從表演者角度的聲學(xué)研究和設(shè)計(jì)
關(guān)于歌劇院歌手最有價(jià)值的聲學(xué)研究是Marshall和Meyer(1985)[12]。他們?cè)诤铣陕晥?chǎng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)歌手對(duì)混響的反應(yīng)最靈敏，而不是特定的早期反射。如果早期反射有幫助的話，它們必須以<35ms的延遲到達(dá)，這意味著反射面距離歌手只有6m的最大距離。
由于對(duì)歌劇院歌手和樂(lè)隊(duì)的聲學(xué)研究比較少，因此需要參考音樂(lè)廳的舞臺(tái)音質(zhì)相關(guān)研究成果。音樂(lè)廳舞臺(tái)音質(zhì)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容是讓樂(lè)隊(duì)擁有良好的相互聽(tīng)聞（為了合奏的同步性）和足夠的房間聲反饋（為了控制演奏的響度）[13]。歌劇院比音樂(lè)廳相比，多了歌手，必須增加對(duì)歌手和樂(lè)隊(duì)之間交流的分析研究。
歌劇院的演出空間為舞臺(tái)和樂(lè)池，因此舞臺(tái)、樂(lè)池以及周邊的墻體和吊頂是影響表演者演出效果的主要區(qū)域，也是聲學(xué)研究和設(shè)計(jì)的重點(diǎn)區(qū)域。
3.1 提高表演者的相互聽(tīng)聞（早期舞臺(tái)支持度STEarly）
歌手、樂(lè)隊(duì)以及兩者之間能夠聽(tīng)到彼此的聲音（相互聽(tīng)聞）對(duì)演出的同步性（合拍）是很關(guān)鍵的。當(dāng)然指揮家也可以控制，但是歌手和樂(lè)手需要一直盯著指揮的手勢(shì)，這是不太現(xiàn)實(shí)的，樂(lè)手還要看樂(lè)譜，歌手還要觀看舞臺(tái)上的演出狀況。
參照音樂(lè)廳舞臺(tái)音質(zhì)的研究成果：樂(lè)隊(duì)之間相互聽(tīng)聞的良好條件是具有豐富的早期能量（包括直達(dá)聲和早期反射聲），即要有合適的早期支持度STEarly。最根本最直接的方法就是樂(lè)手能夠直接聽(tīng)到彼此的聲音（直達(dá)聲），其次就是能夠獲得足夠多的早期反射聲。17～35ms的反射聲有助于合奏(Marshall等人)[14]。
對(duì)于歌手而言，提供<35ms早期反射聲，只有舞臺(tái)上布景的反射以及臺(tái)口側(cè)墻（包括臺(tái)框和臺(tái)口側(cè)包廂或樓座欄板）的散射能夠做到。對(duì)于樂(lè)隊(duì)而言，下沉式樂(lè)池四周的墻面、懸挑的頂部以及池座上部的包廂欄板等都能提供充足的<35ms早期反射聲。
3.1.1 增加歌手之間的早期反射聲——舞臺(tái)上設(shè)置類似反聲罩的布景
對(duì)于歌劇演出來(lái)說(shuō)，舞臺(tái)上的聲學(xué)條件很重要，尤其是對(duì)歌手來(lái)說(shuō)。舞臺(tái)內(nèi)唯一可能為歌手提供早期反射的表面就是舞臺(tái)布景，所以一般都會(huì)設(shè)置類似反聲罩的布景（見(jiàn)圖15、16）。這種措施不僅是歌劇劇情演出的需要，還可以起到提高歌手之間的相互聽(tīng)聞和響度的作用。
