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擴大機挑功率大的準沒錯?(下)—《音響入門誌》

PanSci_96
・2016/09/24 ・3188字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 524 ・七年級

編按:身為音響愛好者的你,在選擴大機時,你知道該注意什麼資訊嗎?在上篇中介紹了最基礎的聲音原理,這篇則要告訴你如何用三個問題決定你的擴大機需要的功率大小。

文/林彥君

你的揚聲器嗓門有多大?

擴大機需要多大的功率,與揚聲器的靈敏度(Sensitivity)有很大的關聯。藉由單體的前後振動,揚聲器可將擴大機送來的電能訊號轉換為聲波,靈敏度代表的意義即為揚聲器將「電能」轉換為「聲能」的效率。同樣給予 1 W 的功率,不同揚聲器所發出的音量一定會有大有小,可發出較大聲壓的,靈敏度較高,反之則靈敏度較低。

靈敏度

靈敏度的單位為 dBSPL / 1 W  /1 m,若一揚聲器的靈敏度為 80 dBSPL / 1 W / 1 m,則代表給予揚聲器 1 W 的功率,在距離揚聲器軸線 1 公尺處可測得 80 dBSPL 的音量。85 以下算是低靈敏度、86~90 為中靈敏度,91 以上就算高靈敏度了。靈敏度愈高,表示揚聲器可以用愈小的功率發出愈大的聲音,對擴大機的功率需求較小。

理論上,若擴大機的輸出功率增加 3 dB(2倍),揚聲器的輸出聲壓也應該要增加 3 dB;輸出功率增加 10 dB(10倍),揚聲器的輸出聲壓也應該要增加 10 dB。附表二列出了揚聲器的靈敏度、輸出聲壓與擴大機的輸出功率之間的關係。以靈敏度為 80 dBSPL / 1 W / 1 m 的揚聲器為例,在1公尺處輸入 1W 的功率可獲得 80 dBSPL 的音量,若輸入功率變為 2 倍(2 W),可獲得 83 dBSPL 的音量;若為 10 倍(10 W),則可獲得 90 dBSPL 的音量。想多獲得 3 dB 的音量,擴大機的輸出功率需呈倍數增長。

附表二
附表二:揚聲器的靈敏度、輸出聲壓與擴大機的輸出功率。

高靈敏度的揚聲器在所需音量較小的情況下還看不太出來他的好處,但若是於演唱會等所需音量較大的場合聆聽時,優點就顯現出來了。在 1 公尺處若想獲得 110 dBSPL 的音量,靈敏度為 92 dBSPL/1W/1m 的揚聲器僅需 64 W 的功率就足夠,但靈敏度為 80 的揚聲器,則需動用到 1024 W 巨獸等級的擴大機,兩者所需的功率足足相差了 16 倍,近 1000 W!

1111
距離越遠,聲壓越小。

需特別注意的是,附表二所列的輸出聲壓只是理論值,實際上,揚聲器所能承受的最大功率是有極限的,並非給予越大的功率,揚聲器就能無限制地發出越大的音量。因此,揚聲器的最大輸出聲壓還需考慮其所能承受的最大功率,若一靈敏度為 80 dBSPL/1 W/1 m 的揚聲器,所能承受的最大功率為 32 W,則 95 dBSPL 的音量就已經是極限了。

揚聲器的承受功率標示也分為最大瞬間承受功率以及平均承受功率,後者才是有意義的數值,在選購時要多加留意。若是供給的功率超過揚聲器的承受範圍,則多出來的功率會變成熱能逸散掉而非轉換為聲音,超過太多,揚聲器就有可能因為產生過多的熱能而燒毀單體中的線圈。高音單體與超高音單體由於線圈線徑較小,可承受的功率也較小,使用不當,往往會成為第一個遭殃的犧牲者,在使用時要特別注意。

