觀眾廳的強度因子Gmid可以提高約2.5 dB。為了便于歌手上下場，一般布景的側邊不會完全封閉；其次不會像反聲罩一樣設置頂板，因為歌劇演出需要大量的頂部光源，設置頂板會影響舞臺頂光的投射。所以設置布景的增加值會比反聲罩(圍合更加完整)要小一些，但是可以增加歌手歌唱聲的舞臺早期支持度和響度是顯而易見的。

當然并不是所有的歌劇場景都使用布景，而舞臺的體量比較大，如果不做吸聲處理，舞臺上的混響時間會非常大，既會影響歌手之間的相互聽聞，而且還會降低歌手唱詞的清晰度。因此在主舞臺上懸掛厚重的幕布和側后舞臺墻面上布置吸聲材料是很有必要的，目的就是降低舞臺空間的混響時間。

歌手在臺唇處進行表演時，臺口處的臺框、側墻以及側包廂欄板等表面會提供早期反射聲，因此要高度重視臺口處空間的聲學設計。

3.1.2 增加樂隊之間的早期反射聲需權衡對樂手聽力的保護

單從增加樂隊之間早期反射聲的角度考慮，樂池周邊的墻體和出挑部分的頂部應該做反射面比較好，如采用實木表面。

必須權衡樂手不愿意在樂池出挑下部演奏的因素。主要是因為樂池出挑下部的聲級比較高，會對樂手的聽力造成損傷。Naylor報告了在木管樂器部分測量的等效聲級LAeq為86～92 dB (超過了歐洲8 h 工作日LAeq≤85 dB 的要求)[10]。每部歌劇的演奏高潮可能出現2～3 次，最大演奏聲級范圍從105～110 dBA，通常是打擊樂的聲音。Gade等[11]記錄了舊哥本哈根歌劇院樂池內的聲級隨著出挑增加了約3 dB，一些在樂池內演奏的樂手確實遭受了永久性聽力損傷。

在樂池的出挑部分的空間做吸聲處理是可取的。Mackenzie[1]報告了一個特定樂池的模型實驗，他們通過使樂池的天花板吸聲，實現了觀眾廳的聲級降低3 dB。Meyer[5]研究表明出挑部分的樂池存在垂直駐波，這可能會使較低頻率的樂手分心，出挑部分的頂部布置專門吸聲材料有助于解決這個問題。但吸聲處理也會降低樂手聽到自己和其他樂手的聲音，沒有了足夠的聲反饋，樂手很容易打得聲音更大，反而達不到降低聲級、保護樂手聽力的初衷。

在出挑樂池內的做吸聲和擴散處理相結合是得到認可的。Harkness[15]在悉尼歌劇院的樂池內做了一項實驗。他不僅在樂池的表面周圍臨時安裝了吸聲和擴散相結合的補丁，而且還在不同的樂器組之間引入了隔斷。基本原理是，將弱者與響亮的樂器分開，前者才能聽到自己的聲音。他報告說，“對拆除這些隔斷的反應非常消極”。幸運的是樂池的面積比較大，為分隔斷和擴散體留出了足夠的空間。在對樂池設計的啟發(fā)性討論中，Blair[16]建議盡量提高樂池出挑部分的高度并設置傾斜的天花板。他列舉了兩個特別受指揮家和樂隊喜愛的歌劇院：法國加涅爾歌劇院和阿根廷科隆劇院。他們都有很好的后期反射聲，來自于樂池上方的表面、包廂欄板和穹頂。然而他們的樂池都比較小。

總之，樂池面積大有利于音樂家，但往往會在觀眾和舞臺之間留下巨大的鴻溝，如何調和這個沖突是新歌劇院的一項重大挑戰(zhàn)。

3.1.3 增加歌手和樂隊之間的早期反射聲——樂池欄板

由于樂池的下沉，歌手和樂隊彼此之間大多數看不到對方，也就是說他們之間缺乏直達聲進行交流，通過反射面提供＜35 ms 的早期反射聲進行交流就至關重要。樂池欄板是歌手和樂隊之間最近的反射面(見圖16)，因此欄板必須是硬的反射面。蘇州灣大劇院樂池的右側欄板采用透空做法(見圖17)，優(yōu)點是可以提高了樂隊的聲級特別是高頻聲，增加樂隊演奏聲的亮度。但是卻產生了三個不利因素：一是打破了歌手和樂隊之間的平衡，使樂隊聲能可能蓋過了歌手；二是減少了歌手和樂隊之間的早期反射聲交流，不利于演出的同步性；三是觀眾可以隱約看到樂譜燈光，干擾觀看演出。綜合考慮這種做法并不可取。

圖16 歌手和樂隊通過樂池欄板的反射示意圖Fig.16 Schematic diagram of the reflection of the singer and bands through the railing of the orchestra pit

