揭开古建筑的声学奥秘(延续历史文脉,探索古
发布时间:2025-10-24 11:26
望着直指天空的飞檐斗拱,捧着青砖黑瓦定下时间……从山西古戏台的声学智慧,到徽州土木金石独乐文中精美的防火设计。每一个飞檐都体现了中华伟大传统文化的独特构思,每根柱子都蕴藏着远古先民的建筑智慧。
即日起,本版推出“延续历史文脉,探寻古建筑智慧”系列报道,走进太行山褶皱深处、皖南水乡庭院、华北木构建筑,记录专家和团队揭开古建筑背后秘密的故事。
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传记
杨洋,1978年出生,山西太原人。科学史研究所教授、博士生导师山西大学科技与音乐学院。国家社科基金古建筑声学专项研究项目首席专家。 2017年启动钟鼓楼声学研究,2023年开展声环境研究的原始演出,2025年牵头制定中国传统舞台声学测量术语和测量指标。
“啪……”山西省介休市后土寺古戏台后台,山西大学教授杨阳拍了拍手,然后走到“凸”的前台,再次拍手,听听两次声反馈的强度。这十多年来,他一直有参观该地区古建筑的习惯。
北京天坛回音廊、钟楼、山西永济市普救寺盈盈塔……声学古建筑是古建筑的特殊类型之一,包括古塔、古戏台、钟鼓楼等戏台、墙壁上的瓮、背景上的洞,形成尊、共鸣、隔音降噪等作用,达到“十余里之外,人人有感”的声学效果。
然而,这些技术几乎没有历史记载,只是在人们之间口口相传。 18年来,杨洋对3000多座古建筑进行了实地考察,希望通过他的研究,将古人关于失落于历史中的建筑的智慧介绍给今天的人们。
实地探访揭秘“晋戏·陕西听”的声学原理
山西省临县碛口古镇,一座重檐灰瓦的山门下,坐落着黑龙寺的古戏台,里面有一座戏台。三团演唱晋剧《打金枝》。以前没有音响设备的时候,观众怎么能清楚地听到舞台上的声音呢?
2012年,杨洋来到碛口黑龙寺山门戏台考察。现存完整的十七孔窑洞一处,半孔窑洞两处。据当地村民介绍,这个舞台非比寻常——洞内外音响效果不同,演员唱歌毫不费力,还能达到“唱晋、听秦”的效果。
洞内和洞外的音效有何不同?杨阳敲起锣鼓,模仿上午10点、晚上8点唱戏时的锣鼓声,在寺庙和碛口镇各个点试听效果,并用声学分析仪测量声音,分析音频。
他发现舞台的内屋顶和后山墙可以形成一个声罩,将声音传送到舞台上。声音从戏台传到寺庙,然后大雄宝殿和其他寺庙建筑的声音反射回庭院,传送到平台下的窑洞。台下大大小小的房间和山洞里,杨洋都能听到和院子里、站着的声音不一样的声音。洞内的声音质量发生了变化,洞外的声音比以往更加清晰。作为“天然的说话者”,穴居人会产生不同声音的高低共鸣,增强声音的音质。
如何达到“山西唱戏、陕西听”的效果?当地村民的一句俗话——“吃梁里的空气”给了杨阳一个想法。黑龙寺位于卧虎山中心。凸脊处风力较大,寺前无高大建筑物,也无吸音现象。声音在晋陕峡谷中顺着风传播。有岩石海滩在整个峡谷中,空气、岩石和水等吸声系数较低的介质都适合声音传播。于是,远处的歌声和戏曲声尖叫着穿过峡谷,传到了对岸的陕西村庄。
“古戏台的造型和结构设计考虑到了演出视听效果的需要,是建筑技术和声学技术的融合,这是古人的建造智慧。要探究其中的奥秘,必须对科技史、音乐、建筑、声学等学科有一定的了解,还要对场地有一定的了解。黑龙庙的古戏台,我去了8次。”
实验验证提高研究方法的科学质量
2017年,杨阳带队考察山西省高平市二郎庙古相。修复并添加后2008年,古相山墙形成侧景。 “单面观的造型是宋金元茶台声学演变的最后一个节点。二郎庙始建于金代。”杨阳表示,二郎庙古戏台单面观的造型改变了原有的声学特征,来源于不恰当的文化安排规划。
杨阳深知研究的紧迫性:“对古建筑声学研究的缺乏,影响了现代人对古建筑结构的认识。一些古戏台的布置仅根据其外观,没有考虑对其声学功能的保护。”