為了對(duì)所有頻率都有較好的反射，原則上舞臺(tái)布景應(yīng)該是用厚重材質(zhì)而不是帆布建造的。例如維也納國(guó)家歌劇院舞臺(tái)布景通常使用比較厚重的實(shí)木。但是布景太厚重，安裝和搬運(yùn)布景會(huì)比較費(fèi)工費(fèi)力，費(fèi)用會(huì)比較高。同時(shí)可能會(huì)對(duì)舞臺(tái)地板造成損害。所以許多歌劇院的布景通常采用帆布（表面刷油漆）或薄板的輕質(zhì)板材。輕質(zhì)材料雖然對(duì)低中頻聲能起不到反射作用，甚至?xí)盏椭蓄l的聲能，但是對(duì)2500~3000Hz（歌唱共振峰頻率范圍）的高頻能夠起到反射效果，可以起到事半功倍的作用。根據(jù)華東院聲學(xué)所對(duì)國(guó)內(nèi)20座劇院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，增設(shè)樂(lè)罩（材質(zhì)均為輕質(zhì)的紙蜂窩板或鋁蜂窩板）后，舞臺(tái)早期支持度STEarly可提高7.8dB、觀眾廳的強(qiáng)度因子Gmid可以提高約2.5dB。為了便于歌手上下場(chǎng)，一般布景的側(cè)邊不會(huì)完全封閉；其次不會(huì)像反聲罩一樣設(shè)置頂板，因?yàn)楦鑴⊙莩鲂枰罅康捻敳抗庠?，設(shè)置頂板會(huì)影響舞臺(tái)頂光的投射。所以設(shè)置布景的增加值會(huì)比反聲罩（圍合更加完整）要小一些，但是可以增加歌手歌唱聲的舞臺(tái)早期支持度和響度是顯而易見(jiàn)的。
當(dāng)然并不是所有的歌劇場(chǎng)景都使用布景，而舞臺(tái)的體量比較大，如果不做吸聲處理，舞臺(tái)上的混響時(shí)間會(huì)非常大，既會(huì)影響歌手之間的相互聽(tīng)聞，而且還會(huì)降低歌手唱詞的清晰度。因此在主舞臺(tái)上懸掛厚重的幕布和側(cè)后舞臺(tái)墻面上布置吸聲材料是很有必要的，目的就是降低舞臺(tái)空間的混響時(shí)間。
歌手在臺(tái)唇處進(jìn)行表演時(shí)，臺(tái)口處的臺(tái)框、側(cè)墻以及側(cè)包廂欄板等表面也會(huì)提供早期反射聲，因此也要重視臺(tái)口處空間的聲學(xué)設(shè)計(jì)。
3.1.2 增加樂(lè)隊(duì)之間的早期反射聲需權(quán)衡對(duì)樂(lè)手聽(tīng)力的保護(hù)
單從增加樂(lè)隊(duì)之間早期反射聲的角度考慮，樂(lè)池周邊的墻體和懸挑部分的頂部應(yīng)該做反射面比較好，如采用實(shí)木表面。
必須權(quán)衡樂(lè)手不愿意在樂(lè)池懸挑下部演奏的因素。主要是因?yàn)闃?lè)池懸挑下部的聲級(jí)比較高，會(huì)對(duì)樂(lè)手的聽(tīng)力造成損傷。Naylor報(bào)告了在木管樂(lè)器部分測(cè)量的等效聲級(jí)LAeq為86~92dB（超過(guò)了歐洲8小時(shí)工作日LAeq≤85dB的要求）。每部歌劇的演奏高潮可能出現(xiàn)2到3次，最大演奏聲級(jí)范圍從105~110dBA，通常是打擊樂(lè)的聲音。Gade和Mortensen(1998)記錄了舊哥本哈根歌劇院樂(lè)池內(nèi)的聲級(jí)隨著懸挑增加了約3dB，一些在樂(lè)池內(nèi)演奏的樂(lè)手確實(shí)遭受了永久性聽(tīng)力損傷。
在樂(lè)池的懸挑部分的空間做吸聲處理是可取的。Mackenzie(1985)[5]報(bào)告了一個(gè)特定樂(lè)池的模型實(shí)驗(yàn)，他們通過(guò)使樂(lè)池的天花板吸聲，實(shí)現(xiàn)了觀眾廳的聲級(jí)降低3dB。Meyer(1998)研究表明懸挑部分的樂(lè)池存在垂直駐波，這可能會(huì)使較低頻率的樂(lè)手分心，懸挑部分的頂部布置專門吸聲材料有助于解決這個(gè)問(wèn)題。但吸聲處理也會(huì)降低樂(lè)手聽(tīng)到自己和其它樂(lè)手的聲音，沒(méi)有了足夠的聲反饋，樂(lè)手很容易打得聲音更大，反而達(dá)不到降低聲級(jí)，保護(hù)樂(lè)手聽(tīng)力的初衷。