圖17 蘇州灣大劇院樂池的透空欄板Fig.17 The hollow railing of the orchestra pit of Suzhou Bay Grand Theater

3.2 提高房間聲反饋的措施(相當于后期舞臺支持度STLate)

借助有關音樂廳方面的研究：合適的觀眾廳混響聲對舞臺的聲場是至關重要的，其中來自于主觀眾席的混響聲占重要地位[17]，后期聲對于音樂家“聽到房間的聲反饋”是很重要[18]。

在歌劇院中，歌手和樂隊都需要聽到來自觀眾廳的聲音反饋，然后根據反饋的聲音相應地控制自己的歌唱和演奏的響度。歌手和樂隊特別希望喜歡聽到他們的聲音在一個比較舒暢的發(fā)聲水平時能“充滿大廳”。這就需要合理設計池座后墻、挑臺欄板以及吊頂等部位的形狀，以便能夠將聲音反射到舞臺和樂池內。但需要合理控制反射聲的大小，避免反射聲太強，成為回聲。

Nakamura 等根據大量試驗認為：延遲時間為140 ms 的反射聲級應比直達聲低25～30 dB(均按歌唱歌手前1 m 處測得)[7]。Okano 邀請一組女高音歌唱歌手來做試驗，請她們判斷墻面反射來的容許聲級為多少[7]。對于延遲時間為120 ms、170 ms和220 ms 的反射聲，最敏感的歌唱家認為容許聲級在直達聲以下分別為36 dB、38 dB 和42 dB。根據這兩組數據繪制出反射聲延遲與降低聲級的關系圖(見圖18)，可以看出不同的實驗對容許聲級還是有一定差別，需要在實踐中根據演出團隊的需求進行適當的調整。

圖18 反射聲延遲與降低聲級的關系Fig.18 The relationship between reflected sound delay and reduced sound level

美國印第安納大學禮堂的平面圖見圖19，由于臺口側墻形狀呈內凹形，中間大量的觀眾席缺少早期側向反射聲，因此觀眾廳的音質效果并不會太好。但是由于有來自池座后墻、挑臺欄板、側墻格柵邊緣以及頂棚上燈槽線腳的反射聲而產生出一種特殊的活躍感(見圖20)。歌手說禮堂對他們的歌聲有很好的支持；樂池中的指揮說整體感很好，樂隊也易控制。歌手和樂池中樂隊的平衡對大廳中大部分位置是滿意的[7]。從印第安納大學禮堂的例子可以看出在做觀眾廳的聲學設計時，不僅要考慮觀眾能聽到良好的音質效果，而且要兼顧表演者的聲反饋措施。

圖19 印第安納大學禮堂平面聲線分析Fig.19 Sound analysis of Indiana University Auditorium plane

圖20 印第安納大學禮堂來自觀眾廳的聲反饋Fig.20 Feedback from audience hall in Indiana University Auditorium

4 結論

綜上所述，單個歌手的聲音之所以能超過樂隊讓觀眾聽到，一個重要原因就是由于歌手歌劇唱法的共振峰明顯高于管弦樂隊的聲能。其次是歌劇院體形方面的聲學設計優(yōu)化措施也起到重要作用，主要包括3個方面：

(1) 歌手和樂隊之間平衡的聲學設計措施

歌手和樂隊之間平衡的聲學設計目的就是放大歌手的歌唱聲并適當降低樂隊的演奏聲，使觀眾聽起來歌手和樂隊之間的聲音比較平衡。放大歌手歌唱聲(特別是2000 Hz 倍頻程的聲級)的有效措施為把臺口側墻和吊頂形狀設計成“聲喇叭”形狀。降低樂隊演奏聲的有效措施為采用部分出挑的下沉式樂池，并且列出了11個樂池內音質評價良好的歌劇院樂池尺寸統(tǒng)計表及詳細說明，供設計師參考。

(2) 提高表演者的相互聽聞的聲學設計措施

歌手、樂隊以及兩者之間能夠聽到彼此的聲音對演出的同步性是很關鍵的。相互聽聞的良好條件是具有豐富的早期能量。具體措施為：舞臺上設置類似反聲罩的布景、樂池內的墻面和頂部需要做擴散和吸聲處理相結合，樂池欄板做為反射面以增加歌手和樂隊之間的相互交流。

(3) 提高房間聲反饋的聲學設計措施

在歌劇院中，歌手和樂隊都需要聽到來自觀眾廳的聲音反饋，然后根據反饋的聲音相應地控制自己的歌唱和演奏的響度。合理設計池座后墻、挑臺欄板以及吊頂等部位的形狀，以便能夠將聲音反射到舞臺和樂池內。但需要合理控制反射聲的大小，避免反射聲太強，成為回聲。