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古代建筑声学实践

发表时间:2021-07-16 11:20

有关建筑声学的记载最早见于公元前世纪,罗马建 筑师维特鲁威所写的《建筑十书。书中记述了古希腊剧场中的音响调节方法如利用共鸣缸和反射面以增加演出的音蚕,使用吸收低频声的共振器,用以改善剧场的声音效果。但是自从罗马帝国被推翻后,中世纪建造的唯厅堂 型式就是教堂,中世纪承继了封闭空间声学的知识, 采用大的内部空间和吸声系数低的墙面,以产生长混响声,但因混响时间过长,可辨度较差,反而造成神秘的宗教气氛。中世纪后期的另一种厅堂建筑为会议室。这种同时提供司法、立法、社会活动用的会议 室,在十一世纪时主要在意大利、德国等地兴建。

    


十六世纪中叶,英国的卖艺艺人利用旅馆中圆形、方形或八边形的天庭院作为演出的舞台。继希腊的露天剧场后,这种布置方式使观众和演员的距离缩减了不少,同时为当时建造的天舞台(或伸展式舞台)提供了设计模式。



奥林匹克剧场( Teatro Olimpico) , 意大利文艺复兴时期的剧场1580 -1585年建于维晋寨,可容纳3000个观众席该剧院的设计由观众的吸音和戏院内华丽的表面装饰所起的作用,使剧院的混响时间控制较为适当,声能的分布也较均匀,所以观众听到的音质没有显著的缺陷。马蹄形歌剧院也于此时发展,较大的舞台和舞台建筑以及环形包厢、台阶式席位排列接近顶棚,这种歌剧院利用观众席面积大量吸收声音,使混响声音较短。


我国至少在汉代已经建成了世界上最早的物理实验室声学实验室。据《后汉书·律历志》介绍,“候气之法,为室三重,户闭,涂衅必周,密布堤绳。室中以木为案,每律各,内库外高,从其方位,加律其上,以霞草灰抑其内端,案历而候之。北齐数学家信都芳在其《乐书注》图法中,还详细说明了三重律室的结构布局。三重室者,外室南户, 次室北户, 中室南户。室皆上圆下方。各闭使密。勿得来,风外室之内,以布漫之,复以堤缕之。次室、中室亦然。通壁三重,杨子谓之'九闭'",这样的律室结构如图所示。同时,他还阐述了设计这样三重室的目的:如此作,为令微风不起,纤尘不形,清静闲居,外无声振。即为了排除外界其他各种因素引起的空气流动及声振等干扰,也就是要求有非常好的隔声、隔振性能,而三重律室确实可以满足这种需求。这说明当时已有了隔声室与消声室。以上提到的室三重类似于今天的双层隔墙,而中间密布堤绳"'类似现在多孔吸声材料,这种隔声加吸声设计的隔声室,完全可以和现代隔音室相美。

      


虽然中国古代没有现代意义的建筑声学,但是聪明智慧的中国人仍然掌握着诸多建筑声学知识。明代《长物志》记载,琴师为了增强演奏效果,地下埋大缸,缸里还放口铜钟,形成特大共鸣箱。明永乐皇帝朱棣还是燕王的时候,为了日后起兵夺权,在后花园秘密建地下室私铸兵器为防止声音外传泄密,其谋臣姚广孝采用在墙壁上埋入大量的开口向室内的瓮罐进行吸声降噪,翁起到了亥姆霍兹共振吸收器的作用。



在我国古代,智慧高超的工匠们在长期的实践中积累了丰富的经验,掌握了声学与建筑的关系,并别具匠心地将音乐融入建筑中,创造了如天坛回音壁、天心    石、三音石、蛙音塔、大佛寺石琴等奇妙的音响建筑。





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