民族管弦乐队声压级匹配研究——以四件代表性乐器为例

○ 张有川 付晓东

引 言

以西洋管弦乐队为参照的中国民族管弦乐队始建于20世纪20年代，其发展的历史还不到100年。从科学角度对民族管弦乐器声压级方面的研究，目前所见的文献是韩宝强的《音的历程——现代音乐声学导论》，该书在最后的附录2“常用乐器的峰值声压级与动态范围一览表”①参见韩宝强：《音的历程——现代音乐声学导论》，北京：人民音乐出版社，2016年。中公布有相关数据。

西方早在17世纪就已形成了早期的管弦乐队，并于19世纪开始了对管弦乐器音乐声学方面的数据测量与分析。例如，米斯基维奇（A.Miśkiewicz）等人于1994年在《美国声学学会杂志》上发表的论文《响度级与声压级：乐器的比较》（Loudness level versus sound-pressure level: A comparison of musical instruments），认为至少在管乐器声音中，除了通常使用的A计权之外，频率计权也可能会导致响度等效的水平差异。奎亚特科夫斯基（A.Kwiatkowski）等人于1986年在《中央职业医学杂志》（德文）上发表的论文《在歌剧院乐池中测得的声压级》，通过在乐池中连续测量和记录了12个不同歌剧21场演出的声压级，和对30名音乐家进行了噪声剂量测定，指出了管弦乐队乐手的听觉创伤问题不容忽视。这些研究成果不断地应用和服务于管弦乐队、管弦乐器和管弦乐手，指导其进行良性发展，为管弦乐队建立和保持优质的音响保驾护航。

目前，中国民族管弦乐队有以下两个问题较为突出：

第一，全国各地的诸多民族管弦乐团，为了追求音响上的某种协调，经常调整乐队的编制（尤其多见于弹拨乐器组和拉弦乐器组），这种情况在中国港、澳、台及新加坡等地也存在。这使得不同乐队之间的差异普遍存在。而这种差异正是少数人主观判断结果的体现——有的是指挥家要求的，有的是作曲家要求的，还有的则由听众提出。由于缺乏客观性的科学依据，随之也就容易产生更多的不确定因素和来自业内其他人士的不同看法，矛盾此消彼长。

第二，对于民族管弦乐创作而言，最为突出的难题就是乐队各声部的音量难以控制（尤其是弹拨乐器组），而这正是作曲家最重要的控制手段之一，它对声部层次设计、音响动态设计、音质感知以及乐器音色的融合都会产生重要影响，可以说是一切创作想法实现的前提。很多初次涉足民族管弦乐创作的作曲家，会因为寻觅不到基于客观科学数据的理论资料②目前，所有的民族管弦乐配器文献资料都是从主观的角度阐述乐器的音色、音量及其变化范围（如胡登跳的《民族管弦乐法》，梁广程、潘永璋的《乐器法手册》等），这实际上是不太容易说清楚的。而无法实现有效控制乐队的实际表现性能，致使作品的最终音响效果事与愿违，其民族管弦乐创作的热情也因此一落千丈。

引发以上两个问题始终得不到根本解决的直接原因就是我国至今也没有出现真正具有指导性意义、完备、基于客观性科学依据的民族管弦乐队各声部音量匹配体系。“音量”所对应的声学术语为“响度”（Loudness），是随着音强变化而感知到声音大小的主观感觉量，但响度随声强的变化并不是线性关系，且受到声音频率的显著影响。一般而言，人耳对3000至5000赫兹的声音最敏感，而在此区域外的频段内，灵敏度则要降低很多。管弦乐队的频响范围从几十赫兹至上万赫兹，而不同乐器的频谱能量各异，这就使得我们几乎无法从“响度”这个主观层面对管弦乐队进行测量匹配，这也是学术界迄今无法得出相关成果的原因之一。在声学研究中，“响度”是基于实际可测得的声压级③声压级（Sound Pressure Level）：用于表达声压大小的量，是将某声压值（p）与基准声压（p0）之比的常用对数乘以20而得，即20×log10（p／p0）。结果，并加入计权而大致得出，那么我们就从客观可测的声压级入手，对民族乐队吹、弹、打、拉这四个乐器组中分别选取一件代表性乐器作为研究对象，探讨民族管弦乐队编制配数的研究内容、思路与方法，从而为建立民族管弦乐队声压级匹配体系奠定一个理论基础。

