浅谈交响乐户外音响系统的设计及应用

杨超

【摘要】以西安交响乐团大雁塔户外公演为例，基于声学环境、音乐风格、乐器演奏等角度在解析户外扩声和舞台返送系统的实施，以及现场拾音、混音、传声器技巧。

【关键词】交响乐;户外扩声;舞台返送;乐队摆位;拾音;调音

DGI：10.3969/j.issn.1674-8239.2021.12.006

The Design and Application of Symphony Outdoor Sound System

-Taking The Outdoor Performance of Xi'an Symphony Orchestra as an Example

YANG Chao

（Shaanxi opera house，Xi'an Shaanxi 710000，China）

【Abstract】This paper takes the outdoor performance of Xi'an symphony orchestra as an example，In the perspective of acoustic environment，music style，musical instrument performance and other aspects in the analysis of outdoor public audition system and stage monitor system implementation，the choice and use of the microphone > mixing technology .

【Key Words】symphony;outdoor public audition system;stage monitor;orchestra seating plan;microphone layout;mixing

從1984年开始的每年夏季，柏林爱乐乐团都会在郊外的森林剧场举行露天音乐会，密林环绕中，两万多名观众听着古典乐度过夏夜。维也纳爱乐乐团从2004年开始举办的美泉宫夏季之夜音乐会，已被联合国教科文组织列入“世界遗产名录”的世界文化遗产。2013年9月，“西安交响乐团（Xi'an Symphony Orchestra）大雁塔户外公演”（以下简称“户外公演”）首演，截止2021年，共计吸引现场观众18万人，在线观看人数累计超过3 600万人次。

笔者自户外公演首演开始，担任音响系统的设计及演出调音，2020年开始担任技术监制、总导演。9年来，根据每年户外公演不同的演出曲目、艺术家等风格及演出形式等，对音响系统进行针对性的设计，让现场观众欣赏到古典音乐的美妙。

1场地概况

演出场地位于西安大雁塔北广场，广场北起雁塔路南端，南接大慈恩寺北外墙，东到广场东路，西到广场西路，东西宽480 m，南北长350 m。整个广场由水景喷泉、文化广场、园林景观、文化长廊和旅游商贸设施等组成。整个广场以大雁塔为中心轴三等分，中央为主景水道，左右两侧分置文化园林景观等，如图1所示。演出舞台区与主要观众观演区均在主景水道的喷泉区域。

主景水道区域充分利用南北向9 m的落差，设计了九级水池，由北往南逐步拾阶而上，五步一级。每级水池长约50 m、宽约25 m、深约1.5 m，有7级叠水，与大雁塔7层相印合。舞台搭建在最南端一级池之上，其余水池区域为观众区域，观众站立观看演出。

2音响系统的设计及实施

相较于音乐厅内原声音乐会，在户外，尤其比较开阔的场地，音响系统不止是单纯地将乐团的声音进行“还原”，还要尊重听觉习惯考虑构建聆听的声场。由于水池两侧有建筑及景观带，所以观众区域主要集中在舞台正面水池区域，这有利于声场的构建，但现场有超过3万的人群，环境比较嘈杂，要达到足够的声压及清晰度，音响系统设计的重点在于主扩及返送扬声器的布置、传声器的拾音，以及提高整个系统的传声增益。音响系统的架构如图2所示，使用DiGiCo SD10调音台用于现场扩声和网络直播，YAMAHA M7cl负责返送，Waves eMotion LV1负责录音。

户外演出受到各种环境影响比较大，9月的西安正处在雨季，昼夜温差较大，对设备调试、过台的影响也很大，温度、湿度不但影响声音传播从而改变听觉感受，也会影响到乐器的音色。因此，要时刻关注环境，根据环境的变化进行系统调整。

2.1扬声器的布局

舞台宽24 m，左右两侧有直播屏及其外端水池，池壁横向距离有限。如果主扩扬声器吊挂在直播屏外侧，对于系统传声增益和舞台监听是有益的;但扬声器的轴心所指方向基本是建筑及树木，这不但损失很多能量，还会产生不必要的反射。最终将主扩扬声器吊挂在紧贴舞台侧的架子上，如图3所示。为了降低对舞台的干扰，尽量升高高度，调整投射角度。主扩扬声器使用24只L-ACOUSTICS K2、4只K1-SB悬挂，8只SB28超低音扬声器在主扩扬声器下方以心形指向堆叠摆放，其目的就是为了降低对舞台听闻的影响。8只L-ACOUSTICS KARA分为4组均匀地摆放在台唇，作前区补声。

