淺談交響樂戶外音響系統(tǒng)的設計及應用

楊超

【摘要】以西安交響樂團大雁塔戶外公演為例，基于聲學環(huán)境、音樂風格、樂器演奏等角度在解析戶外擴聲和舞臺返送系統(tǒng)的實施，以及現場拾音、混音、傳聲器技巧。

【關鍵詞】交響樂;戶外擴聲;舞臺返送;樂隊擺位;拾音;調音

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年開始的每年夏季，柏林愛樂樂團都會在郊外的森林劇場舉行露天音樂會，密林環(huán)繞中，兩萬多名觀眾聽著古典樂度過夏夜。維也納愛樂樂團從2004年開始舉辦的美泉宮夏季之夜音樂會，已被聯(lián)合國教科文組織列入“世界遺產名錄”的世界文化遺產。2013年9月，“西安交響樂團（Xi'an Symphony Orchestra）大雁塔戶外公演”（以下簡稱“戶外公演”）首演，截止2021年，共計吸引現場觀眾18萬人，在線觀看人數累計超過3 600萬人次。

筆者自戶外公演首演開始，擔任音響系統(tǒng)的設計及演出調音，2020年開始擔任技術監(jiān)制、總導演。9年來，根據每年戶外公演不同的演出曲目、藝術家等風格及演出形式等，對音響系統(tǒng)進行針對性的設計，讓現場觀眾欣賞到古典音樂的美妙。

1場地概況

演出場地位于西安大雁塔北廣場，廣場北起雁塔路南端，南接大慈恩寺北外墻，東到廣場東路，西到廣場西路，東西寬480 m，南北長350 m。整個廣場由水景噴泉、文化廣場、園林景觀、文化長廊和旅游商貿設施等組成。整個廣場以大雁塔為中心軸三等分，中央為主景水道，左右兩側分置文化園林景觀等，如圖1所示。演出舞臺區(qū)與主要觀眾觀演區(qū)均在主景水道的噴泉區(qū)域。

主景水道區(qū)域充分利用南北向9 m的落差，設計了九級水池，由北往南逐步拾階而上，五步一級。每級水池長約50 m、寬約25 m、深約1.5 m，有7級疊水，與大雁塔7層相印合。舞臺搭建在最南端一級池之上，其余水池區(qū)域為觀眾區(qū)域，觀眾站立觀看演出。

2音響系統(tǒng)的設計及實施

相較于音樂廳內原聲音樂會，在戶外，尤其比較開闊的場地，音響系統(tǒng)不止是單純地將樂團的聲音進行“還原”，還要尊重聽覺習慣考慮構建聆聽的聲場。由于水池兩側有建筑及景觀帶，所以觀眾區(qū)域主要集中在舞臺正面水池區(qū)域，這有利于聲場的構建，但現場有超過3萬的人群，環(huán)境比較嘈雜，要達到足夠的聲壓及清晰度，音響系統(tǒng)設計的重點在于主擴及返送揚聲器的布置、傳聲器的拾音，以及提高整個系統(tǒng)的傳聲增益。音響系統(tǒng)的架構如圖2所示，使用DiGiCo SD10調音臺用于現場擴聲和網絡直播，YAMAHA M7cl負責返送，Waves eMotion LV1負責錄音。

戶外演出受到各種環(huán)境影響比較大，9月的西安正處在雨季，晝夜溫差較大，對設備調試、過臺的影響也很大，溫度、濕度不但影響聲音傳播從而改變聽覺感受，也會影響到樂器的音色。因此，要時刻關注環(huán)境，根據環(huán)境的變化進行系統(tǒng)調整。

2.1揚聲器的布局

舞臺寬24 m，左右兩側有直播屏及其外端水池，池壁橫向距離有限。如果主擴揚聲器吊掛在直播屏外側，對于系統(tǒng)傳聲增益和舞臺監(jiān)聽是有益的;但揚聲器的軸心所指方向基本是建筑及樹木，這不但損失很多能量，還會產生不必要的反射。最終將主擴揚聲器吊掛在緊貼舞臺側的架子上，如圖3所示。為了降低對舞臺的干擾，盡量升高高度，調整投射角度。主擴揚聲器使用24只L-ACOUSTICS K2、4只K1-SB懸掛，8只SB28超低音揚聲器在主擴揚聲器下方以心形指向堆疊擺放，其目的就是為了降低對舞臺聽聞的影響。8只L-ACOUSTICS KARA分為4組均勻地擺放在臺唇，作前區(qū)補聲。