聆聽空間大小與聆聽音量

了解靈敏度與功率的關聯還不足以判斷所需擴大機的功率大小。聲音的大小與聆聽距離息息相關,透過日常生活的經驗,可知距離越遠,聲音越小,因此,聆聽環境不同,對擴大機的功率需求自然也不同。是要擺在書桌上近距離聆聽?還是擺在客廳?在室內還是在戶外?距離與聲壓成反比關係,距離增加一倍,聲壓就減為一半,相當於聲壓級減少 6dB。附表三列出了距離與聲壓的關係。舉例來說,靈敏度為 80 dBSPL / 1W / 1m 的揚聲器,輸入 1W 的功率,在 1 公尺處音量為 80 dBSPL,在 2 公尺處,音量會降至 74 dBSPL,在 4 公尺處,只剩下 68 dBSPL。若想在 4 公尺處一樣獲得 80 dBSPL 的音量,則增加 12 dB 的音量,功率亦需增加 12 dB,對照附表一可知,12 dB 相當於 16 倍(16 W)的功率。

附表三
附表三:距離與聲壓對照表。

需要多大的功率與個人喜好聆聽的音量大小也有關係,80 dBSPL 的音量長期暴露即會造成聽覺的損傷。因此,一般建議長期聆聽音量控制在 80 dBSPL 以下較佳。筆者喜好的音量約為 70~75 dBSPL。唯試聽音響時,音量會增加至 85 dBSPL,以求聆聽到更多的細節。

一首歌曲並非總是維持在一定的音量,音樂的高潮或磅礡處,可能會比平均音量多上 3~6 dB 甚至更多。因此,衡量出所需的最大聆聽音量後,建議要再加上 6 dB 的餘裕,才能確保在聆聽時能獲得較佳的聆聽感受。

音響小撇步:

聽力一旦毀損就無法回復,在 90 dBSPL 的環境下,最多只能待 8 小時。你知道自己平常聆聽的音量有多大聲嗎?以下這個 APP 可以測量周圍環境的分貝值,享受音樂之餘,也別忘了聽力的健康與保養喔!

上網搜尋:「噪音捕手」

三個問題,決定所需的功率大小

綜合上述,擴大機需要多大的功率,主要取決於三個因素,需要多大的音量、揚聲器的靈敏度、以及聆聽距離的遠近。以下列舉了一些情境實例:

決定好以上三點後,只需要簡單的三個步驟,就可以計算出所需的功率大小了,步驟如下:

1. 查閱附表三,找出在欲聆聽的距離下,輸入 1 W 的功率可獲得多大音量  V1W

2. 將最大音量 VMAX 減去 V1W,得到音量差距 VD

3. 查閱附表一左側欄位,得到 V對應的倍數,乘上 1 W,即為所需的功率。

附表一
附表一:倍數與分貝轉換對照表

以情境一為例,目標是要在 1 公尺處發出 86 dBSPL(VMAX)的音量。靈敏度 83 dBSPL / 1 W / 1 m的揚聲器,輸入 1 W 的功率,在 1 公尺處可發出 83 dBSPL(V1W)的音量,與最大聆聽音量差距為 3dB(VD)。欲增加 3 dB 的音量,則功率也需增加 3 dB。查閱附表一的左側欄位,可知 3 dB 相當於 2 倍,輸出功率為 1 W 的 2 倍(2 W),即可在 1 公尺處發出 86 dBSPL 的音量。

再以情境二為例。查閱附表三可知,在 4 公尺處聲壓會比在 1 公尺處少 12dB。輸入 1W 的功率,靈敏度為 83 dBSPL / 1W / 1m 的揚聲器在 4 公尺處音量為 71 dBSPL(V1W),與最大音量 83 dBSPL(VMAX)差距 12dB(VD)。查閱附表一,可知 12dB 相當於 16 倍,因此,距離 4 公尺的客廳,僅需 16W 左右的擴大機便足夠。

理論與實際的差距

由以上可知,一般家用音響對功率的需求其實不大。然而,理論歸理論,實際購買時,一般會建議瓦數為理論值的 2~4 倍。揚聲器與擴大機的數據都是廠商提供的,你無從得知這些數據是如何測得、也無法驗證這些數據的真實性,甚至,有些數據的標準是各家廠商自行決定的。

舉例來說,稍早有提到揚聲器的頻率響應圖是像水波般高低起伏,也就是說,給予揚聲器 1 W 的功率,不同頻率的聲壓必不盡相同。然而,靈敏度只有定義是在 1 瓦、1 公尺處測量,並沒有明確定義是在什麼頻率下測得的,究竟這個數據是取 1 kHz 處、取平均值、甚至是取最高點,消費者根本無從得知。取的頻率點不同,聲壓可能會差到 3 dB 甚至  6 dB、相當於 2~4 倍的功率差異!

