探讨易北爱乐厅的声学设计与音质效果

杨志刚

[摘要]介绍易北爱乐厅的声学设计、褒贬不一的音质效果评价及原因，并对音乐厅的相关声学设计提出评价与思考。

[关键词]易北爱乐厅;声学设计;音质效果;音质指标;混响时间;微扩散造型

文章编号：10.3969/j.i.ssrn.1674-8239.2019.07.007

易北爱乐厅（Elbphilharmonie）（图1）位于德国汉堡历史悠久的Sandtorhafen码头，是建设中的汉堡港城的一部分，位于仓库城的最西端。整栋建筑共25层，最高达110m。易北爱乐厅主要包括2个音乐厅（2100座大厅和550座小厅）、45套奢华公寓、244间五星酒店、1个距地面37m高并可360°俯瞰城市全景的公共广场以及停车场、相关配套用房等（图2）。建筑设计是由赫尔佐格和德梅隆（Herzog & de Meuron）建筑工作室完成。

易北爱乐厅2016年10月竣工时，总成本已经高达8.656亿欧元（其中，市政府负担7.89亿欧元，5750万欧元来自各界的捐赠，1910万欧元则来自出售公寓、酒店、餐馆等商业设施）。开业后的5年，汉堡市政府每年拨款600万欧元用于音乐厅的运转。

12100座大厅

2100座大厅（图3～图6）的观众厅体型为“葡萄园式”，舞台位于中间，观众席设在四周。2100个观众距离指挥的距离均在30m之内，即使距离最远的观众也能清楚地看到乐手和指挥的每一个动作，近距离体验音乐的魅力。音乐厅的长、宽、高平均为46m、4Om、20m。体积23000m³，每座容积约11m³/座。舞台顶部悬挂有像“倒挂蘑菇”的反声板，最低点距离舞台高度15m。

1.1大厅体型的由来

在声学设计单位介入之前，音乐厅的体型已经基本确定。由法国dUCKS sceno公司配合建筑师赫尔佐格与德梅隆确定。笔者曾经与dUCKS sceno合作过，并请公司创始人米歇尔·科瓦介绍过易北爱乐厅体型的设计思路。

大厅的体型借鉴了柏林爱乐音乐厅和哥本哈根音乐厅的葡萄园及非对称式体型。第一步，首先确定舞台和池座的大致形状（图7中的红色轮廓线）。第二步，把红色轮廓线放大1.4倍，然后逆时针旋转9°，进行一定的修正后，确定为二层楼座的大致形状（图7中的蓝色轮廓线）。第三步，把蓝色轮廓线放大1.1倍，然后逆时针旋转7°，进行一定的修正后，确定为三层楼座的大致形状（图7中的洋红色轮廓线）。最后，形成一种层层挑台式楼座在竖向上旋转上升的非对称布局的精妙空间效果。还有一个特点，观众可以从池座走到楼座的任何一个位置，而不用通过外面的走廊和楼梯进入楼座。

1.2弹簧顶升的“浮筑”构造

根据相关资料描述，易北爱乐厅坐落于繁忙的易北河航道中央，超级邮轮、万吨货轮等不计其数的船只每天在其周边穿行而过，船只的鸣笛声几乎可以响彻整个汉堡。而音乐厅的周围，密集分布着附属功能用房（例如酒店、住宅、简易餐饮空间），正下方又是熙熙攘攘的市民广场观景台，这些对大厅的隔音设计提出非常高的要求。

大厅的12500t重型独立钢结构与外部整体建筑完全分离，通过底部342个（图8～图9）、屋顶区域34个（图10）弹簧减振器相连，避免对音乐厅的影响。大厅支撑总重量为90000kN，频率为4.5Hz。为了防止振动通过管线槽传递，管线槽也断开连接（图11）。

1.3微扩散的造型

由1万多个面板组合而成的白色墙体和吊顶（戏称为大厅的白色“皮肤”），面积达6500m²。赫尔佐格、德梅隆、声学家丰田泰久（Yasuhisa Toyota）和One toOne][作室的本杰明·科伦（Benjamin Koren）合作設计了面板的形状。科伦发明了一种算法，通过这种算法编写的程序控制机床对面板进行钻凿。每个面板都钻凿有约100个“凹槽”，共有约100万个“凹槽”，尺寸4cm～16crn不等。面板面密度为35kg/m²～125kg/m²，具体数值取决于“凹槽”的大小和深度。每个面板具有独特的形状和图案，可以满足建筑装饰的美学和声学的微扩散要求。

