音乐声学四题，本文主要内容关键词为：声学论文,音乐论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
乐音中的不谐和成分
乐音由一系列谐和分音组成。这些分音的频率与基音（第一分音）的频率成整倍数关系，并依次排列，形成一个泛音列。乐音的音色，则取决于各分音的分布及强度。由于各分音的频率都是成整倍数的，因此所形成的乐音是完全谐和的。但是近三十年来，科学家对乐音所作的深入研究，发现在乐器演奏的乐音中，除谐和分音外，还包括许多不谐和的成分。可不要小看这些不谐和成分，如果把它们从乐音中去掉，我们听到的就不再是原来乐器演奏的音色了。这些不谐和成分的产生，主要有两个原因：一是乐器在从原先的静止状态到持续稳定的振动状态之间，有一个起振过程(onset transient)；二是使乐器振动发声所使用的外力，与乐器的摩擦。这都会在乐音中产生一些除谐和分音外的不谐和成分。
起振过程是指乐器从静止状态，到比它在持续稳定的振动状态时，音量小3分贝时的过程。一般持续20-50毫秒（1秒等于1000毫秒）。短的仅有10毫秒，长的可达200-500毫秒。持续的时间虽短，但其间的发声特点，却对人脑辨别这个声音，具有决定性的作用。科学家多次发现，用录音机把一个乐器演奏的音录下来，重放时，剪去这个音的音头，其中包括起振过程，结果人们就无法辨别演奏这个音所用的乐器。1965年在贝尔实验室，法国物理学家里赛(Jean-Claude Risset)用计算机模拟小号的乐音。当他把小号的频谱输入计算机后，听到的竟然只是一些毫无音乐性的噪声。他对小叫发音的频谱进行仔细分析后发现，当小号开始起振发音时，乐音中的分音不是一下子就产生的，而是逐渐产生的。到持续稳定振动状态时，才达到最大值。当他把这个过程也输入计算机后，成功地听到了模拟的小号声。①图1表示了一个由管风琴8时管所发出的C′（小字一组）音，在最初60毫秒中的三维频谱图。由于这是根闭管，所以它只有奇次分音。通过技术处理，我们可以清晰地看到各分音在起振，最初60毫秒内的发展情况。图中水平面，一根轴线表示时间；另一根轴表示音高。纵向轴则表示了每个分音相对的音量水平（
）。很明显，在起振过程中，频谱是在变化的。当音开始时，第七分音以上的分音，占主要地位。经过约25毫秒，第三分音迅速增长。同时，第一分音开始提升。到50毫秒时，第一分音才在频谱中占主导地位。
图1，管风琴C闭管在起振过程中分音发展的情况。②
在这个例子中，起振过程中的分音是谐和的。这些分音的频率与基音成整倍数关系，如1，3，5，7等等。最近我国学者陆文秋等对长笛，单簧管，双簧管，小提琴等乐器所作的频谱分析，则发现了在这些乐器的乐音中，特别是音头部分（起振过程）存在不少与基频不成整倍数关系的“分谐波”。这些分谐波，与基频构成，或近似构成分数比，如2/3，3/5，3/8等等。“听感实验说明，分谐波和基频、高次谐波之间不构成谐和关系”。③他们对小提琴E弦发音的最初300毫秒作连续频谱分析时发现：当力刚开始作用于弦时，主要是基频及少量低价分音以及各分谐波被激发，高阶分音还未及建立，频谱处在“混沌”状态。此时，在较低频段的分谐波幅度甚至可能比基频还要高。（见图2（上））随后，基频及低阶分音幅度迅速上或，高阶分音亦开始建立。而分谐波则有所下降（图2（中））最后到300毫秒时，分谐波很快衰减，直至在频谱上反映不出。而高阶分音则继续上升，最终建立起谐和的乐音。（图2下）
图2，小提琴E弦发音的连续频谱图。持续约300毫秒。④
从这个例子，我们可以看到小提琴的发音起振过程，与管风琴的有很大的不同。在小提琴的起振过程中，最初占主导地位的，是与基频不谐和的分谐波。经过一段时间以后，分谐波逐渐减弱直到消失，而基频和各分音由低阶向高阶逐渐发展，幅度逐渐增加，最终建立起谐和的分音关系。