该体系建立以后，也许可以有效地抑制主观性随意调整乐队编制情况的发生，进而改善乐队的匹配度和融合度，使之步入良性发展。对于作曲家来说，通过按匹配公式简单地进行计算，便可更加准确地控制音响整体的实际均衡效果④每位作曲家都有自己喜爱的音响均衡效果。就像我们听音乐时，经常会因为设备的缺陷（如低频响应不足需要弥补）或是为了满足其他某种需求而去调整播放器中的EQ（均衡器）。；在此基础上，通过微调演奏力度，还可以进一步处理各声部在乐队中的“前后位置”，即整体音响效果中的前景、中景，还是背景。

一、录音采样与声学测量规则

本项目借助现代音乐声学测量技术，对民族管弦乐队吹拉弹打四组中的代表性乐器——曲笛、二胡、中阮和排鼓进行了声压级的测量统计，录音采样与声学测量规则如下：

1.声音样本全部是由具有丰富乐队经验的演员现场演奏的；

2.乐器档次要求为中、高档；

3.测量内容为完整音域自然七声音阶；

4.演奏力度分为四层：ppp、p、f、fff；

5.演奏技法：吹管乐器采用单吐，弹拨乐器采用弹、轮，打击乐器采用单击、滚击，拉弦乐器采用分弓（拉弓或推弓）；

6.录音棚混响时间：0.5秒；

7.统一测量距离：1米；

8.传声器：DPA 4006A⑤全指向电容麦克风是音乐立体声录音过程中广为采用的传声器。；

9.声压级监测：B＆K2700声级计（A计权⑥声级计通常使用三个计权网络，它们被指定为A、B和C。其中A计权针对人耳对低频不敏感的特征而进行了一定的增益，使其与低声压级下人耳对响度的感知非常相似，是目前最为常用的一种计权方法。）；

10.声学分析软件：Sonic Visusliser3.0、GMAS2.0。

采样与测量后，最终形成的资料包括：每件乐器演奏的声音样本、采访演奏员的录音音频、监视声级计显示屏的视频、棚内远景摄像视频、乐器与演奏员信息登记表、乐器与演奏员照片等。

二、音区划分

在进行乐器间的声压级数据罗列、对比和相互匹配之前，尤为重要的一个环节就是为每件乐器划分音区。本文的音区划分方法与传统方法不尽相同。传统观念下的音区划分通常指的是音高分区和音色分区，都是以人的主观感受为依据，而本文提出音区划分的新观念是“频谱特征分区”，它是以电脑软件的客观分析结果为依据。

在民族管弦乐器法领域，影响力最大的是胡登跳的《民族管弦乐法》⑦参见胡登跳：《民族管弦乐法》，上海：上海文艺出版社，1982年。和梁广程、潘永璋的《乐器法手册》⑧参见梁广程、潘永璋：《乐器法手册》（增订本），北京：人民音乐出版社，1996年。。两本著作中，大多数乐器的音区划分形式都是以简要的描述性语汇对不同音高区域进行音色上的主观评价；少部分乐器没有指明音高分区，而是仅指出音色分区（附有各音区的音色主观评价）。本文选取了胡登跳《民族管弦乐法》中对曲笛、中阮、排鼓和二胡的音区划分结果：曲笛和中阮为音色分区，二胡为音高分区，排鼓不分音区，并对每个音区的平均声压级数据进行了罗列，以供读者参考（见表1）。

频谱特征分区的方法是：观察乐器各音的频谱特征，将谐音列结构相似的音归至同一音区。这种划分方法以客观因素为前提，尽量避免了主观因素的介入。

下面举例说明：图1中的图形是D调曲笛在f力度下演奏D调自然七声音阶（完整音域为A4⑨文中诸如A4这样的音高表示方式为声学中所用，其与音乐学中的音高表示方式不同。读者可由A4=a1（国际标准音小字一组a）进行推算。-D7，因演奏困难而省略了#C7音）各音的频谱结构图，因篇幅所限仅节选两幅。通过观察可以发现，音阶各音的谐音数量变化不大。但从#C6音开始，各音的基音能量有了新的变化——相比之前的音阶各音，此时基音的能量要远远高于其他谐音，并且这种情况一直延续到了音阶最后一个音。另外，音阶最后两个音相比自#C6以来的其他各音，其噪音成分明显加重了。因此，综合来看可将D调曲笛划分为三个频谱特征区，即A4-B5音区：谐音丰富，基音明确；#C6-B6音区：谐音丰富，基音明显强于其他谐音；以及B6-D7音区：噪音激增。（见图1）

