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声学STS篇
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音乐厅中运用了什么声学原理


  主要是混响和回声

  音乐厅是乐队演出的主要场所,除了专门为乐队服务的音乐厅外,歌剧院、大会堂、大教堂、演播大厅、电影院等都可以作为音乐厅使用。

  反映音乐厅质量的主要因素是混响。乐器停止发音后,声音并不马上消失,而是伴有余音的,即分贝数渐渐下降,这种现象称为混响,声学上把声音衰减60dB的时间称为混响时间。混响是由于声音在室内反射造成的,室外是没有混响的。混响时间和以下因素有关:

  (1) 房间的体积:通常体积越大,混响时间越长;

  (2) 房间内壁的材质:如果内壁是粗糙柔软的吸声材质,那么混响时间会短些,如果内壁是坚硬光滑的反射材质,那么混响时间会长些,房间的内壁指的是墙壁、天花板、地板,以及音乐厅内一切影响声音传播的障碍物,特别是坐椅,增加有软垫的坐椅数量会缩短混响时间;

  (3) 声音的频率:由于高频声音的反射和衍射能力比低频声音差,所以高频声音的混响时间比低频声音短。

  混响时间太短会使声音变得干涩,太长则会使音乐失去清晰的线条,两者都不利于音乐的欣赏。实践表明,适合乐队演奏的音乐厅,混响时间应在1.5到2秒之间,当然,最佳的混响时间并不是唯一的,它取决于听众的爱好、音乐的类型、乐队的规模等诸多因素。例如,重视音响效果的听众希望混响时间长些,重视音乐细节(旋律、节奏等)的欣赏者希望混响时间短些;演奏交响乐时可以采用混响时间较长的音乐厅,而歌剧院的混响时间必须控制在2秒以内,否则歌手就无法听清自己的声音;小规模的乐队希望在混响时间长的音乐厅中演出,以增加音响,而过长的混响时间对于大规模的乐队(四管制,由两个交响乐团组合而成的乐队)有时反而不利。

  和混响类似的一种现象称为回声,语言和音乐都会在回声的作用下变得模糊不清,因此回声是音乐厅中必须避免的。产生回声的主要原因在于声音的反射体,如果很平滑,那么声音会作镜面反射,同一束声线(几何光学中“光线”的概念沿用在声学中)很有可能同时到达某个地方,由此产生回声,如果凹凸不平,那么声音会作漫反射,同一束声线被反射到不同的方向,然后以不同的时间到达某个地方,形成混响。音乐厅的天花板通常有避免回声的装饰,例如很多形状不规则的吊顶。

  此外,管弦乐和合唱表演必须使用乐队罩,也就是乐队背后的音板,这样,向上和向后传播的声音就会尽可能多地被音板反射回来,使得乐队罩起到聚光灯后凹面镜的作用,反之,把音板换成绒布,那么音量将减轻很多。





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