不仅不同乐器的起振过程，特点不同，即使是同一种乐器，用不同方法演奏，起振过程也各不相同。小提琴一个柔和的发音，起振过程可持续300毫秒。而通常在E弦上发一个音，平均起振过程为30毫秒。如用起振过程最短的顿弓(Staccato)则时间更短。再考虑演奏家个人的演奏风格，所用乐器的质地，那么乐器的起振过程及相应的频谱，它的音色变化，是不计其数的。而这正是音乐表现多样性的体现。那么，乐器发音在起振过程中为什么会不断变化，并产生这些不谐和成分呢？乐器本身是一个复杂的激振共鸣系统。当乐器在静止状态受到外力的激振，它必须经过一系列的传输，才能使整个共鸣系统工作起来，并达到稳定的工作状态。这必然需要一个过程。以小提琴为例，它的振动是一种受迫振动。当弓毛碰到弦，激振刚刚产生时，琴身（共鸣体）一切可能振动的频率都会被激发起来。但随着激振的持续，共鸣体中与激振体频率不同的振动就会被抑制，并逐渐停止振动；而与激体频率相同的振动就会产生共振，得到加强，最终达到最大而稳定的受迫振动状态。这就是小提琴发音起振过程中频谱不断变化，并产生不谐和成分的原因。
这种类似小提琴发音时产生的不谐和成分，在乐器的发音中是普遍存在的。它们与谐和分音的频率不一致，大部分在起振过程中逐渐消失。这样，在乐器发音时，就会有一些具有特点的混合噪声，并形成各自音色的典型特征。这种噪声，如果不很突出，会使一个音的发音变得确切。例如人说话时的辅音，它也是一种类似的噪声，伴随着元音，通常很强，使人感到发音清晰。
在分析乐音的频谱时，还可以看到，在分音与分音之间，存在无数小的起伏。它们连续排列，没有规律，而且始终与乐音同时存在。这就是所谓的背景噪声(background noise)。分音就置身于这个背景噪声中。图3是三个乐器的频谱图，它们分别是小提琴，长笛和单簧管。左边是它们的实际频谱，右边是据此画出的理想化的分音频谱图。
尽管这三种乐器的音色，听来是完全不同的。但如果只从理想化的分音频谱图看，这三种音色几乎是没有差别的。而我们分析它们的实际频谱，就可看出它们明显不同。主要表现在背景噪声。小提琴的背景噪声最大，而且有二个较明显的区域。单簧管最弱。长笛居中，其背景噪声在它的基音以下，有一个类似分音般突出的波峰。由此可见，乐器的音色差别，除了分音以外，还有背景噪声的因素。（图3）
小提琴，长笛和黑管演奏同一音高的频谱。左边是实际频谱。右边是理想化的分音频谱。⑤
乐器的背景噪声主要是由乐器演奏时的摩擦引起的。乐器发声，必须受到外力的激振。外力与乐器接触，作用在乐器上，就会产生摩擦，发出声音。弦乐器的背景噪声是由弓毛与弦的摩擦引起的。管乐器的则是由吹奏时气流与管身摩擦产生的。由于各种乐器的乐器形状，制作材料，发声方法各不相同，也就产生各自的背景噪声，并形成相应的典型音色特征。这种背景噪声，在用打击发声的乐器上特别强。原因自然是由于打击时的摩擦力较大所致。
乐器上的背景噪声和起振过程中的不谐和分音，形成乐音中的不谐和成分。它们和乐音中的谐和分音共同作用，形成乐音的音色。成为其不可分割的重要部分。这种不谐和的成分使音色产生一种粗糙感，使发音变得确切，音色富有活力。它是音乐演奏能够吸引人的一个重要因素。是真实乐器演奏所特有的音色品质，具有极高的美学价值。现代的电子技术已可以模拟发出各种类型的乐器声。然而，它却无法产生乐音中的这种不谐和噪声成分。至少到目前为止是这样。电子乐器发出的音色，听起来太干净，太明亮，透明。时间稍长，就会使人产生厌倦感。为什么会这样，也许可以从心理学的角度深入探讨。而真正乐器的演奏，由于包含许多不谐和的噪声成分，不是那样纯而又纯，就不会有这种现象。这正是音乐演出与音乐模拟技术（电子乐器，音响器材）的主要区别之一，是真实乐器演奏的魅力所在。从这个角度来说，电子乐器无法代替真正乐器的演奏。