同理,擴大機的最大輸出功率也是廠商說了算。要精確地測量音響設備的規格,所需的測量工具與檢測環境皆造價不菲,並不是每家音響廠商都負擔得起高昂的測試費用。筆者要再次強調,所有數據都只是參考用途,千萬別當成聖經膜拜,把數據好壞當成選擇的唯一依據。

因此,綜合來說,若是將揚聲器擺在書桌上,聆聽距離 1 公尺左右,就算是低靈敏度的揚聲器,4 W~8 W 的擴大機也已經綽綽有餘了。若是在一般大小的客廳或書房,則擴大機的功率 30 W~60 W 左右也已經非常足夠。

那麼,是否擴大機的功率越大,音質就越好呢?答案是不一定。靈敏度與音質並沒有正相關,擴大機的功率與推得好不好、聲音的細節表現等其實也沒有絕對的關係。讀者可依自身的聆聽習慣和環境,購買符合自身需求的擴大機,而非一味追求大功率。其餘的挑選觀念,在往後的「看觀念」中,會再陸續為各位說明,希望各位讀者都能挑選到最適合自己的音響器材!


Vol 2

本文轉載自《音響入門誌》vol.2:擴大機篇。

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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【2022 年搞笑諾貝爾工程學獎】旋鈕大小與手指數之間的完美關係:轉動音量鈕需要用到幾根手指?
linjunJR_96
・2022/09/29 ・1644字 ・閱讀時間約 3 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

旋鈕多大才好轉?誰知道啊!

有些問題是生活中不斷遇到,卻從來不會加以思索的。像是當你在開車時調整車上的冷氣溫度,還有聽音樂時調整藍芽音響的音量與音色。此時,指尖所操控的旋鈕該做多大,才是最好轉的呢?

「誰知道啊!」你心裡這麼想。

這種日常體驗的問題看似微不足道,但其實就是產品設計和工業設計這類領域最關注的焦點,甚至能幫你贏得搞笑諾貝爾獎!

本年度的搞笑諾貝爾獎頒獎典禮在線上舉辦,表揚世界各地的研究者如何用專業能力探討奇妙的問題。今天要介紹的工程學獎,頒給了日本千葉工業大學的松崎元教授,以及他扎實的研究論文《如何用手指操控柱狀旋鈕》。透過實驗室中的實際測量,松崎教授紀錄了人們使用各種大小的旋鈕時,如何下意識地將不同手指放在不同位置來操作。

圖/Pexels

當我們看見一顆旋鈕,我們會透過目測其大小,來決定該用怎麼樣的手勢轉它。如果是直徑一公分左右的小旋鈕,我們會選擇只用拇指和食指來操作,更多的手指只會徒增不便;但如果是快十公分的大旋鈕,就需要動用四五根手指。這個決定不單純只是個人偏好,而是跟人類手掌和手指的構造有關聯。只有某種握法才是最舒服方便的。

此外,通常看到旋鈕就直接給它轉下去了,不會在旋鈕上面嘗試並修正來達成「最佳觸感」。也就是說,這個決策過程從小多次練習後,已經完全變成下意識的過程,只能透過實際測試結果來描繪。

下意識的選擇,只有做實驗才知道

在實驗室中,松崎教授的透明桌面上平放一個白色的圓形旋鈕,並請 32 名受試者順時針旋轉這個旋鈕,並從桌面下的攝影機捕捉人們手指的位置。旋鈕的直徑從七毫米到十三公分,總共 45 種。結果顯示,當旋鈕越大,動用的手指數量越多(一如預期)。只要旋鈕直徑超過五公分,大多數受試者便會開始使用五根手指。

