中國北方封閉式戲樓聲學分析

孔雪姣

摘要：中國傳統(tǒng)戲曲是民俗文化的重要組成部分。戲樓作為傳統(tǒng)戲曲演出的主要場所，其聲學特性的研究和保護十分值得關注。通過對典型的中國北方封閉式戲樓——石家大院和廣東會館進行測試和分析，研究此類建筑的聲場特點，并對側墻與頂棚進行了聲線分析，對早期衰變時間（Early Decay Time，EDT）、混響時間（T30）和語言可懂度的空間分布進行了研究，同時通過脈沖響應進一步分析其聲場特，探索混響時間與容積的關系。結果表明：北方封閉式戲樓早期反射聲設計較少，其室內聲場中擴散構件較多，吸聲布置較少，兩處戲樓廳堂的中頻平均混響時間均為1 s左右，語言傳輸指數(shù)均為0.6左右；戲樓的混響時間隨著容積的增加表現(xiàn)出對數(shù)增長的趨勢。

關鍵詞：石家大院；廣東會館；封閉式戲樓；混響時間；容積

中圖分類號：TU112文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）35-0080-03

Acoustic Analysis of Closed Theatrical Buildings in Northern China

——Taking Tianjin Shijia Courtyard and Guangdong Guild Hall as Examples KONG Xuejiao

（Tianjin Electronic Information Vocational and Technical College，Tianjin 300350）

Abstract： Chinese traditional opera is an important part of folk culture. As the main place for traditional opera perfor？ mance， the research and protection of its acoustic characteristics deserve great attention. By testing and analyzing the typical closed theatres in northern China - Shijia courtyard and Guangdong guild hall， this paper studies the sound field characteristics of such buildings， analyzes the sound line of side wall and ceiling， studies the spatial distribution of Early Decay Time（EDT）， reverberation time（T30）and language intelligibility， and further analyzes the sound field characteristics through impulse response. In addition， the relationship between reverberation time and volume is explored. The results show that there are few early reflected sound designs in the closed theater in the north， there are more diffusion components in the indoor sound field and less sound absorption layout. The average intermediate fre？ quency reverberation time of the two theater halls is about 1s and the language transmission index is about 0.6； The reverberation time of the theater shows a logarithmic growth trend with the increase of the volume.

Keywords： Shijia courtyard；Guangdong guild hall；closed theatre；reverberation time；volume

戲樓是中國傳統(tǒng)戲曲文化的重要組成部分。它的演變與發(fā)展具有十分重要的研究價值。在數(shù)千年的發(fā)展歷程中[1]，戲曲演出場地從“隨地做場”到筑臺為場，再到有頂?shù)膽蚺_和戲樓[2]，傳統(tǒng)戲場建筑經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程。清朝后期出現(xiàn)的封閉式戲樓是傳統(tǒng)戲場建筑與近現(xiàn)代技術相融合的產(chǎn)物。這不僅是傳統(tǒng)建筑形制和建造技術的重要突破，也是戲曲演出在民俗生活中的地位逐步提高的結果。

明清時期是劇場建筑極為興盛的歷史階段，這一時期的劇場建筑主要分為3類：皇家劇場、私宅劇場和會館劇場[3]?；始覄鲇泄蕦m的風雅存、倦勤齋等；北京恭王府戲樓、天津石家大院戲樓、蘇州忠王府戲樓等屬于私宅劇場；包含劇場的會館建筑有天津廣東會館、北京正乙祠（銀號會館）、安徽會館等[4]。

周華斌在其著作中闡釋了戲曲藝術與戲樓的關系及二者的演變歷程[5]。薛林平對于中國劇場史的研究也十分詳盡[3]。王季卿[2]也對中國傳統(tǒng)戲場的聲學特征進行研究。然而，目前對于封閉式戲樓的研究主要從建筑方面入手，此類建筑的整體聲學特點研究較少。中國北方封閉式戲樓是戲樓建筑發(fā)展的重要組成部分，對此類戲樓聲學特點進行研究和總結有助于理解中國傳統(tǒng)戲樓的演變過程，對現(xiàn)代劇場的演出形式、建筑設計和聲學設計也具有十分重要的啟發(fā)意義。選取石家大院和廣東會館兩處典型的封閉式戲樓進行聲學測試和分析，并對北方地區(qū)其他封閉式戲樓進行了研究和總結，以期得到此類建筑的聲學特性，為封閉式戲樓的保護提供數(shù)據(jù)支持。