歌唱共振峰
在聆听歌剧的时候，许多人会感到惊奇，在庞大的交响乐队管弦齐鸣的巨大音响中，歌剧演员的嗓音居然能超越乐队，传送到歌剧院的听众之中。一个人的嗓音怎么会有如此的力量？对这个问题，科学家长期以来作了许多研究。70年代以来，斯德哥尔摩皇家技术研究院的桑德柏格教授(Johan Sunderg)发表了一系列研究成果，发现并确立了歌唱共振峰(The singing formant)，对搞清歌唱过程作出了重大贡献。
共振峰是指一件乐器发出的乐音，在其频谱波峰包络曲线中，所形成的一个或几个明显的波峰。这个波峰总是位于一定的频率，不随发音频率的变化而变动。共振峰是一种乐器音色的主要特征指标。在人的语言中，不同元音的共振峰，是我们赖以分辨，理解语言的决定性因素。
图4是一个歌剧演员演唱的频谱从波峰包络所形成的曲线中，可以看到在500赫兹和2800赫兹各有一个共振峰。500赫兹的共振峰，在这位演唱者说话时也有；而2800赫兹的这个共振峰，则是歌唱时所特有的。所以称为歌唱共振峰。图4
一个歌剧演员唱的频谱⑥
为了理解歌剧演员的声音能超越交响乐队的原因，我们来分析一下交响乐队，男高音毕约林(Jussi Bjorling)及通常说话时在各频率的平均能量分布曲线（图5）。交响乐队的声音能量主要集中在500赫兹周围这个区域。这是因为交响乐队所用的乐器，在这个区域，都有很强的共振峰。超过这一区域，交响乐队声音的输出能量，随着频率的升高，急剧下降。这种能量分布状况，在图中看得很清楚。图5
通常说话，交响乐队和一个男高音在各频率的平均能量分布曲线。⑦
我们再来看人说话时语言声音能量分布曲线（未经专业训练的人歌唱也同样）。它的声音能量分布几乎与交响乐队的完全一样。这就是说，此时人的声音（说话或歌唱）如果不用外加的扩音设备，是无法穿越交响乐队而被听众听见的。
男高音毕约林演唱的声音能量分布见图。直到约2000赫兹，这条曲线与交响乐队的曲线是很接近的。然而到2500赫兹周围，这二条曲线就有了明显的差别：男高音的频谱，在这个频率区域，声音输出能量增长了15分贝。这样就使他在这一频段，有足够的力量，超越交响乐队的声音。
歌剧演员在这个频率有这样的强度，是因为在2500-3000赫兹有很强的共振峰。不管他唱什么音，总会保持这个频段的共振峰。这个受过专业训练的歌唱家所特有的频谱特点，就是歌唱共振峰。
那么，这个歌唱共振峰是怎么形成的呢？桑德柏格认为主要是用下降喉头，带动声道共鸣发出的。⑧在通常情况下，喉口（喉头通往咽部的通道）小于咽横断面积的六分之一。从声学上看，这样的配合不理想，喉头会部分地与其它部分脱开，产生一个自己的共鸣频率，而与其它的共鸣区域（咽腔，口腔）分离。如果喉头下沉，就使咽腔下部扩大。这样喉口面积就会等于咽横断面的六分之一。喉头，喉口的共鸣就可以被传播出来。通过人体解剖学，可以算出，喉头下沉后的共鸣频率，正好为2500-3000赫兹。正是产生歌唱共振峰的区域。
喉头下沉，不仅产生歌唱共振峰，而且也是歌唱时与说话时，语言有不同音色的主要原因。扩大的咽腔下部如同一个加长的共鸣腔，喉头下沉正做到了这一点。
通常，歌唱共振峰是与男声联系在一起的。女低音也普遍运用这个技术。但是女高音看来不使用这种技术。因为女高音通常比男高音要高一个八度，在3000赫兹周围的分音原来就很强。可以说，女声天生就更能适应、穿越交响乐队的声音。如果再运用歌唱共振峰的技术，就容易产生一种使人无法接受的刺耳音色。