由于觀眾區(qū)域縱深達150 m（每級25 m，共6級），且逐級降低1.5 m，因此，在舞臺向北第四個區(qū)域搭建延時塔，用于吊掛直播大屏，以及后區(qū)的補聲揚聲器。

根據預設覆蓋區(qū)域，使用Soundvision軟件計算出需要吊掛的高度和角度，并且可以很直觀地模擬出每組揚聲器覆蓋區(qū)域及能夠達到的最大聲壓級，如圖4所示。

2.2舞臺監(jiān)聽設置

在音樂廳演出，樂手之間聽聞（或監(jiān)聽）的需求主要依靠舞臺特別設計的聲學環(huán)境，即三面?zhèn)葔Φ姆瓷湟约邦^頂的反聲板，樂手在聽到自己樂器聲音的同時，還可聽到延時17 ms～35 ms的早期反射聲，這些早期反射聲來自舞臺側墻和反聲板的擴散。這對樂手之間相互交流起著重要的作用，過長或過短都會影響聲部之間的平衡。

戶外公演為露天演出，整個聲學環(huán)境主要由直達聲決定，舞臺后部只有3.2 m的合唱團臺階區(qū)域有少量的反射聲，聲音向四面八方逃逸無法形成擴散聲場，一般認為不存在混響，需要使用傳聲器對樂團進行拾音滿足觀眾觀演需求。舞臺還容易受到擴聲及遠處反射面形成的反射聲的干擾，影響舞臺上的聲音清晰度。同時，如圖3 所示，舞臺上搭建有聚氯乙烯材質的頂篷，會產生聲聚焦而影響舞臺上的聽音效果。

指揮與樂手的要求不同，從技術角度上講，指揮不僅要照顧速度和節(jié)奏的變化，還要掌握音樂力度的變化，關照各樂器組之間的平衡。指揮由于站在有高度的指揮臺上，更容易聽到遠處樂手的演奏，特別是銅管及打擊樂聲部，近處如樂團首席的聲音反而不易聽到。

綜合上述因素，樂手的監(jiān)聽設計，要考慮樂手自己樂器離耳朵最近會對以外的聲音產生掩蔽效應，而指揮不會有這個問題。樂手和合唱追求的是自己聲音與其他樂手聲音之間的正確平衡關系，指揮則追求的是樂團直達聲與混響聲之間的平衡關系，這些關系在音樂廳內是由指揮來完成相應的調整，而戶外演出則需要音響師與指揮來共同完成。

舞臺上監(jiān)聽主要以補為主，在直達聲的基準上進行平衡的調節(jié)，盡量還原和靠近樂手自然的聽覺，當然這對提高系統(tǒng)傳聲增益及聲音純凈度也是重要的。基于此，對于樂團的監(jiān)聽，環(huán)繞樂團四周以舞臺中軸對稱分布8～10只（每年會有調整）返送揚聲器，主要補充靠兩側樂手的聽聞，以上下場口方向分組進行控制，必須控制住聲壓級，主要補充較遠聲部的內容。對于合唱團的監(jiān)聽，放置了獨立的返送揚聲器，使合唱團有效控制音準及節(jié)奏。獨奏獨唱音樂家在聽得見自己的前提下，一般與指揮一樣追求樂團的平衡，再根據其不同的習慣進行調整。當然也會有特殊的情況，如2018年“恒哈圖”樂隊和樂團跨界表演，為該樂隊構架了一套獨立的返送系統(tǒng)，該系統(tǒng)打破了舞臺上的平衡，因此需要對樂團的返送進行相應的調整。