1研究方法

本研究采用實地測試和理論推導的方法對中國北方封閉式戲樓的聲學特性進行研究。研究選取天津市廣東會館和石家大院兩處建筑群的戲樓進行測試，通過對戲樓的混響時間T30，語言傳輸指數(shù)等指標的分析，并結合聲線分析，對封閉式戲樓的聲學特點進行探討和研究。

1.1樣本選擇

中國北方封閉式戲樓現(xiàn)存較少，多存在于清朝中期經(jīng)濟較為發(fā)達的京津地區(qū)。樣本選取石家大院和天津市廣東會館作為案例進行研究。二者分別屬私人宅邸和會館建筑，是當時封閉式戲樓的主要建筑類型[3]。

石家大院戲樓的建筑形制為廳堂式格局，抬梁式構架，總面積400 m2左右，可容納近200人同時觀看演出，建筑高9 m。功能布局由南至北依次為后臺區(qū)、舞臺區(qū)和坐席區(qū)。天津市廣東會館是嶺南建筑元素與北方四合院的結合，建筑面積約800 m2，可容納近400人同時觀看演出，建筑高約12 m。建筑內部由中央舞臺區(qū)和兩層坐席區(qū)組成。舞臺高1.2 m，面積60 m2左右。

1.2試驗設計

天津市廣東會館的測點布置如圖1（a）所示，聲源位于舞臺上方1.5 m，距舞臺邊緣1 m處。觀眾區(qū)共布置6個測點，聲源脈沖信號由扎氣球發(fā)出，每一次聲源發(fā)出脈沖信號的同時，各個測點用無指向麥克風接收聲音信號，記錄并進行后續(xù)處理。試驗使用麥克風為Samson C01U Pro USB電容麥克風。每個測點重復測量3次，測量結果取3次的平均值。石家大院以同樣的方式進行測量，其聲源和測點布置如圖1（b）所示。測試日當天相對濕度為70%，室內平均溫度為-2℃。

2研究結果及分析

2.1聲線分析

天津市廣東會館戲樓內的平面布置如圖1（a）所示。由于戲樓平面中軸對稱，故只分析北側的聲場情況。在坐席第一排中央處，從聲源處發(fā)出的直達聲與側墻的一次反射聲的聲程時間差為59 ms，在樓座下方最后一排中央處聲程時間差為47 ms，其余位置均處于此二者之間，且都處于可感知的聲程時間差臨界值50 ms附近。南、北、東三面樓座欄桿處的時間聲程差也均在此范圍附近。由于戲樓中央屋面較高，且舞臺上方藻井具有遮擋作用，屋面反射聲可到達的范圍為觀眾區(qū)第二排至第四排，如圖1（c）所示。屋面一次反射聲與直達聲到達的聲程時間差在28～48 ms，故屋面一次反射聲對主觀聽感的加強作用較弱。整體來看，天津市廣東會館戲樓的早期反射聲設計較為缺乏，是戲樓內部仍然需要加入電聲的主要原因。

石家大院戲樓平面如圖1（b）所示，同樣為中軸對稱平面。入口處繞過木制屏風即進入坐席區(qū)，坐席區(qū)正前方由立柱圍繞的長方形區(qū)域為舞臺區(qū)。由圖1（b）可知，坐席區(qū)第一排的直達聲與側墻一次反射聲的聲程時間差為23 ms，最后一排中間坐席的聲程時間差為9 ms，遠小于臨界值50 ms，此時反射聲對主觀聽感具有明顯的加強作用。由圖1（d）石家大院剖面聲線分析可知，屋面一次反射聲可到達坐席區(qū)第三排至第七排處，且一次反射聲與直達聲的聲程時間差在17～28 ms，可知屋面反射聲對主觀聽感同樣有加強作用。

綜合兩個戲樓的聲線分析可知，戲樓中各界面對主觀聽感的加強作用并無明顯設計，可見當時的工匠并沒有從理論上確立早期反射聲對廳堂內的主觀聽感的加強意識。此類廳堂設計仍以建筑設計的需求為主，未考慮過多的聲學因素。