对女声，特别是女高音来说，在演唱高音时，张大嘴，把嘴角往后拉，这样一种口形对发音是很重要的，由于女高音演唱的音域较高，这些音的基音频率往往要比许多元音的第一共振峰要高。特别是[i][u]这样的元音。由于这些元音的第一共振峰低于演唱的基音，演唱时无法产生共鸣，这样缺乏第一共振峰共鸣的发音就会显得很弱，元音听辨不清。要改善这种情况，就必须把这些元音的第一共振峰往上移动与所唱基音一样的频率。而要这样做，最有效的方法就是控制、调节嘴（腭）的张开程度。桑德柏格对此作了测量。⑨他让一个女高音用小字一组C唱元音[u]，此时，她嘴的张开为11毫米；而当音逐渐升高到小字二组f时，嘴的张开增加了一倍，到22毫米。这样就使元音[u]的第一共振峰频率与所演唱的音保持一致。发音有力而清晰。
音准
音准，是音乐演奏的一个基本要求，但要真正做到，却不是一件简单的事。它涉及到律学、乐器学、听觉心理、和声、曲式等等相关的知识。如果不从这些方面去分析，很难对音准问题有理性的认识。
讲音准，首先要看用什么律制。因为不同的律制，它每个音的确切位置是不同的，其准确的音高（音准）也不同。从18世纪末以来，十二平均律已得到普遍的应用。它是将一个八度，平均或分为十二个半音。每个半音间的频率比完全一样，为1.059463。这种律制有很大的优越性：音程之间的距离得到统一；从某个音出发分律，产生十二律以后以回到出发律；[＃]C与[b]D为同音，可以互换。这样就为十二个大小调的运用与转调扫除了律制上的困难。十二平均律的产生与运用是音乐史上一次革命性发展，它已成为当代音乐活动的重要基石。从巴赫以来的作曲家，基本是用十二平均律创作，当代音乐家的演奏，也建筑在十二平均律的基础上。十二平均律已成为现代的主导律制。
那么是否除了十二平均律，其它律制已废弃不用了呢？实际情况没有这么简单。例如小提琴手调弦，通常是用钢琴a′音作标准调A弦，然后用纯五度空弦依次把其它弦调准。最后与钢琴对照，就会发现除A弦外，E弦比钢琴高2音分，D弦比钢琴低2音分，G弦更会低4音分。因为当小提琴调弦时，要求它的二根弦构成纯五度，符合五度相生律。它的频率比为2:3，音分值为702。比十二平均律的五度频率比289:433，700音分要宽一些。
除了空弦，小提琴在演奏时，也不全是用十二平均律。1936年美国音乐学家格林(Paul Green)请6位著名的小提琴家进行实验，对他们演奏的同一段练习曲进行精确的音高检测。结果表明，他们演奏的小二度；有24%符合或接近（±6音分之内，下同）十二平均律（100音分），而有42%符合或接近五度相生律（90音分），并有28%小于五度相生律。大二度；有29%符合或接近十二平均律（200音分），有40%符合或接近五度相生律（204音分），有26%大于五度相生律全音。小三度：有17%符合接近十二平均律（300音分），有44%符合或接近五度相生律（294音分），有20%不同程度小于五度相生律。大三度有20%符合或接近十二平均律（400音分），有41%符合或接近五度相生律（408音分），有26%以下同程度大于五度相生律。由此可见，小提琴演奏，就精密的高度而言，即不完全合于十二平均律，也不完全符合于纯律，而接近五度相生律。⑩
五度相生律音阶的特点是全音较宽，为204音分，称为大全音；而半音较小，为90音分，称为小半音。而且，在它形成的半音中，C-[b]D（异音）为90音分；而C-[＃]C（同音升降）却为114音分。在小提琴演奏上，我们经常可以看到；当一个音升高半音时，通常会靠近其上方音；而一个音降低半音时，又会靠近其下方音。所谓在小提琴演奏中经常说的，半音不是真的一半，正是五度相生律音程这种特点的表现。
五度相生律是所有律制中历史最悠久的。它是与单音体音乐联系在一起的，适合表现单音的旋律进行。当然它也有音程关系复杂，出发音生律后无法循环回来，存在毕达哥拉斯音差等矛盾。