根据房间的几何形状，声学设计师要求某些面板（如观众厅后墙的面板）需要更深、更大的“凹槽”来消除回声;某些区域（如反射板后面的天花板表面和栏杆的顶部）只需要较浅的单元（图12～图17）。面板的材料是回收建筑废料重新粉碎压制而成的人造石板。

其实，100万个大小不等的“凹槽”就是声学设计最基本的微扩散造型设计。如果墙面和顶面是大而光滑的平面设计，反射的声音听起来就会尖锐而不柔和。而采用微扩散设计，声音听起来就会圆润、柔和。

1.4混响时间的调节

在大厅安装了81块电动可变双辊横幅，声学滚轮横幅从木地板处上升，不使用时可以降低到与地板齐平的表面，每块宽3.00m、高2.60m。采用高阻燃Trevira cs面料制成，具有较高的吸声系数（图18）。由于演出乐队的规模大小不等，不同规模的乐队发出的声音能量是不同的。特别是打击乐通常布置在后部，紧靠舞台的后墙，声音比较大，对乐手耳朵也是一种损伤。因此，舞台的墙面设置为镂空墙面，后面挂有吸声帘幕（采用Trumpf95轨道系统）

（图19），可根据演出的需要，调节乐队声能的大小。

1.5扩声系统

2018年7月，经过最终的现场演出测试，确定固定安装系统为18只VIDA L+C，分为6组（每组3只VIDA L+C垂直叠加组成），呈环形排列的方式安装在一个可升降的1m多圆形平台上，在舞台两侧采用隐藏的方式各安装2只的VIDA L+C，用以覆盖一层的观众区。当要求自然声演出时，平台需隐藏进反射板中，所以扩声系统只能采用非常紧凑小巧的扬声器，传统扬声器和线阵列扬声器都无法胜任。

VIDA L系統具有波束可控及波束分离的特性，使得整个系统可以将声音投射到需要投射的观众区域，可以不受建筑结构的干扰。VIDA c心形指向模块用来增进低频控制。常规音乐厅顶上悬挂多组扬声器或线阵列显得比较繁多，采用环形排列安装扬声器的易北爱乐厅则显得干净、简洁（图20～图21）。

1.6管风琴

大厅的管风琴由德国JohannesKlais Orgelbau建造，采用传统手工制作而成（图22～图23）。管风琴共有69栓，管道长度在11mm～10m之间，共有4765根管子。大约4JOO根木管由超过180年的木材建造，保证耐用性和良好的质量。管风琴宽约15m，深约3m，重约25t。

2550座小厅

与大厅相比，小厅遵循“鞋盒式”的经典概念，是举行室内乐、独奏、独唱音乐会以及爵士等音乐会的场所（图24～图25）。该空间配有灵活的座椅和舞台元素，提供多种配置和座位，最多可容纳550人。在小厅中，安装了52个G-SORBER系统（系统由一个滚轮组件组成，两个织物层封装在一个保护外壳中，见图26），宽1.70m，高6.50m。采用高阻燃Trevira cs面料制成，具有较高吸声系数。小厅的墙壁表面有波浪形起伏的“鼓包”微扩散造型，是由一根根木条拼制而成。演奏厅悬浮在56个弹簧组件上，实现隔音分离。小厅支撑总荷载为20000kN，频率3.5Hz。

3褒贬不一的音质效果评价

大、小厅音质参量的测试数据见表1

（数据来源https：/www.nagata.co.jp/），测试条件为空场，满场混响时间为估算值。

3.1正面评价

《汉堡易北爱乐大厅开幕100天体验报告》中写到，“大厅的音响效果被广泛议论。多数评论家和音乐家对音乐厅持肯定态度，热烈讨论着这种玻璃般的声音质感和透明感。有一点可以确定，在这样的音乐厅里不允许犯错误。当音乐家或歌手没有准确演奏时，会很明显地显现出来。但这也意味着，乐队水平越高，声音效果也会越好。作为听众，一定要避免咳嗽或发出悉率声，因为这样所有人都会听到。”

易北爱乐厅总监克里斯托夫·利本·塞特（christoph Lieben Seutter）认为，800场音乐会后，许多声学专家和指挥家均认为这里是一个独特而迷人的空间，它能让观众和艺术家都感到兴奋，到目前对音乐厅很满意1