图1 曲笛频谱结构图（节选）

三、演奏力度·声压级对应一览表

传统音高、音色分区声压级数据对照表和频谱特征分区声压级数据对照表从不同的音区划分角度呈现出了每件乐器在不同演奏力度下各音区的平均声压级数据，以分贝（dB）为单位。（见表1、表2）

表1 传统音高、音色分区声压级数据对照表（单位：dB）

表2 频谱特征分区声压级数据对照表（单位：dB）

本项目所测量的四件乐器相互之间的声压级并不匹配，这是由每件乐器的大小、形制、材质、音域、发音方式等一系列不同方面的原因造成的。对于民族室内乐创作而言，若将这四件乐器进行单独组合，就必然需要小心地为其标记演奏力度。当然，有的乐器也许压根就不适合单独组合在一起。例如：一把二胡无论怎样加大演奏力度，在绝大多数情况下也无法与一支曲笛的音量相抗衡，所以假如将这两件乐器进行单独组合的话，就必然会出现较为明显的掩蔽效应，即大多数情况下曲笛的声音会明显压住二胡的声音，听音距离越远这种感觉越明显。

然而，对于民族管弦乐创作来说情况就不同了。要知道，民族管弦乐队中这些乐器除了排鼓为一套以外，其余都不是以一件的数量而存在。

四、宏观匹配——民族管弦乐队编制配数

民族管弦乐队编制配数的研究工作是为了获得各声部声压级的相互匹配。但此前必须先确定一件事：应该以乐队中哪个声部的声压级作为基准？

通过调查可以得知，民族管弦乐队是参照西洋双管编制的管弦乐队不断发展起来的。例如：目前海内外绝大多数高水准民族管弦乐队高音吹管乐器的数量配置都是2支，拥有黄金音量配重性质的低音声部——大提琴的数量配置都是6把，倍低音声部——低音提琴的数量配置都是4把。这与西洋双管编制乐队的配数思路明显是一致的。

经过反复考虑并走访专家，本项目组最终决定采用2支曲笛的声压级作为整个民族管弦乐队编制配数的基准。因为，民乐队中的曲笛（2支）就像西洋乐队中的长笛（2支）一样，一直以来拥有极为稳固的地位，音色、音响特征也不像高音唢呐那样突兀，所以最适合作为乐队编制配数的基准声压级。

本项目用于编制配数的各项声压级数据分别是曲笛、中阮、排鼓、二胡在f力度下演奏完整音域自然七声音阶产生的平均声压级。f力度往往是展现乐器本色的最佳演奏力度，在音乐创作中也最为常用，因此本文选择它作为乐队编制配数的基本因素之一（见表3）。下列匹配结果都是以2支曲笛的声压级作为基准，根据“乐器数量增加一倍，其声压级并非扩大一倍，而是增加约6dB”⑩韩宝强：《音的历程——现代音乐声学导论》，北京：人民音乐出版社，2016年，第49页。这个原理进行匹配计算得出的。计算公式⑪声压级以6dB为基数递增；配数以1倍为基数递增。如下：