在十二平均律中，除了八度，其它所有的音程都是不谐和的。五度相生律生律的基础是纯五度，加上八度，比十二平均律多了一个谐和音程，但大小三度依然不谐和。当音乐发展到多声部，尤其是三度叠置的和弦被广泛运用时，这个矛盾就突出了。因而出现了纯律。纯律是在五度相生律的基础上，插进一个纯大三度（386音分）生成的。纯律的三个主三和弦（主、属、下属）是完全谐和的。这奠定了纯律“纯”（谐和）的基础。同时，纯律也存在一系列更为复杂的问题，给实际应用，特别是转调带来很大的困难。
三种律制各有特点：要使音乐的旋律动人，离不开五度相生律；要使和弦谐和，非纯律莫属；而要演奏十二大小调的作品，自由转调，必须用十二平均律。三种律制各有所长，亦各有所短。谁也无法替代。
从乐器构造的角度来说，音准的情况也很复杂。以上分析的小提琴的情况，可以代表整个提琴类弦乐器。钢琴是典型的十二平均律乐器。但是其律制的准确，却依赖于钢琴调律师的听觉。钢琴调律师通常用一支音叉作为标准音，生出十二律，再用八度，调出钢琴上所有88个音。虽然训练有素的钢琴调律师可以把钢琴的律调得非常准确。但是这种音高，与用数学方法计算出来的律，总会有一定的偏差。这种偏差是人的听觉所要求的。特别是钢琴的高音区和低音区，由于人的听觉心理和钢琴构造特点，必须在原计算音高频率的基础上偏高和偏低。这样听来，才会觉得音准。这种八度向高音和低音的扩张在钢琴中是普遍存在的。高音，最多可偏高30音分；低音，亦可偏低30音分之多。[11]很少有一架琴它的音准会与计算出来的十二平均律频率完全一致。如果这样，我们的听觉反而会觉得这架琴的音不准。
管乐器中，铜管与木管不同。铜管乐器一般有三到五个键，其中起主要作用的是三个键。以小号为例，它是以吹奏泛音，然后按下活塞，增加管长，降低音高来改变音高的。如果小号的基音为C（为便于理解，剔除小号[b]B调的基音因素），要吹F音，就要吹第三分管G，再按下第一活塞，
当它们独立或联合使用时，可以降低一到六个半音，把泛音之间缺乏的音全部填满，吹奏出完整的半音音阶。由此可见，小号音高的基础是泛音列。泛音列所形成的是自然律，与十二平均律不同。而且，活塞装置有一个显著的缺点，就是当活塞单独使用时，每一附加管的长度是正确的。但当两个活塞同时使用时，其长度就会显得不够，音会偏高。[12]三个键同时按下，偏差更大。据计算，第一、二活塞同时按下，会高10音分；（以十二平均律为准计算，下同）第二、三活塞同时按下，会高15音分；第一、三活塞同时按下，会高30音分；而第一、二、三活塞同时按下，则会高出53音分。[13]为了改善这种情况，铜管乐器就增加了第四键，第五键。有的则装置了音高调节器。但总体说来，铜管乐器音高的基础是泛音。小号一般用到5个泛音，长号用到7个泛音，圆号则要用到15个泛音。就泛音来说，在第五泛音（第六分音）内，产生的自然律与纯律相同。从第六泛音（第七分音）以上产生的自然律就与纯律不同，与五度相生律，十二平均更不同。
不管用波姆体系，经过准确地计算、制作，可以按十二平均律把指键的位置做得很准确。其音高，自然也与十二平均律相同。但是木管也要用泛音超吹。长笛会用到第五泛音，双簧管一般只用一、二个泛音，单簧管则用偶数泛音（奇次分音），用二、四、六三个泛音。[14]凡用泛音超吹；其频率会与基音成整倍数，它的音高除第一泛音八度外，会与十二平均律有偏差。
温度的变化，也会对乐器的音高带来不同的变化。乐器都用不同的木材、金属等材料制成，其基本性质是热胀冷缩。当温度降低，钢琴、提琴等弦乐器，它们的弦长会遇冷收缩，音明显升高；而管乐器则由于温度降低，音速减小，振动变慢，音高会降低。当温度升高时，情况又正好相反。管乐器和弦乐器的音高（包括钢琴），由于温度变化，经常闹别扭。