3.2负面评价

伦敦爱乐乐团（London Pbflharmonic Orchestra）的前任音乐总监、著名指挥大师穆蒂（Riccardo Muti）对媒体表达的最新态度是易北爱乐厅“声音表现不佳”，“我不会再去那里演出，我不想在那里浪费时间。”早在2017年他就已经批评过，“这是一个平庸的大厅，创新的内部设计对声学表达没有任何正面作用，音响效果平平”，并将易北爱乐厅从芝加哥交响乐团（chicago Symphony Orchestra）和维也纳爱乐乐团（wienerPhilharmoniker）的巡回演出场地中去除。

据德国《视频古典音乐会》网站报道，2019年1月12日，德国男高音歌唱家乔纳斯·考夫曼（JonasKaufmann）与瑞士巴塞尔交响乐团（Basel symphony）合作，演出马勒的《大地之歌》。可能因为有部分区域的观众听不见歌声，纷纷离席找别的空座，变成群体喧哗，一起早退。事后，考夫曼指责易北爱乐厅，“这个大玩具有声音陷阱”，并评价这个音乐厅“声音不如声誉那么好”。考夫曼甚至建议再次重修易北爱乐厅，多使用一些木料，“目前它的混响时间完全不对，音乐厅的混响不对，那就啥都不对了。”

德意志广播电台（DeutschlandRadio）一直对易北爱乐厅的声学设计颇有微词，曾用“起先的炒豆般赞美演变成后来的冰雹般声讨”来概括其声学评价的演变。在考夫曼事件发生后，这家电台把易北爱乐厅新闻发言人汤姆·舒尔茨（TomSchulz）与声学专家弗拉基米尔·巴尔泽（Vladimir Balzer）约在一起辩论。舒尔茨坚持认为“声学设计几乎完美，除了个别几个座位”。但他承认考夫曼演唱时，他在音乐厅后排区域确实没有听见在唱什么。巴尔泽称易北爱乐厅的声学设计是丰田泰久主持的，他的风格是简洁，并且具有日本设计师的精细，应该保证音乐厅声音的完美，尤其像易北爱乐厅这样的高投入设施，但现在看来，并非100%。

3.3声学设计师丰田泰久如是说

对于首次声效测试，易北爱乐厅的声学总设计师丰田泰久激动不已，“我十分满意。”

2012年的采访中，他认为，“我确信易北爱乐厅就声学而言是世界上最好的音乐厅之一。”

2019年2月19日，丰田泰久接受北德电台的采访，他表示已经知道了“考夫曼事件”，也知道考夫曼认为音乐厅四壁要多用木料的言论。但他认为，关于音乐厅声音这件事，声学家和音乐家会从不同的角度认识，“经常不太有一致意见，这是可以理解的”。

丰田泰久称，易北爱乐厅实测具有极高的声音透明度和清晰度，这点非常重要，因为现代高级音乐厅必须与数字录音竞争，没有清晰度肯定不行。

对于有人指责易北爱乐厅完全不适合声乐表演这件事，丰田泰久认为，目前的讨论和争议都带有强烈的情绪，一开始大家对易北爱乐厅的声音评价非常好，可能是太好了，当现在被认为出现某些问题时，又一边倒地认为很不好。无论如何都不能说在这个音乐厅不能进行声乐和歌曲表演，否则在音乐厅启用的起初阶段，就会立即发现这个问题。“我并不是说易北爱乐厅的一切都是100%，也不是每场音乐会都能保证完美。”

3.4影响已然产生

慕尼黑新音乐厅的建筑工程计划2021年开工，2019年4月决定聘请目前就职于英国奥雅纳工程公司的首席设计师中岛健夫（Tateo Nakajima）。中岛健夫是已故声学大师拉塞尔·约翰逊（Russell Johnson）的弟子，约翰逊创造了伯明翰和琉森音乐厅等佳作，被视为“反丰田”的典范。

而原本被视为慕尼黑新音乐厅声学设计不二人选的丰田泰久，近日因易北爱乐厅的声学问题备受压力。这一决定有一丝令人惊讶，因为巴伐利亚广播交响乐团音乐总监马里斯·杨松斯曾公开表示对丰田公司的支持。作为筹建新音乐厅最大支持者之一的杨松斯大师，曾将自己在2013年获得的Siemens Musikpreis所有奖金捐给乐团用作建新厅的资金。