根據所有受試者的統計結果,松崎教授整理出了上方這個十分優雅的圖表。標靶一般的同心圓代表各種大小的旋鈕。圖下半的粗黑直線是基準線,所有測試結果的拇指位置統一對齊這條線,以利進行比較。上方的四條曲線,由左到右分別是食指到小指的位置,虛線則是統計標準差(當然,實際上的實驗結果應該是一個一個離散的點,這裡簡單地用二次曲線進行擬合,比較好看)。

圖/參考資料 3

這張圖總結了不同旋鈕大小的情況下,人們手指位置如何變化。有趣的是,隨著旋鈕變大,四根手指的位置並非簡單地輻射向外,而是呈現螺旋狀。猜測是跟手掌張開並旋轉的方式有關。這種細微的趨勢不做實驗還真猜不到。

不是為了搞笑,每份研究都超認真

這份研究其實在 1999 年就已經發表,時隔二十多年獲得搞笑諾貝爾獎。儘管中文翻譯是「搞笑」諾貝爾獎,但是包括松崎教授在內的所有獲獎者,可是從來沒有要搞笑,而是以非常專業的態度在做他們的工作,這些研究成果也都發表在正式的期刊。自 1999 年的旋鈕研究之後,松崎教授又相繼研究了提袋握把和雨傘握把,可說是精通抓握之道的男人。

雖然得到搞笑諾貝爾獎,但研究內容都是超認真。 圖/GIPHY

松崎教授表示,他很樂見這個獎項讓更多人開始關注設計工程的領域。這門學問專注於探索人與物品之間的關係,並藉此創造最舒適的使用體驗,打造出實用的工業產品。

更多有趣的研究,請到【2022 搞笑諾貝爾獎】

參考資料

  1. Japanese professor wins Ig Nobel prize for study on knob turning
  2. Japanese researchers win Ig Nobel for research on knob turning
  3. 松崎元, 大内一雄, 上原勝, 上野義雪, & 井村五郎. (1999). 円柱形つまみの回転操作における指の使用状況について. デザイン学研究, 45(5), 69-76.
linjunJR_96
33 篇文章 ・ 574 位粉絲
清大理工男。不喜歡算數學。喜歡電影、龐克、和翻譯小說。不知道該把科普當興趣還是專長,但總之先做再說。

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音樂進入我們的耳朵時發生了什麼事?--《知識大圖解》
知識大圖解_96
・2017/07/01 ・2331字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 510 ・六年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

我們如何製作音樂?音樂進入我們的耳朵時又會發生什麼事?

音樂是我們文化中古老的一環,對我們的心智具有強大的影響力。歌曲可以讓人哭、讓人笑、讓人聞之起舞,或是厭惡地掩耳拒聽;每個人也都有各自喜愛的歌曲。

聲音由振動產生。

當樂器的弦振動時,便會推擠前方的空氣(壓縮),並使後方的空氣擴張(稀薄化);此過程會產生在空氣中行進的聲波

當聲波到達耳朵時,就會推動耳道中的空氣、讓耳膜產生振動。這種振動會觸動三塊聽小骨,將振動傳往耳蝸(充滿液體的螺旋形結構);耳蝸中液體的運動則能產生會被送到腦部的電訊號。然而,這只是人耳能聽見音樂的一小部分過程。

這些簡單的振動能引發強烈的情緒反應,而音調本身以及我們腦部的感知方式亦十分複雜。

抵達你耳朵的聲波帶有大量資訊,音樂的音調基本上包含音量音高音質(或稱音色)。振動越大,聲音越響;振動頻率越高,音高越高;音質則取決於聲波的平滑程度。

在物理教科書中出現的標準波形都十分平滑,但人或樂器所產生的聲音並不會真的如此平順;正是這些小小的不完美彼此加乘,才能形成最終音調的音色。此外,還須考量回聲、混響(reverberation)、共鳴及層層疊加的樂器、嗓音和歌詞。