从以上的分析可以看到，不同的乐器由于其构造特点，所奏出的音高，有很大差别。那么，我们通常听到的各种器乐演奏，为什么音准却又可以是令人满意的呢？关键是演奏者的调节。根据音乐的需要，根据演奏者对作品的理解，根据各种乐器的特性，对音高作调节，这里音乐演奏的要素也是音乐表现的重要方面。不要幻想不靠人为地调节，就会有满意的音准。提琴类乐器的演奏者，从头至尾在演奏时都在不断调节音准。管乐器的演奏者，音高的调整更是必不可少。即使是钢琴这样演奏者无法调节音高的乐器，其音高，实际上也已由钢琴调律师人为地作了调整了。有些人认为自己的乐器是世界上最好的名牌，就一定音准，不需要人为地调整，这是不现实的。
在音准的调节上，对所演奏作品的调式、律制及音高特点作分析，作相应的音高调整，是必不可少的。不同的时代、民族，有不同的调式，有各自的律制，有相应的音准要求。1994年美国费城乐团来华演出，笔者听他们的室内乐团演奏中国作品《二泉映月》，可以明显感到他们在演奏中国民族调式上有音准的困难。中国的民族调式有它特定的音准要求。在有的中国民族调式中，存在“中音”现象。[15]如不对此作音准上的调节，很难把这些调式表现得淋漓尽致。
乐器合奏时，音准的情况会更复杂。一是各乐器之间的音准，二是各声部之间的音准。由于各种乐器的构造、律制不同，把它们放在一起，必然产生音准困难。这样，确定一个基础律制是重要的。如果要求弦乐向管乐靠拢，或管乐向弦乐靠拢，都是不现实的，只有所有的乐器向十二平均律靠拢，才可以统一音准。至于各声部之间的关系，德国音乐学家爱因斯坦(Alfred Einstein)提出的静态、动态理论，具有参考价值。他提出，音阶中的某些音，根据它处于“静态”或“动态”而调整它的音律。所谓静态，是指一个音处于和声地位；而动态，是指一个音处于旋律地位。例如在C大调音阶中，B音在和声明显的结构中，作为属和弦之音出现时，它就处于静态。为了获得G-B大三度谐和的音响效果，要求B音与G音保持纯律大三度关系。此时G音作为属和弦根音不动，B音就要降低，与G音保持在386音分的纯大三度位置（十二平均律为400音分）。如果B音在旋律性明显的段落中，作为具有进入主音强烈倾向的导音而出现时，它就处于动态，要求按五度相生律的音准关系，靠近主音，与主音构成90音分。[16]当然在实际演奏时，演奏员不易搞清自己声部在整个乐队演奏中的位置，这就要求乐队的指挥或组织者，仔细分析某些重要音的调性与地位，要求乐队演奏员作相应的调整。
时至现代，音乐作品的调性日益复杂，相应的律与音准也复杂了。在这样的情况下，总的趋势是向十二平均律靠拢。因为只有十二平均律，给我们提供了一个与各种律制相比较，使各种律制间的矛盾得到调和的基础律制。现代音乐家所受的视唱所音训练，是以十二平均律为基础的。听众也基本习惯了十二平均律的音响效果。但这并不排斥律制根据音乐的需要，作必要的调整。事实上十二平均律也非万能。当需要一个和弦很谐和时，如不对三音、五音作适当调节，仅靠十二平均律是不可能的。而要把旋律演绎得生动感人，缺乏五度相生律的因素，也是难以办到的。至于各种民族调式，如果不对它作深入的律学、音准分析，照搬十二平均律，就会损害这些民族调式的韵味。在十二平均律占主导地位的情况下，承认律制的变通性和灵活性，这是可取的。
音乐厅声学的几个基本概念
音乐活动是在一定的空间内进行的。音乐家的演奏，听众的欣赏，音乐会的质量就与这个空间的声学特性密切相关。上海由于缺乏一个高质量的音乐厅，1994年费城乐团的演出只得在体育馆举行，使许多人认识到音乐厅的重要。确实，通过一个音乐厅，可以看出一个城市文化设施的水平，甚至文化的水平。