4音质效果不佳的原因初探

归纳易北音乐厅负面评价的原因主要是两点。指挥大师穆蒂不满，应该是舞台支持度不够;歌唱家考夫曼歌唱时，音乐厅后排观众听不到或听清楚声音，应该是在主唱位置发声时，后排区域得到的反射声比较少。

易北音乐厅舞台支持度值得优化的地方有以下几点。

（1）采用的“倒挂蘑菇”形状的整体反声板

舞台顶面是对所有乐师提供早期反射声的最有效表面。研究表明，多块小型反射板（简称“浮云”式反声板）较之采用少数大片式反射板效果更好，易于使乐师获得来自多块反射板的反射声（图27）。露空率宜控制在50%左右。面积1.5m²小块反射板组合，对低频反射仍属有效。每块略呈突曲形则更佳。由于小块布置比较灵活，有利于不同反射方向的调节，使乐队受益面更为均匀。这些反射板有时还须延伸到舞台台口之外，以照顾前排听众。因此，易北音乐厅采用整体反声板对舞台支持度的帮助，相对于“浮云”式反声板而言，并没有达到最佳。

（2）反声板离舞台地面的高度约15m

1978年，新西兰声学家Morsholl.A.H研究发现，舞台早期反射声对演奏的支持是很重要的，且反射声延时不能过长，有利于相互听闻的延时不宜超过35ms。也就是说，反射板离舞台地面的高度不宜超过7m～13m（图28）。显然，易北爱乐厅的反声板离舞台地面的高度偏高，来自反声板的反射声延时过长，对舞台支持度的帮助有限。

（3）舞台侧墙采用穿孔板后挂吸声帘幕的处理方式

舞台后墙做吸声处理可以理解，因为打击乐器通常布置在后部，紧靠舞台的后墙，声音比较大，对乐手耳朵是一种损伤。后墙做吸声处理吸掉一部分声能，对乐手也是一种保护。

但是舞台侧墙也采用穿孔板后挂吸声帘幕的处理方式则很少见，既减少来自侧墙的早期反射声对演奏的支持，也减少池座前区观众的早期侧向反射声。舞台侧墙上的门虽然没做吸声，但是与舞台中轴线之间的角度却加大了，反射声的角度也不太好。

（4）大厅的声线分析

分析主唱位置发声时，后排区域的反射声分布情况（声源位置为距舞台前沿3m、离舞台高度1.5m处）。通过音乐厅的剖面声线分析图可以看出，来自反声板和吊顶的大面积反射声，基本上都反射不到后方和正面最上面的楼座观众席（图29）。吊顶和后墙虽提供反射声，但能量比较小（因为后墙做了大幅度的微扩散处理）。同时，人耳对来自后方的声音也不宜察觉。这可能也是造成后排觀众听不到或听清楚声音的一个原因。

而从德国柏林爱乐厅的剖面声线分析图可以看出（由于反声板之间存在间隙，位置较高的反声板和后部吊顶也会透过间隙产生反射声，都表示出来显得比较凌乱，所以，这部分反射声并没有画出），其后排位置都有来自前方的反射声（图30）。

正如考夫曼演出音乐会主办公司的总经理和节目策划人伯克哈德·格拉斯霍夫（Burkhard Gloshoff）事发次日对北德电台记者说，易北爱乐厅的声学设计总体不能说失败，它还是好的，但现在看来有些缺陷。比如，只有正对舞台的中间座位区声音是好的，后方、侧方和正面远方，如果观众听觉好、有经验的话，会发现不能听到完整清晰的声音。如果是一个管弦乐团演奏，这个缺陷可能混得过去，如果是声乐独唱或乐器独奏，缺陷就会暴露甚至放大。

5探讨丰田泰久的观点正确与否

丰田泰久在中国做了不少项目，声学效果也褒贬不一，他的一些观点值得大家探讨。

5.1音乐厅声学设计不设音质指标

丰田泰久在国内负责设计的几个音乐厅（如上海交响乐团音乐厅、中国爱乐乐团音乐厅等）都不设定具体的音质指标，只保证让驻场乐团满意。这几个音乐厅确实得到驻场乐团的指挥和领导的高度赞扬，易北爱乐厅也得到北德广播交响乐团的高度认可。