由于观众区域纵深达150 m（每级25 m，共6级），且逐级降低1.5 m，因此，在舞台向北第四个区域搭建延时塔，用于吊挂直播大屏，以及后区的补声扬声器。

根据预设覆盖区域，使用Soundvision软件计算出需要吊挂的高度和角度，并且可以很直观地模拟出每组扬声器覆盖区域及能够达到的最大声压级，如图4所示。

2.2舞台监听设置

在音乐厅演出，乐手之间听闻（或监听）的需求主要依靠舞台特别设计的声学环境，即三面侧墙的反射以及头顶的反声板，乐手在听到自己乐器声音的同时，还可听到延时17 ms～35 ms的早期反射声，这些早期反射声来自舞台侧墙和反声板的扩散。这对乐手之间相互交流起着重要的作用，过长或过短都会影响声部之间的平衡。

户外公演为露天演出，整个声学环境主要由直达声决定，舞台后部只有3.2 m的合唱团台阶区域有少量的反射声，声音向四面八方逃逸无法形成扩散声场，一般认为不存在混响，需要使用传声器对乐团进行拾音满足观众观演需求。舞台还容易受到扩声及远处反射面形成的反射声的干扰，影响舞台上的声音清晰度。同时，如图3 所示，舞台上搭建有聚氯乙烯材质的顶篷，会产生声聚焦而影响舞台上的听音效果。

指挥与乐手的要求不同，从技术角度上讲，指挥不僅要照顾速度和节奏的变化，还要掌握音乐力度的变化，关照各乐器组之间的平衡。指挥由于站在有高度的指挥台上，更容易听到远处乐手的演奏，特别是铜管及打击乐声部，近处如乐团首席的声音反而不易听到。

综合上述因素，乐手的监听设计，要考虑乐手自己乐器离耳朵最近会对以外的声音产生掩蔽效应，而指挥不会有这个问题。乐手和合唱追求的是自己声音与其他乐手声音之间的正确平衡关系，指挥则追求的是乐团直达声与混响声之间的平衡关系，这些关系在音乐厅内是由指挥来完成相应的调整，而户外演出则需要音响师与指挥来共同完成。

舞台上监听主要以补为主，在直达声的基准上进行平衡的调节，尽量还原和靠近乐手自然的听觉，当然这对提高系统传声增益及声音纯净度也是重要的。基于此，对于乐团的监听，环绕乐团四周以舞台中轴对称分布8～10只（每年会有调整）返送扬声器，主要补充靠两侧乐手的听闻，以上下场口方向分组进行控制，必须控制住声压级，主要补充较远声部的内容。对于合唱团的监听，放置了独立的返送扬声器，使合唱团有效控制音准及节奏。独奏独唱音乐家在听得见自己的前提下，一般与指挥一样追求乐团的平衡，再根据其不同的习惯进行调整。当然也会有特殊的情况，如2018年“恒哈图”乐队和乐团跨界表演，为该乐队构架了一套独立的返送系统，该系统打破了舞台上的平衡，因此需要对乐团的返送进行相应的调整。

2.3乐队拾音

2.3.1关于乐队的摆位

目前，交响乐团使用最多的美式摆位，是20世纪下半叶为改善广播录音和唱片录音而试行的摆位（当时录音技术很原始），由英国指挥家托科夫斯基（stokowski）推广开来。弦乐部分如弦乐四重奏，按音调从高到低的线性顺序，四个声部上升或下降更合乎听觉的逻辑，且距离有利于第一小提琴声部（以下简称“一提”）和第二小提琴声部（以下简称“二提”）合奏和交流，但其音色差异会被乐队的声音淹没。后来威廉·富特文格勒Wilhelm Furtwdngler对美式摆位进行了改善，但依然有相应的缺点，在此不再展开。基于通常的摆位，首席小提提琴和独奏大提琴不能达到默契，大提琴（以下简称“大提”）和贝斯之间交流受到影响。针对这点，在该演出中做了相应的改善，把贝斯一字排开在大提后，如图5所示。

还有一种比较常见的摆位，在1777年由德国作曲家阿贝福格勒提出，19世纪下半叶被广泛采用，通常称之为欧式（德式）摆位。这种摆位关系下，有利于首席小提和首席大提、大提和贝斯的交流，特别是在合奏乐段的部分。在该演出中，一提和二提两组相对而坐，会有一提二提一问一答的乐段，使声像形成立体效果，且由于二提的F音孔朝向舞台内侧与F音孔朝向观众的一提音色也有着微妙并明显的差异。

任何一种摆位都无法十全十美，直到现在对于采用哪种摆位方式，音乐家们还多有争执。一种观点认为，德式的摆位需要得到侧墙面的支持，对于音乐厅建声环境要求较高;还有一种观点认为，美式的摆位虽然能够更加容易分辨不同的乐器组，但会使乐队右侧低频较重，导致空间上的不平衡。