2.3樂隊拾音

2.3.1關于樂隊的擺位

目前，交響樂團使用最多的美式擺位，是20世紀下半葉為改善廣播錄音和唱片錄音而試行的擺位（當時錄音技術很原始），由英國指揮家托科夫斯基（stokowski）推廣開來。弦樂部分如弦樂四重奏，按音調從高到低的線性順序，四個聲部上升或下降更合乎聽覺的邏輯，且距離有利于第一小提琴聲部（以下簡稱“一提”）和第二小提琴聲部（以下簡稱“二提”）合奏和交流，但其音色差異會被樂隊的聲音淹沒。后來威廉·富特文格勒Wilhelm Furtwdngler對美式擺位進行了改善，但依然有相應的缺點，在此不再展開?；谕ǔ５臄[位，首席小提提琴和獨奏大提琴不能達到默契，大提琴（以下簡稱“大提”）和貝斯之間交流受到影響。針對這點，在該演出中做了相應的改善，把貝斯一字排開在大提后，如圖5所示。

還有一種比較常見的擺位，在1777年由德國作曲家阿貝福格勒提出，19世紀下半葉被廣泛采用，通常稱之為歐式（德式）擺位。這種擺位關系下，有利于首席小提和首席大提、大提和貝斯的交流，特別是在合奏樂段的部分。在該演出中，一提和二提兩組相對而坐，會有一提二提一問一答的樂段，使聲像形成立體效果，且由于二提的F音孔朝向舞臺內側與F音孔朝向觀眾的一提音色也有著微妙并明顯的差異。

任何一種擺位都無法十全十美，直到現在對于采用哪種擺位方式，音樂家們還多有爭執(zhí)。一種觀點認為，德式的擺位需要得到側墻面的支持，對于音樂廳建聲環(huán)境要求較高;還有一種觀點認為，美式的擺位雖然能夠更加容易分辨不同的樂器組，但會使樂隊右側低頻較重，導致空間上的不平衡。

一場音樂會同時演奏橫跨不同時期的曲目，這些曲目創(chuàng)作和演奏時的樂團擺位都不盡相同，例如上文提到的一提和二提一問一答的效果很容易湮沒在其他擺位中相鄰的聲部里。但現場隨著曲目的要求變換樂隊擺位并不現實，采用電聲系統(tǒng)的調整可在一定程度上彌補改善擺位帶來的缺點，通過調節(jié)EQ、混響、PAN等手段能夠實現各個聲部相對定位關系的改變，從而更好地表現不同作品。例如上文提到的一提和二提一問一答效果的實現（當然要注意點補傳聲器和主傳聲器的關系調整，也需要在效果和回授前有效增益之間找到平衡），以及特定擺位帶來的空間不平衡，再加之合理地使用如DearVR MICRO等融入HRTF（Head-Related Transfer Function ）原理的空間模擬插件，從而“創(chuàng)造”出不同的空間體驗。

根據美式擺位，合唱團一般會由女聲站在男聲前面，按照從左到右女高音-女中音-男高音-男低音來獲得平衡。對于合唱團來說，音色統(tǒng)一和聲音足夠清晰是比較重要的。合唱由多個非相干聲源組成，雖然團員按照站位排開，但在空間上對某一個團員甚至一個聲部進行分辨都是困難的。在音樂廳的舞臺上，由于側墻及返聲板的反射，合唱給人以包圍感、融合感。但在戶外的環(huán)境里沒有了這些反射聲，合唱的音效就要通過拾音、混音實現。合唱團的拾音一般只是3～4支傳聲器，拾音距離按照3：1規(guī)則分布，以減少相位抵消。通常情況下，離傳聲器較近，尤其在傳聲器軸線的合唱演員聲音會較為突出，使得整個合唱在整個系統(tǒng)里的定位固定，群感融合度不夠。通過使用壓縮器修整冒尖的聲音，通過使用效果器來模擬早期反射聲，以提高整體的融合度。