在懸挑樂(lè)池內(nèi)的做吸聲和擴(kuò)散處理相結(jié)合是得到認(rèn)可的。Harkness(1984)[15]在悉尼歌劇院的樂(lè)池內(nèi)做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。他不僅在樂(lè)池的表面周圍臨時(shí)安裝了吸聲和擴(kuò)散相結(jié)合的補(bǔ)丁，而且還在不同的樂(lè)器組之間引入了隔斷。基本原理是，將弱者與響亮的樂(lè)器分開(kāi)，前者才能聽(tīng)到自己的聲音。他報(bào)告說(shuō)，“對(duì)拆除這些隔斷的反應(yīng)非常消極”。幸運(yùn)的是樂(lè)池的面積比較大，為分隔斷和擴(kuò)散體留出了足夠的空間。在對(duì)樂(lè)池設(shè)計(jì)的啟發(fā)性討論中，Blair(1998)[16]建議盡量提高樂(lè)池懸挑部分的高度并設(shè)置傾斜的天花板。他列舉了兩個(gè)特別受指揮家和樂(lè)隊(duì)喜愛(ài)的歌劇院：法國(guó)加涅爾歌劇院和阿根廷科隆劇院。他們都有很好的后期反射聲，來(lái)自于樂(lè)池上方的表面、包廂欄板和穹頂。然而他們的樂(lè)池都比較小。
總之，樂(lè)池面積大有利于音樂(lè)家，但往往會(huì)在觀眾和舞臺(tái)之間留下巨大的鴻溝，如何調(diào)和這個(gè)沖突是新歌劇院的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。
3.1.3 增加歌手和樂(lè)隊(duì)之間的早期反射聲——樂(lè)池欄板
由于樂(lè)池的下沉，歌手和樂(lè)隊(duì)彼此之間大多數(shù)看不到對(duì)方，也就是說(shuō)他們之間缺乏直達(dá)聲進(jìn)行交流，通過(guò)反射面提供<35ms的早期反射聲進(jìn)行交流就至關(guān)重要。樂(lè)池欄板是歌手和樂(lè)隊(duì)之間最近的反射面（見(jiàn)圖17），因此欄板必須是硬的反射面。蘇州灣大劇院樂(lè)池的右側(cè)欄板采用透空做法（見(jiàn)圖18），優(yōu)點(diǎn)是可以提高了樂(lè)隊(duì)的聲級(jí)特別是高頻聲，增加樂(lè)隊(duì)演奏聲的亮度。但是卻產(chǎn)生了三個(gè)不利因素：一是打破了歌手和樂(lè)隊(duì)之間的平衡，使樂(lè)隊(duì)聲能可能蓋過(guò)了歌手；二是減少了歌手和樂(lè)隊(duì)之間的早期反射聲交流，不利于演出的同步性；三是觀眾可以隱約看到樂(lè)譜燈光，干擾觀看演出。綜合考慮這種做法并不可取。
3.2 提高房間聲反饋的措施（相當(dāng)后期舞臺(tái)支持度STLate）
借助有關(guān)音樂(lè)廳方面的研究：合適的觀眾廳混響聲對(duì)舞臺(tái)的聲場(chǎng)是至關(guān)重要的，其中來(lái)自于主觀眾席的混響聲占重要地位(Dammerad)[17]，后期聲對(duì)于音樂(lè)家“聽(tīng)到房間的聲反饋”是很重要(Nakayama)[18]
在歌劇院中，歌手和樂(lè)隊(duì)都需要聽(tīng)到來(lái)自觀眾廳的聲音反饋，然后根據(jù)反饋的聲音相應(yīng)地控制自己的歌唱和演奏的響度。歌唱歌手特別希望喜歡聽(tīng)到他們的聲音在一個(gè)比較舒暢的發(fā)聲水平時(shí)能“充滿大廳”。這就需要池座的后墻、挑臺(tái)欄板以及吊頂?shù)炔课荒軌驅(qū)⒙曇舴瓷涞轿枧_(tái)和樂(lè)池內(nèi)。但需要合理控制反射聲的大小，避免反射聲太強(qiáng)，成為回聲。