丰田泰久讲到他当年为东京交响乐团设计的三得利音乐厅，在前三年的时间里，他一直遭到乐团的投诉，认为声学效果一塌糊涂。但三年后，东京交响乐团态度大转弯，盛赞音乐厅声学效果是世界一流。其原因在于，每一个音乐厅的声学个性都不相同，如果按照习惯去演奏就会一团糟，而当乐团慢慢熟悉音乐厅的特点之后，就能够调整出最佳声学效果的演奏方法。

对于上海交响乐团音乐厅，开业演出时，同样发现一些声场效果的问题。但丰田泰久坚持先不做设计上的调整，而是让上海交响乐团慢慢熟悉、习惯这座音乐厅。他说就像是婚后的两个人，需要时间慢慢熟悉、磨合，适应对方的性格和习惯，才能达到完美和谐。

驻场乐团慢慢适应自己的新家是应该的，也是正确的。所谓“近朱者赤、近墨者黑”，即使一个音乐厅确实有声学缺陷，驻场乐团在此演出久了，也会习以为常。所以笔者认为，针对早期驻场乐团或巡演乐团提出的不满意，声学设计需要认真分析和研究，如果确实在声学设计上有问题（如易北爱乐厅舞台后部的观众听不清，至少有声学设计的问题），还是需要尽心去改进的，而不能一味地以“适应”为由，掩盖真实存在的问题。

白瑞纳克在《音乐厅和歌剧院》调研音乐厅的主观评价时发现，乐团成员对自己的驻场音乐厅评价都比较高。因为他们觉得音乐厅的评价，部分反映他们驻场乐队的水平。有些乐团的领导作为负责人，参与音乐厅的建造过程，如果音质效果不好，从某种意义上说他也是有责任的，所以他们一般评价都比较高。因此，为公平起见，驻场乐团的评价一般不被采用。

笔者不禁要问，既然不设音质指标，完工以后又何必去检测音质参量呢？从这一点也说明，设立音质指标还是很有必要的。当然，为了满足驻场乐团的喜好以及容许建筑创作更新颖、更美观的音乐体型，事先通过计算机模拟分析，适当放宽某个或某几个音质参量的容许范围是完全可以接受的。

5.2“每个音乐厅都是独一无二的，每个音乐家需要足够的时间来演奏以适应环境。”

丰田泰久说，“每个音乐厅都是独一无二的，这意味着在声学设计中一切都是全新的，这也意味着，音乐家在不同的音乐厅，要非常仔细地辨别他们自己和同事们在此时此地的声音，并作出必要的调整。”就算是柏林爱乐乐团到不同的音乐厅，也需要大量时间来适应环境。”在回应考夫曼的质疑时，丰田泰久表示，“我那天不在音乐厅内，所以只是听说了这一情况，某些观众抱怨听不到歌声，我认为很常见。”丰田泰久告诉记者，“一般来说，这个音乐厅（指易北爱乐厅大厅）特别独特，甚至比其他音乐厅更独特。这意味着对每一个音乐家来说，这个外观和内观一切都是新的。音乐家需要足够的时间来演奏，以适应环境。”

笔者认为，他的观点半对半错。对于驻场乐团而言，是正确的;对于巡演乐团或歌唱家而言，是错误的。

对于驻场乐团而言，音乐厅就是他们的家，是常年排练和演出的地方，所以类似柏林爱乐乐团适应新家（柏林爱乐音乐厅）七八年很正常。对于巡演乐团或音乐家而言，音乐厅不是他们的家，他们只是客人。他们一年甚至几年才到这个音乐厅演出一场，为了保证演出效果，先让他们花大量的时间（几个月甚至几年）去适应音乐厅的环境，是不可能、不现实的。他们特有的演奏方式和技巧是在自己的家（驻场音乐厅）长期适应形成的，他们在全球巡回演出时，不可能根据全球几百家音乐厅的独特环境，去长期适应并不断地调整自己的演奏方式和技巧（即使调整也只能是微调）。

只有那些著名巡演乐团或歌唱家，以大家都认可的演出方式和技巧（否则他们就不会著名了）在不同的音乐厅进行演出，得出的主观感受才是比较准确的。考夫曼在易北音乐厅发现后排观众听不清歌唱家的声音，这个问题绝不可能是普遍现象。如果是普遍现象，他就不可能那么盛怒，早就习以为常。而丰田泰久作为一个声学设计师，遇到质疑后，首先应该分析原因，然后提出可能的改进意见，而不是让歌唱家自己去适应。