室外的現場擴聲體驗與音樂廳內“沉浸”的聽聞感受有著從底層邏輯上的不同。音樂廳內的現場體驗決定于音樂廳的聲學環(huán)境及聽音位置。室外現場擴聲體驗決定于拾音、混音技巧以及擴聲系統(tǒng)的設計，通過技術手段實現聲場的重構、再構，達到聽聞的一致性。隨著電聲技術發(fā)展，將給現場聽聞帶來更豐富、更舒適的體驗，亦如當年技術發(fā)展（動力學、材料學，甚至是建筑技術）對于歐洲樂器制作、演奏、作曲技法乃至音樂風格產生深遠而持久的影響。

2.3.2拾音的設計思路

由于調音臺輸入通道的限制，沒有對每一件樂器進行單獨拾音，采用對聲部首席及前檔、對聲部整體拾取的方案，見圖5;除去演出流程相關無線傳聲器、視頻等，樂團合唱團以及獨奏共使用72個通道，見表1。由DPA4006C作為主傳聲器，SCHOEPS MK2s用于側展，相當于與主傳聲器形成了一個大的Decca Tree拾音制式。主傳聲器負責整個樂隊的基準平衡，側展傳聲器用于構建樂團的空間效果。

弦樂的拾取主要使用DPA4099，采取一對一直接夾在琴上的拾音方式，可以得到更大的聲壓級，這對于與電聲樂隊合奏的情況是有益的，但拾取的細節(jié)太多、群感差、音色太硬，尤其是純交響演出時更為明顯，出來的聲音很“假”。樂器的音孔雖是聲音共鳴集中的地方，但并不一定是“完整的聲音”，以小提琴為例，琴弦作為振動源只有很少的振動能量傳遞給周圍空氣，弦本身的振動幾乎不能發(fā)出任何聲音，對聲音修飾起最大作用的是面板、背板、琴體內的空腔，琴體內空氣的共振（或稱空腔共振）和面板產生的共振。因此，近距離拾音還要面對這幾個點共振過多的問題，小提琴的空腔和面板的共振頻率分別與D4弦和A4弦的空弦振動頻率相等，特別在473 Hz的面板共振，600 Hz～700 Hz會出現較深的谷點，900 Hz左右頻率響應的地方都需要深度解決，使聲音聽起來更自然。

當弦樂聲部演奏同一個音符時，每一個演奏家演奏的音高（頻率）的細微差別，以及每把琴到聽眾距離的差別，正是因為這些差異產生的時間差造就了主觀的“群感”，演奏音太準太整齊會感覺缺少“人味”。因此，在拾音處理上，除了使用DPA4099以外，為獲得群感，還使用了一部分NEUMANN KM184和DPA4001在聲部每檔譜臺處拾音。

合唱團要解決群感不足、融合度不夠的狀況，若使用心形指向傳聲器90°衰減6 dB會放大靠近傳聲器處的聲音，因此，使用全指向傳聲器可以改善上述問題，并獲得融合度較好的聲音，當然這對系統(tǒng)增益量也是個考驗;還可采用中間使用2支心形組成ORTF立體聲制式，兩邊各加一支的組合方案。

當然，木管組、銅管組、打擊聲部同樣存在時間差，合唱團甚至能夠達到34 ms左右。通過對輸入通道進行延時調整，增加整個樂團的縱深感，當然這種距離感要適度控制，當擺位間距在演奏者之間超過20 ms，就會對合奏的聽聞帶來困難。一般樂團擺位能達到寬17 m、深度12 m，達到35 ms以上哈斯效應會對舞臺返送帶來影響。

對于各個聲部效果器的設置也不一樣，根據聲波的傳輸特性，聲部由前往后加大高頻的衰減幅度，模擬出高頻傳播的空氣衰減，效果器Pre Delay或發(fā)送量也由前往后縮短。

3現場調音

眾多古典音樂愛好者流傳著“萊比錫聽巴赫，阿姆斯特丹聽瓦格納”的說法，足以體現演出場地建聲環(huán)境對古典音樂演出影響。具體地說，作曲形式會受到演出場地聲學條件影響，就像受到樂器制作技術發(fā)展影響一樣，由此作曲家會根據演出場地調整修改曲子的表現技法，指揮會根據場地建聲情況調整樂隊和演奏技法，如樂團的擺位、在強奏間歇和停頓中使用延長記號、強弱奏等。