2.2混響時間

早期衰變時間（Early Decay Time，EDT）和混響時間（T30）都是用來評價廳堂混響特性的指標。其中，EDT用以描述時間初始部分的聲能衰變率，與廳堂的語言可懂度有較高的相關性，可以比較真實地反映聽眾在廳堂內的清晰度感受。T30常用于描述和控制廳堂的混響感。天津市廣東會館和石家大院的EDT如圖2（a）所示，可見天津市廣東會館早期衰變時間的低頻部分高于石家大院，高頻部分略低于石家大院。由EDT和語言可懂度的高關聯(lián)性可知，二者的中高頻語言可懂度相近。

由圖2（b）可知，廣東會館在T30全頻段內均高于石家大院。分別計算兩個廳堂的中頻混響時間（500 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz這3個倍頻程的算術平均值），天津市廣東會館為1.08 s，石家大院為0.99 s，二者均符合《劇場建筑設計規(guī)范》（JGJ 57—2016）中中低頻關系的1.0～1.2倍。

出現(xiàn)這種聲場特點的主要原因是兩座戲樓的內飾和容積各不相同。內飾在聲學方面的作用主要是擴散和吸聲。二者均借助傳統(tǒng)木雕裝飾實現(xiàn)聲場的擴散，不同的是天津市廣東會館的內飾整體更加精美復雜，其南、北、東三邊樓座護欄、樓座挑檐和樓座下方天花板上的梁、檁、板及各處精美的木雕等都有助于直達聲的擴散。天津市廣東會館的聲場擴散特性更為明顯，縮小了二者的平均自由程差異。在吸聲方面，兩處戲樓的吸聲材料都比較少，石家大院坐席區(qū)的廊柱帷幕是主要的吸聲部分，天津市廣東會館除二層樓座的帷幕外，每個座椅上鋪設的3 cm厚海綿坐墊是場內主要的吸聲材料。容積方面，天津市廣東會館的容積為7 068 m3，遠大于石家大院的1 418 m3，但從混響時間的測試數(shù)據(jù)看，二者差異與容積的差異并不成線性，之后將進一步分析封閉式戲樓混響時間與容積的關系。

此外，兩處戲樓的低頻混響時間比較相近，原因主要是空間中的大量玻璃材質和木構建筑中構件之間存在縫隙。石家大院二層回馬廊設有大面積玻璃窗；而天津市廣東會館各層均設有玻璃窗，從抬梁式屋面下方的高側窗到二、三層近于滿鋪布置。這樣的構造使難以吸收的低頻聲大量透射，減小了室內低頻聲能，從而降低了低頻混響時間，提高了戲樓音質效果。

3結語

根據(jù)天津市廣東會館和石家大院測試數(shù)據(jù)的對比分析，中國北方地區(qū)傳統(tǒng)封閉式戲樓的聲場具有以下特點：戲樓的建筑設計和室內裝飾較為精美，但針對早期反射聲的聲學設計較少，室內聲場以擴散為主，吸聲較少。兩處戲樓的中頻平均混響時間均為1 s左右，語言傳輸指數(shù)均為0.6左右，基本符合傳統(tǒng)戲曲對聲場的要求。

對中國北方封閉式戲樓混響時間和容積的關系進行了假設和驗證：通過對5處現(xiàn)存的雙層封閉式戲樓進行統(tǒng)計分析，得出其平均建筑高度為11.15 m，平均長寬比為1.40，并得到混響時間與容積關系的預測公式，預測結果與實測數(shù)據(jù)較為接近，即戲樓容積與混響時間在一定范圍內呈對數(shù)增長關系。

參考文獻：

[1]唐孝祥，徐風娟.我國建筑藝術與戲曲藝術審美共通性研究綜述[J].華南理工大學學報（社會科學版），2010（2）：40-44.

[2]王季卿.中國傳統(tǒng)戲場建筑考略之一：歷史沿革[J].同濟大學學報（自然科學版），2002（1）：27-34.

[3]薛林平.中國傳統(tǒng)劇場建筑[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009：53-56.

[4]邱凡.北京清代親王府建筑空間形態(tài)研究[D].北京：北京建筑大學，2016：37.

[5]周華斌.京都古戲樓[M].北京：海洋出版社，1993：64.