表3 民族管弦乐队编制配数一览表（曲笛、中阮、排鼓及二胡）

（2支曲笛的声压级－某乐器接近声压级）／（该乐器更大声压级－该乐器接近声压级）＝（X－该乐器接近声压级配数）／（该乐器更大声压级配 数－该乐器接近声压级配数）

即（SPL-△SPL）／（SPL'-△SPL）=（X-△X）／（X'-△X）

例如求二胡声部的编制配数：

（94.8dB-91.6dB）／（97.6dB-91.6dB）=（X把-8把）／（16把-8把）

求得X=12.27把

五、细节匹配——力度标记匹配

为总谱标记演奏力度是管弦乐创作过程中极为繁琐的一项工作。作曲家通常是根据自己对民族管弦乐器的主观经验来完成此项工作的。好的乐队作品与作曲家细致、精准标记的演奏力度是分不开的。尽管乐队指挥在作品最终的音响效果上发挥着重要作用，但作曲家成熟、完备的前期工作是指挥家高效率地排练乐队、处理音乐，并促使作品最终得以完美呈现的重要前提。要知道，尤其是新作品的排练和演出机会都是非常有限和宝贵的。

下面，本文提供两种可以使乐队中各个声部的声压级接近于平衡状态的力度标记匹配方案，来协助作曲家更为客观、有效地把握乐队整体的音响均衡。在此基础上，作曲家可以根据自己的实际需求再做进一步调整。此过程中，仅需要做简单的数学计算即可实现不同声部之间的匹配。下面举例说明：

例如将二胡的G4-E5音区（声压级最大，音色最为饱满的音区；平均动态范围14.9dB）与曲笛的A4-B5音区（音色最为丰满的音区；平均动态范围12.6dB）和#C6-B6音区（音色最为饱满的音区；平均动态范围12.8dB）进行相互匹配⑫表4、表5中的音区划分方案与声压级数据均来源于本文表2。。

（一）方案一：配数不变，调整力度

根据前面的“6dB”原理，可推衍出12把二胡的声压级相对于1把二胡的声压级来说增加了约21dB；2支曲笛的声压级相对于1支曲笛的声压级来说增加了约6dB。（见表4）

表4 力度标记匹配方案一（单位：dB）

可见，在保持编制配数不变的情况下，二胡G4-E5音区与曲笛A4-B5音区进行相互匹配时，只有二胡采用ppp-p力度、曲笛采用fff力度，二者之间才能差不多地实现声压级相互匹配。然而，二胡G4-E5音区与曲笛#C6-B6音区进行相互匹配时情况就不同了，二者相同演奏力度下的声压级都相差无几，因此可直接统一它们的演奏力度。

（二）方案二：力度统一，调整配数

该方案的匹配思路是，在力度统一并保持2支曲笛（乐队编制配数的基准）配数不变的情况下，计算二胡的配数。先以2支曲笛的声压级分贝值减去1把二胡的声压级分贝值，然后以此差值根据“6dB”理论做除法（除以6）便可换算出需要给二胡声部增加的倍数，最终再计算得出二胡声部的配数。（见表5）

表5 力度标记匹配方案二（单位：dB）

实际上，对于指挥家与民族管弦乐队表演来说，频繁地调整乐队编制配数并不容易实现。所以这种匹配方案的现实可操作性并不强，仅供读者参考。

结 语

本文重点论述的声压级匹配途径可以归结为以下两种：其一，宏观上，通过编制配数来实现民族管弦乐队各声部之间声压级的平衡；其二，细节上，以编制配数不变为基础，通过力度标记匹配来实现民族管弦乐队各声部之间声压级的平衡。

基于本文的研究，最后为读者提供一个方便、实用的乐队音响设计思路：首先，作曲家可以按自己喜爱的音响均衡（EQ）效果来设定个性化的乐队编制配数（这个问题可探讨的空间很大）。然后，该编制配数保持不变或局部保持不变的基础上，再通过设计各声部的演奏力度来提升或降低其声压级，以明确各声部在音响整体中所处的地位——主旋律、对位旋律、低音部、内声部等。

民族管弦乐队声压级匹配研究工作是一个大工程，其研究成果与人力、物力、财力的巨大消耗是分不开的，本文中所列每项数据的背后都还藏有一系列原始数据的支撑。目前，这项工作已接近尾声。希望通过本文的写作，能为“中国乐派”民族管弦乐队音响模式的探索开辟一种定性研究与定量研究相结合的科学研究方法，为接下来从音乐声学角度撰写民族管弦乐的乐器法与配器法积累素材，并为长期存在于民族管弦乐创作、指挥领域中的诸多主观性争议提供一份客观性的科学依据，促进大家在民族管弦乐队音响结构方面逐渐达成共识。