上海的剧场并不少，为什么独缺音乐厅呢？这是因为音乐厅作为欣赏音乐的专用场所，有其特殊的要求。最重要的条件，就是所有的音乐演出，不准使用任何电子扩音设备，完全依靠音乐厅建筑本身具有的对声音的传播、反射、混响的性能，使音乐演奏能真实、均匀地向所有听众传送。在声学性能良好的音乐厅，音乐家会觉得容易演奏，声音易于传送，富有活力。听众则感到有足够的声音强度，既清晰又丰满，可以享受到与喇叭箱截然不同的真实的管弦之声。
要使一个音乐厅有良好的室内音响，好的室内声学设计是绝对必要的。声波在一个室内空间传播，它的运行轨迹、反射、分布及其时间是可以设计、计算的。这就是室内声学的基本思想。声波的传播反射，在许多方面与光线相似。其中最重要的一点即是：当声波碰到一个界面反射时，其入射角等于反射角。利用这个原理我们就可以观察音乐厅的墙、屋顶及各个面，设想声波从舞台上的演奏者发出以后，到达这些界面后的反射状况，从而推断出声波在室内的走向。室内声学要考虑的主要是声音的反射，使声波能在一定时间里均匀地分布在整个室内。要做到这一点，音乐厅的基本形状和舞台位置要合理。1955年，德国科学家温克尔(F.Winckel)对世界著名的25位指挥家进行调查，请他们列出世界上音响佳的音乐厅。结果排名如下：[17]
值得注意的是，在这五个全世界最好的音乐厅中，有三个，其基本形状是长方形的。它们的数据分别为：[18]
名称
高（米） 宽（米）
包厢外墙间距（米）
维也纳音乐家协会大厅
18.5 20 14
阿姆斯特丹音乐厅17.5 2820.5
波士顿音乐厅21
23 17
长方形的音乐厅，容易取得较佳的音响效果。特别是，它的室内高度，大于宽度的一半。这样声波就会首先从侧墙，而不是从顶部向听从度反射。听众就会有较好的临场感，对弦乐、管乐的音色也会感到丰满明亮。现代的多功能音乐厅常常建成扇形。这种基本形状容量较大，观众的视线也较好。但是扇形的侧墙，却很难使来源于舞台的声波反射到听众席，使听众的初始时间延迟间隙过大，失去了声音的亲切感。此外，侧墙的反射波，会主要集中到后墙。如后墙的圆弧设计不当，容易产生声“聚焦”现象。这也是不利的。所以，尽管现在对音乐厅声学有了更多的了解，仍然没有发现哪个扇形音乐厅的声学性能是令人满意的。[19]上海商城剧院是一个扇形的典型例子。开音乐会，音响效果很差。
音乐厅的舞台无一例外应与观众席在同一个厅内。因为只有这样，才能使声音发出后，全部在观众厅传播。维也纳音乐家协会大厅的舞台在大厅的一头，柏林爱乐大厅的舞台甚至在观众席的中间。而不少剧场，过分强调舞台设备，使舞台与观众厅分开了，面对观众的，又是拉开的大幕。这样就好象上千的听众坐在一间大屋子里，通过一扇打开的窗，聆听从隔壁房间传来的音乐。舞台四周挂满幕后；后有天幕，前有大幕，边上有侧幕，有的还铺上地毯。舞台顶部，则是高耸入云的置景设备。在这样的环境里，有限的乐器声音能量，都被消耗、吸收了。实际上，音乐会通常不需要幕布，连大幕也不需要。只要在观众厅内，有个稍高的平台即可。这样演奏者与听众在同一个大厅，效果通常较好。
声音的反射，取决于反射面的面积和材料。反射面的长度小于声波的波长，这个声波就不会反射。由于低频的波长较长，如果反射面太小，就无法对低频有反射作用。缺乏低频反射，就会便音质缺乏温暖感。此外，音乐厅内装修所用的材料也至关重要。因为各种材料对声音的吸音系数，甚至对各频率的吸收都是不同的。音乐厅的内墙，包括屋顶，最好使用水泥、灰泥和石膏。如果用木板，厚度一定要大于2厘米，并且能紧紧粘合在墙上，背后不留空隙”这样才能较好地反射低音，使音乐厅内的声音有温暖感而丰满。音乐厅应避免使用薄木板，特别是背后有空隙的薄木板。实验证明，用1厘米厚的夹板，背后有7-10厘米的空隙，当125赫兹的低频音入射时，约有3/10会被吸收。