在戶外擴聲的情況下，這些工作很多需要音響師來完成，音響師也是“指揮”，其操作和對曲子的理解將最終影響音樂的呈現，前期要聽錄音、讀譜做好充足的準備，參與樂團排練時與指揮溝通曲目的處理，才能夠在藝術與技術之間自由切換。在該演出中，筆者在前期熟悉演出曲目相關音頻資料的基礎上，對應總譜進行相應cue點標記，以便演出時能夠及時作出調整。同時，現場亦要根據演出曲目風格、結構，對混響時間、聲像等參數做相應調整。如《貝多芬第六交響曲》的演奏，如圖6所示，一提和大提相互交織的旋律分布在左右，之后帶出靠中的長笛旋律，美式擺位的弦樂音調由高到低的線性順序，使得時間序列和空間序列重合，在立體聲回放中既合乎邏輯旋律相互有分離度，整體融合舒服。再如《海頓第104號交響曲》的演奏，如圖7所示，一提與二提聲部做問答呼應，對于美式擺位來說，一提與二提容易相互遮蔽，且整個聲部空間位置不平衡，因此，需要通過調整PAN及修飾二提聲部的音色（音孔朝向舞臺內），使得在立體聲回放中一提與二提分置于兩側，主題交換時效果明顯，低音樂器置于中間，整個聲音空間更加飽滿平衡。另外，音響師也可以進行聲音的設計，如2019年演出《柴可夫斯基1812序曲Overture1812，op.49》時，準備了炮聲的音效素材，根據音樂cue點進行播放。

混響可以加強樂隊各個聲部之間的融合度，使之形成一個整體，并使旋律性樂段的行進更加流暢。對于持續(xù)時間不太短的聲音混響可以提高聲音的響度感，但混響過長會使音樂中的短休止符不再被聽到，或使弱奏樂段被剛結束的強奏樂段的混響所淹沒。音樂是需要層層分明還是追求融合度，反應出作曲理念、品味的變化，音樂家和聽眾在建筑的混響時間上的需求變化，后期縮混對混響效果要求的變化，隨著時代的審美都在變化。如以巴赫、亨德爾為代表的巴洛克風格（泛指1600—1750年期間的音樂）的音樂，主要由教會宮廷所引導，這個時期從格里高利的單聲部往和聲多聲部過渡，對位的復調，細節(jié)的表現很重要，需要的混響時間較短，一般在1.5 s。而以門德爾松、羅西尼、舒伯特、柴可夫斯基等為代表的浪漫主義（泛指19—20世紀初期間的音樂）風格的音樂，不再像巴洛克音樂和古典主義時期音樂那樣，要求聽眾能區(qū)分出他們聽到的每一個聲音，有些樂曲片段中，常常有感情激發(fā)力和表現力，要求在高豐滿度和低清晰度的聲環(huán)境中演奏，一般混響時間要求在2.2 s。

4結語

目前，揚聲器覆蓋的區(qū)域很有限，隨著每年現場觀看人數的增加，很多觀眾聚集在池壁外側景觀區(qū)域（見圖8），絕大部分的高頻被遮擋，舞臺正前方最遠人群距主擴揚聲器超過200 m，寬度遞增且靠近城市主干道，如何保證現場觀眾相對統(tǒng)一的聽感成為了新的命題。另外，隨著線上直播的發(fā)展，打破現場觀看方式讓更多人通過網絡參與演出中，需要保證線上的音頻質量，怎么在OB和PA需求之間找到最佳的合作點也是接下來要探討的課題。期待西安以后能有像芝加哥千禧公園那樣配備電子聲學優(yōu)化系統(tǒng)的室外演出場地，也期待隨著技術的發(fā)展在以后的戶外公演中有機會使用全景聲等新技術，給大家?guī)硗耆煌囊魳敷w驗。

戶外音樂會的觀眾感受和坐在音樂廳里有著很大的區(qū)別，但依然不妨礙其獨特的存在性，通過現代電聲技術可以創(chuàng)造出不少“獨到之處”，這正是音響師的工作意義。打破音樂廳座位數量的局限，讓更多的人接觸古典音樂、了解古典音樂、愛上古典音樂。

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