【每日科普】让音符在音乐厅“舞动”的奥秘

德国哲学家黑格尔曾说过：“音乐是流动的建筑，建筑是凝固的音乐。”而音乐厅是艺术和建筑声学的综合体，它就像画家的调色板，通过精心“搭配”，使每个音符都被完美表达。

 

让音符在空间中“舞动”

 

设计师运用建筑声学原理（例如声波的传播、反射与吸收），通过对音乐厅形状的巧妙设计、建筑材料的精心选择、吸音结构的合理设置，打造出能够引导和控制声音的理想空间。

 

如图所示，音乐厅内设有声学材料及构件，从而保障室内良好的音质，例如：不规则的反射板、吸声材料与吸声体、隔声构件、隔振构件、高度不同的挑台等。

 

根据声波传播反射吸收原理，设计师要推断出声波在室内的走向与分布，使声波能在一定时间里均匀地分布在整个室内。例如，安排足够的近次反射声（一次或两次反射后被接收的声音），使声音分布更均匀；调节混响（声源停止发声后，声音由于多次反射或散射而延续的现象）时长，增强音乐的丰满度，让每个音符都在空间中“舞动”。

 

当艺术和科技完美融合，此时音乐奏响，音乐殿堂里除了美妙的音符，还飘散着满满的科技符号。

 

 

音乐厅中的奇妙“魔法”

 

“魔法”之一：形状

 

音乐厅的形状设计，不仅是为了视觉上的美感，更是为了实现对声音的引导和控制。而音乐厅形状的变化，会影响声音的传播路径。

 

“鞋盒式”音乐厅是最经典的形状之一：矩形平面、宽度较窄、顶棚较高，厅的两侧及后部有浅的挑台。

 

 

“鞋盒式”音乐厅两侧墙体距离较近，厅内容易得到侧向的第一次反射声，是欣赏音乐演出的理想声场（媒质中有声波存在的区域）。但是由于其进深较大，从后墙反射到前部的反射声可能形成回声，设计师会在侧墙设置反射板，在后墙设置扩散材料来避免声缺陷。

 

“魔法”之二：材料

 

材料的选择对音响效果同样至关重要。不同材质的墙壁、地板和天花板，对声音的反射和吸收效果也不同。设计师需要根据音乐厅的具体需求选择合适的材料，以达到最佳的音响效果。

 

 

多孔吸声材料是最普遍的吸声材料之一，当声波入射到多孔材料上时，声波会顺着微孔进入材料内部，引起空隙中空气的振动，使一部分声能转化成热能被损耗掉，从而实现吸声。

 

“魔法”之三：吸音结构

 

吸音结构的设置也是调控混响的重要手段之一。通过在特定位置设置吸音结构，例如吸音板、吸音墙，可以调节声音的混响，改善音质。

 

知识链接

 

声学原理小课堂

 

声音是由物体振动产生的声波，通过介质（空气或固体、液体）传播，被人或动物听觉器官感知。人耳可以听到的声音频率范围在20～2万赫兹之间。

 

声音的传播：声音是通过空气中的振动传播的，而建筑物的形状和材质会影响声波的传播路径和速度。

 

声波的反射：墙壁、地板和天花板的材质会影响声波的反射程度，从而影响音响效果。合理设计这些表面可以使声波得到适当的反射，不至于产生过多的混响。

 

声波的吸收：吸音材料的选择和布局决定了空间中声音的吸收程度，有助于控制混响时长，使音乐更清晰。

音乐厅的设计不仅仅关乎美感，更是为了获得最佳的音响效果，让音乐在这个空间中得到最完美的表达，它是声音、形状、材料和混响构成的奇妙“交响曲”。

 

（来源：知识就是力量；作者：赵艳霞）