经过10次反射，只剩1/35；而石灰墙的吸收系数为0.11，同样的低频音在10次反射后，仍会有1/3。因此，在大约1秒钟后，石灰墙面大厅内的低频音是薄木板大厅的10倍。但对1000赫兹以上声波，两者的吸收大体相等。所以，大量使用这种板后有空隙的薄木板，是现代许多音乐厅缺乏低频的主要原因。[20]目前，上海音乐厅、商城剧院在开音乐会时，舞台上方都悬挂反射板。这种反射板应该用厚度2厘米以上的木板制成，并且固定良好。否则，就会成为低频吸声板。据说商城剧院的反射板是用绒布制成。那就失去反射板的意义了，反而有很强的吸音作用。音乐厅内忌用幕布、窗帘、地毯这类吸声体，这些东西对声波的吸收，会使原来音响良好的大厅变得不宜音乐演奏。
当声音从声源发出后，会在一段时间内在室内延续。从声源关闭，到它的强度下降60分贝所用的时间，叫混响时间。这是一个音乐厅声学特性的重要指标。从上面世界最佳的五个音乐厅可以看到，一个有二千座位左右的音乐厅，满座时，中频（1000赫兹）最佳的混响时间为1.7-2秒。混响时间太短，听众会觉得声音干。混响时间太长又会使声音含混不清。音乐作品的风格对最佳混响时间也有不同的要求。根据统计分析，目前认为：古典音乐最佳混响时间为1.6-1.7秒；浪漫主义音乐最佳为2.0-2.1秒；现代音乐最佳为1.8-1.9秒。[21]音乐厅中频的混响时间短于1.5秒，声音就会发干。世界上许多类似的“干”音乐厅，因此受到批评。“许多受到称赞的音乐厅，混响时间都不低于1.7秒。混响时间与室内空间体积有一定的比例关系，并依此可以算出不同大小室内空间的最佳混响时间。随着现代模型技术、计算机技术的发展，要预先算出一个音乐厅的混响时间已不困难。这里要注意：当一个音乐厅建成后，要增加它的混响时间是很困难的；而要缩短它却较容易，有时只要在某些部位挂几块幕布，即可奏效。目前我国的剧场从音乐演出的角度来说，混响时间普遍太短。如北京红塔礼堂，座位为3010个，混响时间1.4秒，离最佳混响时间有相当差距。
现在建音乐厅，有时还要作其它用途，即所谓多功能音乐厅。由于用途不同，对剧场的声学特性也有不同要求：如用于开会、放电影，为保证语言的清晰度，要求混响时间要短，室内要吸音。这与音乐演出的要求是矛盾的。严格说来，各种用途的剧场，有各自不同的要求，不能混用。即使是用于音乐演出的歌剧院、交响音乐厅、室内乐音乐厅，其要求也不同，应分别建造。现在有些音乐厅的设计，混响时间可调，这样就可以根据需要作些调整。事实上，如果一个剧场适宜开音乐会，用于开会、放电影时，只需在室内铺些地毯，挂些幕布、帘子，缩短混响时间，照样可以有很好的清晰度。而一个剧场建造时，把混响时间搞得很短就很难再加长，无法用于开音乐会，甚至也无法用于其它演出。实际上也就失去多功能剧场的意义。
室内声学的原理并不复杂，作良好的设计，也完全可能。但是为什么现在室内声学性能良好的剧场却难以寻觅呢？主要原因在于设计，建造剧场、音乐厅时，缺乏周密的声学设计，过分依赖电子扩音设备。以喇叭箱来代替室内声学。此风一开，好的音乐厅就此绝迹。造一个剧场耗资甚大，因为这样的片面认识，造成室内音响不好，着实可惜。如果是基础形状、舞台位置、室内结构存在缺陷，则几乎无法改进。现在，上海正计划在人民广场建造上海大剧院，在浦东新建一个音乐厅。我姑且设想；大剧院应有硬厚木制成的舞台罩，使演员哪怕背对着观众演唱，也有良好的音响。音乐厅则最好为长方形，舞台在观众大厅内，座位二千人左右，中频混响时间在1.7-2秒。二个剧场如能在室内声学上有良好的效果，与国际水准接轨，则音乐家们幸甚，上海人民幸甚。
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