我們的腦部須處理這些輸入耳內的聲音,而不只是將音調轉譯成電訊號。處理音樂訊息的過程與我們腦中控制愉悅、恐懼、動作、記憶和情緒的部位有關,且歌曲還能啟動意想不到的迴路。接下來,我們將深入介紹,當你聽到喜愛的歌曲時,腦中究竟會發生什麼事。

點擊放大圖。圖/《知識大圖解》提供

聲學共鳴

撥動套在人造奶油罐上的橡皮筋時,所發出的聲音與撥弄吉他鋼弦並不相同。撥動橡皮筋或琴弦時,產生的振動會傳遞至樂器本身;樂器的形狀和材質對最終的音調影響頗大。不同的物體會傾向以特定的頻率振動,某些頻率也會特別容易被放大,這就是所謂的共鳴。

除非樂器改變形狀,否則共鳴頻率都會固定,而這也是人聲會如此特別的原因。喉嚨、嘴巴和鼻子就如同樂器的管子,能放大聲帶產生的振動;改變嘴形能發出不同的字音,打開喉嚨或用鼻音唱歌則可唱出截然不同的音調,這是因為我們改變了發聲系統的共鳴特性。歌劇演唱家是共鳴專家,他們能善用共鳴,在不使用麥克風的情況下讓歌聲傳遍整個音樂廳。

點擊放大圖。圖/《知識大圖解》提供

音樂廳的聲學

演奏出正確的音調只是完美演出的一部分

音樂廳擔負著重責大任,它必須讓聽眾沉浸在管弦樂團的最大樂聲中,卻又不能造成回音;另外,還得放大獨奏樂手奏出的精緻樂音,讓後排聽眾能聽得一清二楚。想確保聽眾能夠盡興,音樂廳的設計得考量三項因素:音量等化混響

完美的演出還要加上完美的音樂廳,它必須讓聽眾沉浸在管弦樂團的最大樂聲中,卻又不能造成回音;另外,還得放大獨奏樂手奏出的精緻樂音,讓後排聽眾能聽得一清二楚。圖/By Hanserblich, CC BY 3.0, wikimedia commons

音量主要由管弦樂團直接發出的聲響來控制,但也會受牆壁和天花板的反射所影響。音樂廳絕對不能有過多的回音,因為聽眾的耳朵會預期音樂來自於管弦樂團,而非身後的牆壁。

等化可確保聽眾聽到所有的頻率。有的空間會放大某些特定的頻率,而等化的目標就是使聲音達到平衡,並稍微消減最高的音調,以免出現任何來自弦樂器的尖銳聲音。

混響則是樂音在音樂廳內部四處反彈的結果。各個物體表面所反射的聲音並不一致,因此若不加以矯正,樂音就會有些失真。

音樂廳能夠平衡上述所有的因素,它利用了各種不同的形狀和材質來維持聲音的平衡,再將之導向聽眾。平坦而堅硬的表面能反彈聲音;柔軟的表面可吸收聲音;粗糙的表面則會將入射的聲波散射。在牆壁和天花板上裝設經特別設計的嵌板,就能使樂音在抵達你的耳朵之前,先被調整並優化。

改善音響效果

倫敦皇家阿爾伯特音樂廳的天花板掛滿了一顆顆蘑菇,但這並不是溼氣太重所致,這種奇異的構造可是為了改善音響效果。這些蘑菇在 1960 年代經過測試,隨後便安裝上去,並於 2001 年再次改良;目前共掛著 85 朵玻璃纖維製的真菌。皇家阿爾伯特音樂廳很大,天花板具有拱頂,若少了這些蘑菇,管弦樂團奏出的每個音符都會出現冗長的延遲回音。然而,即便有了這些蘑菇,仍需大型管弦樂團來讓這座巨型音樂廳充滿著樂音。

倫敦皇家阿爾伯特音樂廳的天花板掛滿了一顆顆蘑菇,但這並不是溼氣太重所致,這種奇異的構造可是為了改善音響效果。圖/By Colin, CC BY-SA 4.0, wikimedia commons

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本文節錄自《How It Works 知識大圖解 國際中文版》第 33 期(2017 年 06 月號)

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