保护科学离不开科学研究方法,需要实地测量和实验室模拟研究方法相结合。
研究舞台上的“墙上的瓮”时,瓮测量且分析方法不确定。杨洋回忆起自己从小学习小提琴的经历:“既然乐器的形状不同,会影响声音和扩音效果,那么古代舞台上也存在同样的原理吗?”于是杨阳进行了现场测量,利用舞台上的瓮作为小提琴共鸣箱进行声学测量。原址附近的空地上放置了几个陶瓮,并在距瓮口0.2米处放置了测量麦克风和声学分析仪。播放扫频信号后,测量锅瓮腔振动的声音频率,证明瓮具有助声效果。
仅根据现场测量,不能排除许多变量的影响:在某些地方,平台的顶部影响较大,而在其他地方,侧壁的影响较大。杨阳决定介绍研究成果实验室模拟方法。
山西大学中国古代舞台声学实验室,博士学生翟晓朵正靠在电脑前,将古舞台“八”字形音墙的三维数据“打包”,导入专业软件中,测量“八”字形音墙的镜像系数和声学特性。经过对比不同的数据,他发现舞台的整体传声效果在倾斜角度为45-60度时最好,并且八字音有一个峰值。
“今年,我们还计划将古建筑模型中的古代比例舞台和钟声带回来,放置在全(半)消声室中,对各种建筑构件进行声学测量,实验结果将在模拟实验中得到验证,进一步提高研究方法的科学性,力争为人们提供更多的科学依据。”组织更多祖先建筑的解决方案。”杨阳说。
多学科融合阐释我国声学古建筑的独特之美
走过介休市后土寺大院,迎面就是一座建于明代的古戏台。双檐山顶覆黄绿色琉璃瓦,两翼交错。舞台顶部的黄色、绿色和红色的栏杆和宝塔在中午时分在下面闪闪发光。
在杨阳看来,影响中国古代剧场声学效果的因素之一就是原有的演出音响环境。他走到八字音墙面前,说道:“你看,八字音墙就像一个大喇叭,将两侧原本发出的声音能量全部反射给观众,这项技术在古代戏院中很早就使用了。”
1953年,中国科学院院士、研究员唐定远中国科学院上海技术物理研究所的阿切尔研究了北京天坛回音壁的声学特性,开启了我国古建筑声学的研究。三十三年后,山西大学科学技术史研究所教授高策继续唐定远院士的研究,揭开了普救寺迎婴塔“普救蟾蜍音”效应之谜。杨阳是高策的学生,古建筑声学研究的接力棒落到了他的手里。
“古代人们使用的声学技术经历了一个从复杂到简单的过程,这是很有我国特色的。但古代剧场声学研究的测量和评价标准往往采用国外音乐会的指标和方法,一些古代声学特征和审美偏好很难来表达。”杨洋说道。
构建中国特色古建筑学科体系要走多远?
杨洋认为,“必须两条腿走路”。 《One Leg》解释了各种声音辅助技术的原理。中国古代剧场半开放声场发展起来的音响辅助技术或许体现了中国独特的场域创作的独特性。
声环境研究绩效是“第二条腿”。杨阳认为,戏曲和古代舞台有联系,但戏曲表演研究和古代舞台研究“部分方式”。 2023年,他带领团队从文、理、艺、工等多学科融合的角度开始对古舞台声环境的原始表演进行研究,搭建了古舞台研究与传统戏曲研究之间的桥梁。
今年,中国声学学会批准杨阳主持制定了传统剧场声学测量指标标准。 “未来,我们将继续扎根大地,诠释我国古建筑的独特之美,赋予古建筑新的活力。”杨阳说。
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古代声音建筑研究了什么以及如何研究的?
古建筑声学是研究中国传统声学和指控建筑的科学。它是一门新兴的交叉学科,其研究对象包括古塔、古戏台、钟鼓楼、古桥等声学建筑。它还涉及乐器声学、歌唱声学、表演声环境、古代声学文化等。旨在探索不同类型声学建筑的技术相互作用,揭示戏曲表演与古代舞台表演环境的声学关系s。
在研究方法上,古建筑声学以文献查阅和实地调查为基础。从技术、艺术、历史等多个维度,对研究对象进行几何考察、声学测量、仿真建模、原理分析、文献研究等多重相互验证,挖掘声学古建筑的科学价值,提升其历史价值和文物价值。
《人民日报》(2025年10月23日第07页)