一场音乐会同时演奏横跨不同时期的曲目，这些曲目创作和演奏时的乐团摆位都不尽相同，例如上文提到的一提和二提一问一答的效果很容易湮没在其他摆位中相邻的声部里。但现场随着曲目的要求变换乐队摆位并不现实，采用电声系统的调整可在一定程度上弥补改善摆位带来的缺点，通过调节EQ、混响、PAN等手段能够实现各个声部相对定位关系的改变，从而更好地表现不同作品。例如上文提到的一提和二提一问一答效果的实现（当然要注意点补传声器和主传声器的关系调整，也需要在效果和回授前有效增益之间找到平衡），以及特定摆位带来的空间不平衡，再加之合理地使用如DearVR MICRO等融入HRTF（Head-Related Transfer Function ）原理的空间模拟插件，从而“创造”出不同的空间体验。

根据美式摆位，合唱团一般会由女声站在男声前面，按照从左到右女高音-女中音-男高音-男低音来获得平衡。对于合唱团来说，音色统一和声音足够清晰是比较重要的。合唱由多个非相干声源组成，虽然团员按照站位排开，但在空间上对某一个团员甚至一个声部进行分辨都是困难的。在音乐厅的舞台上，由于侧墙及返声板的反射，合唱给人以包围感、融合感。但在户外的环境里没有了这些反射声，合唱的音效就要通过拾音、混音实现。合唱团的拾音一般只是3～4支传声器，拾音距离按照3：1规则分布，以减少相位抵消。通常情况下，离传声器较近，尤其在传声器轴线的合唱演员声音会较为突出，使得整个合唱在整个系统里的定位固定，群感融合度不够。通过使用压缩器修整冒尖的声音，通过使用效果器来模拟早期反射声，以提高整体的融合度。

室外的现场扩声体验与音乐厅内“沉浸”的听闻感受有着从底层逻辑上的不同。音乐厅内的现场体验决定于音乐厅的声学环境及听音位置。室外现场扩声体验决定于拾音、混音技巧以及扩声系统的设计，通过技术手段实现声场的重构、再构，达到听闻的一致性。随着电声技术发展，将给现场听闻带来更丰富、更舒适的体验，亦如当年技术发展（动力学、材料学，甚至是建筑技术）对于欧洲乐器制作、演奏、作曲技法乃至音乐风格产生深远而持久的影响。

2.3.2拾音的设计思路

由于调音台输入通道的限制，没有对每一件乐器进行单独拾音，采用对声部首席及前档、对声部整体拾取的方案，见图5;除去演出流程相关无线传声器、视频等，乐团合唱团以及独奏共使用72个通道，见表1。由DPA4006C作为主传声器，SCHOEPS MK2s用于侧展，相当于与主传声器形成了一个大的Decca Tree拾音制式。主传声器负责整个乐队的基准平衡，侧展传声器用于构建乐团的空间效果。

弦乐的拾取主要使用DPA4099，采取一对一直接夹在琴上的拾音方式，可以得到更大的声压级，这对于与电声乐队合奏的情况是有益的，但拾取的细节太多、群感差、音色太硬，尤其是纯交响演出时更为明显，出来的声音很“假”。乐器的音孔虽是声音共鸣集中的地方，但并不一定是“完整的声音”，以小提琴为例，琴弦作为振动源只有很少的振动能量传递给周围空气，弦本身的振动几乎不能发出任何声音，对声音修饰起最大作用的是面板、背板、琴体内的空腔，琴体内空气的共振（或称空腔共振）和面板产生的共振。因此，近距离拾音还要面對这几个点共振过多的问题，小提琴的空腔和面板的共振频率分别与D4弦和A4弦的空弦振动频率相等，特别在473 Hz的面板共振，600 Hz～700 Hz会出现较深的谷点，900 Hz左右频率响应的地方都需要深度解决，使声音听起来更自然。

当弦乐声部演奏同一个音符时，每一个演奏家演奏的音高（频率）的细微差别，以及每把琴到听众距离的差别，正是因为这些差异产生的时间差造就了主观的“群感”，演奏音太准太整齐会感觉缺少“人味”。因此，在拾音处理上，除了使用DPA4099以外，为获得群感，还使用了一部分NEUMANN KM184和DPA4001在声部每档谱台处拾音。

合唱团要解决群感不足、融合度不够的状况，若使用心形指向传声器90°衰减6 dB会放大靠近传声器处的声音，因此，使用全指向传声器可以改善上述问题，并获得融合度较好的声音，当然这对系统增益量也是个考验;还可采用中间使用2支心形组成ORTF立体声制式，两边各加一支的组合方案。

