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本文轉載自微信公眾號：造就(ID：xingshu100)演講者：杜銘秋同濟大學建筑聲學博士中國美術學院副教授我們常說「聲音」，但「聲」和「音」是不一樣的。古書《禮記》對此就有記載：凡音之起，由人心生也。人心之動，物使之然也。感于物而動，故形于聲。聲相應，故生變，變成方，謂之音。比而樂之，及干戚羽旄，謂之樂。提起音樂，想必大家多少有些了解，但對聲學一詞恐怕就有些陌生了。事實上，音樂、聲學和建筑三者之間，有著密切的關系。舉例來說，每一座劇院、音樂廳都是一個聲學空間，聲學與建筑的融合情況，決定了這個空間里的音效，進而影響到我們欣賞音樂的過程。就拿澳大利亞經典的悉尼歌劇院來說，在外面拍照留念的人很多，進到里面聽音樂的人卻很少。為什麼呢?因為它整個聲學空間的設計和效果，放到上個世紀世界各地建設的音樂廳里面是屬于非常差的，可以說是「金玉其外，敗絮其內」。歌劇院內部金碧輝煌，可在里面聽到的聲音卻并不悅耳，甚至有些聲音是聽不到的，這也是它的一大敗筆。無獨有偶，1962年，紐約林肯中心音樂廳也曾發生過一場建筑聲學引起的風波。由著名聲學家LeoBeranek擔任聲學顧問的音樂廳，完工后的第一場演出就被聽眾發現了問題：低音怎么不見了?經過數次改建，依然沒辦法解決這個問題，后來這座音樂廳居然被拆掉重建了。想必參與其中的建筑師和聲學家們，也是追悔莫及吧。建筑師都是聾子，聲學家都是瞎子。這是一個很大的謬思。如何將建筑與聲學緊密地結合在一起，才是我們要思考的問題。Beranek在經歷了紐約的失敗后，痛定思痛，在東京做出了一座日本頂級的音樂廳東京歌劇城。我們前面說到悉尼歌劇院的聲音表現力很弱，是因為它內部沒有做可以反射聲波的建筑設計，導致整個聲音只會向上飄，層次感隨之消失。而同樣有一個削尖頂的東京歌劇城，就在天頂做了很多階梯狀的設計，并且添加了反射板。這樣一來，聲音就被均勻地反射到每個坐席上。那么，怎樣才算是頂級的音樂廳?上世紀初，聲學家塞賓用一個重要的物理參數來定義聲學空間混響時間。那么，什麼叫混響時間呢?簡單來說，就是聲源停止發聲后，聲壓減弱到60分貝所需要的時間。不同的廳堂，有不同的空間用途，界定依據就是它的混響時間和清晰度。Beranek在測量了全世界的86個音樂廳之后，評出三個A+級音樂廳：美國波士頓交響樂大廳波士頓交響樂大廳是一個狹長而高挑的「鞋盒」形，能夠把聲場完美地包圍起來，上面這些曲面的攔板也可以很好地反射聲音。維也納金色大廳金色大廳看起來中規中矩，為什麼能產生一流的音效呢?原因就在大廳兩側的小金人，以及頂部的吊燈和裝飾板，它們可以非常好地把聲音反射、散射出來，并創造了一個漂亮的混響時間1.45秒左右。柏林愛樂音樂廳愛樂是比較典型的梯田式音樂廳，它的優勢在于，這些短短的側墻可以快速地把聲音反射回來，讓我們不管坐在哪個區域都能享受到極佳的音效。進入千禧年之后，也陸續出現了一些優秀的觀演音樂廳，新加坡濱海藝術中心就是其中之一。它擁有世界頂級的室內聲效，能夠為各種形式的表演提供完美的音效。最妙的是，它的屋頂是可以上下升降的，這對混響時間大有益處。我們都知道，空間大小決定了混響時間和聲音的好壞，有了這個升降頂，就可以根據演出的形式來調整空間。例如，四重奏表演時就將屋頂降低，交響樂團表演時就將屋頂升高。當然，即使是再好的音樂廳，各區域坐席的聽覺享受還是有差異的，這也正是票價有高低之分的原因。那么，我們在聽音樂會的時候，越貴的票一定越好嗎?兩年前，我去上海音樂廳聽音樂會的時候，發現朋友送我的高價票坐席在樓下的后座，聽得并不是很清楚，但樓上的低價票坐席，因為更接近屋頂的反射板，聽到的音質反而更好。可見，票價并不能完全體現我們聽到的聲音品質。是什麼決定了一個坐席的優質度?為此，我們用電腦模擬了幾個音樂廳，發現這五個參數決定了座位的票價：早期混響時間(EarlyDecayTime)聲音強度(Stength)聲音清晰度(Clarity)側向反射聲(LateralFraction)時間中心(TimeCentre)上面是我們熟悉的上海三山會館，在這里，聲音是流動的，它可以從臺上走到臺下的廂房去。既然如此，觀眾的聽覺享受也應該是不一樣的。于是，我們用聲音顆粒的方法，模擬了所有3600個座位的聲效情況，并以不同顏色代表每個座位的音質優劣情況。圖中黃色的P1位置，是聲音比較好的，而后面黑色的部分，則幾乎消掉了頻率不同的聲音。上海東方藝術中心的情況也是一樣，有很多不好的位置。經過模擬，我們了解到不同座位的差異。這樣做不僅僅是為了給座位定價，我們更希望能夠通過這樣的方式對音樂廳加以改善，甚至實現99%以上都是好位置。于是，我們在邊邊角角的地方吊了很多小雨傘，以此補全位置的聲音頻率。類似修補式的材料還做了很多，所以，如果你現在去那聽音樂，基本上沒有太差的位置。前面這些充滿人文氣息的音樂廳都是由人類創造出來的，那么，如果我們回到原始的大自然中，是否也能找到這樣聲效完美的音樂廳?這是我們在西雙版納雨林錄到的大自然音樂會，蟲、蛙、鳥都是參與其中的「演奏家」。如果你嘗試去跟它們對話，就會得到回應。這樣的方式，也被新西蘭大學的研究員們用來檢測生物的多樣性。其實，聲學是一個非常廣泛的領域，無論是建筑聲學，還是生物聲學，都只是其中一小部分。聲學的魅力和作用遠不止我們看到的這些，海扶刀的使用就是最好的證明。我們也在嘗試做一些類似這樣跨領域的實驗，比如把蟋蟀放進大棚中，讓它的叫聲陪伴蔬菜一起生長，結果發現蔬菜長得更快了。我們常說「余音繞梁，三日不絕」，事實上，這個余音還可以更長。我們在做聲學考古的時候，利用3D打印技術，把一只兩千年前的蟋蟀從琥珀里打印出來，重新把它翅膀的音銼進行摩擦，就聽到了兩千年前的蟋蟀的叫聲。最后，回到建筑聲學這門學問上來。我既是一個聲學家，也是一名建筑師，這樣看來，我應該對設計聲學空間胸有成竹吧。然而，我卻常常對此感到無力。于我而言，聲學空間就像一個黑箱，經過二十年的研究，我也只是打開了它的一道縫隙，但一束光已經從這道縫隙中穿透而出。我希望，這束光會越來越亮。

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