当然，木管组、铜管组、打击声部同样存在时间差，合唱团甚至能够达到34 ms左右。通过对输入通道进行延时调整，增加整个乐团的纵深感，当然这种距离感要适度控制，当摆位间距在演奏者之间超过20 ms，就会对合奏的听闻带来困难。一般乐团摆位能达到宽17 m、深度12 m，达到35 ms以上哈斯效应会对舞台返送带来影响。

对于各个声部效果器的设置也不一样，根据声波的传输特性，声部由前往后加大高频的衰减幅度，模拟出高频传播的空气衰减，效果器Pre Delay或发送量也由前往后缩短。

3现场调音

众多古典音乐爱好者流传着“莱比锡听巴赫，阿姆斯特丹听瓦格纳”的说法，足以体现演出场地建声环境对古典音乐演出影响。具体地说，作曲形式会受到演出场地声学条件影响，就像受到乐器制作技术发展影响一样，由此作曲家会根据演出场地调整修改曲子的表现技法，指挥会根据场地建声情况调整乐队和演奏技法，如乐团的摆位、在强奏间歇和停顿中使用延长记号、强弱奏等。

在户外扩声的情况下，这些工作很多需要音响师来完成，音响师也是“指挥”，其操作和对曲子的理解将最终影响音乐的呈现，前期要听录音、读谱做好充足的准备，参与乐团排练时与指挥沟通曲目的处理，才能够在艺术与技术之间自由切换。在该演出中，笔者在前期熟悉演出曲目相关音频资料的基础上，对应总谱进行相应cue点标记，以便演出时能够及时作出调整。同时，现场亦要根据演出曲目风格、结构，对混响时间、声像等参数做相应调整。如《贝多芬第六交响曲》的演奏，如图6所示，一提和大提相互交织的旋律分布在左右，之后带出靠中的长笛旋律，美式摆位的弦乐音调由高到低的线性顺序，使得时间序列和空间序列重合，在立体声回放中既合乎逻辑旋律相互有分离度，整体融合舒服。再如《海顿第104号交响曲》的演奏，如图7所示，一提与二提声部做问答呼应，对于美式摆位来说，一提与二提容易相互遮蔽，且整个声部空间位置不平衡，因此，需要通过调整PAN及修饰二提声部的音色（音孔朝向舞台内），使得在立体声回放中一提与二提分置于两侧，主题交换时效果明显，低音乐器置于中间，整个声音空间更加饱满平衡。另外，音响师也可以进行声音的设计，如2019年演出《柴可夫斯基1812序曲Overture1812，op.49》时，准备了炮声的音效素材，根据音乐cue点进行播放。

混响可以加强乐队各个声部之间的融合度，使之形成一个整体，并使旋律性乐段的行进更加流畅。对于持续时间不太短的声音混响可以提高声音的响度感，但混响过长会使音乐中的短休止符不再被听到，或使弱奏乐段被刚结束的强奏乐段的混响所淹没。音乐是需要层层分明还是追求融合度，反应出作曲理念、品味的变化，音乐家和听众在建筑的混响时间上的需求变化，后期缩混对混响效果要求的变化，随着时代的审美都在变化。如以巴赫、亨德尔为代表的巴洛克风格（泛指1600—1750年期间的音乐）的音乐，主要由教会宫廷所引导，这个时期从格里高利的单声部往和声多声部过渡，对位的复调，细节的表现很重要，需要的混响时间较短，一般在1.5 s。而以门德尔松、罗西尼、舒伯特、柴可夫斯基等为代表的浪漫主义（泛指19—20世纪初期间的音乐）风格的音乐，不再像巴洛克音乐和古典主义时期音乐那样，要求听众能区分出他们听到的每一个声音，有些乐曲片段中，常常有感情激发力和表现力，要求在高丰满度和低清晰度的声环境中演奏，一般混响时间要求在2.2 s。

4结语

目前，扬声器覆盖的区域很有限，随着每年现场观看人数的增加，很多观众聚集在池壁外侧景观区域（见图8），绝大部分的高频被遮挡，舞台正前方最远人群距主扩扬声器超过200 m，宽度递增且靠近城市主干道，如何保证现场观众相对统一的听感成为了新的命题。另外，随着线上直播的发展，打破现场观看方式让更多人通过网络参与演出中，需要保证线上的音频质量，怎么在OB和PA需求之间找到最佳的合作点也是接下来要探讨的课题。期待西安以后能有像芝加哥千禧公园那样配备电子声学优化系统的室外演出场地，也期待随着技术的发展在以后的户外公演中有机会使用全景声等新技术，给大家带来完全不同的音乐体验。

户外音乐会的观众感受和坐在音乐厅里有着很大的区别，但依然不妨碍其独特的存在性，通过现代电声技术可以创造出不少“独到之处”，这正是音响师的工作意义。打破音乐厅座位数量的局限，让更多的人接触古典音乐、了解古典音乐、爱上古典音乐。

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