楊 陽(yáng) 任世君：中國(guó)古建聲學(xué)之美

作者：楊 陽(yáng) 任世君，分別系國(guó)家社科基金冷門絕學(xué)研究專項(xiàng)“中國(guó)古建筑設(shè)腔助聲技術(shù)的搶救性研究”負(fù)責(zé)人、山西大學(xué)音樂學(xué)院教授；山西大學(xué)科學(xué)技術(shù)史研究所博士研究生

中國(guó)古建筑中有一種特殊類型，即聲學(xué)古建筑。每每談及，世人皆以為僅有北京天壇回音壁、山西普救寺鶯鶯塔、 河南寶輪寺塔和四川大佛寺石琴這四大回音古建筑才是聲學(xué)古建筑，而更貼近古人生活的古戲臺(tái)和鐘鼓樓這兩種聲學(xué)古建筑，一直未受世人關(guān)注。

古代聲學(xué)建筑包括古塔、古戲臺(tái)、鐘鼓樓和漢唐佛寺講經(jīng)場(chǎng)等多種類型。其中，古戲臺(tái)和鐘鼓樓，其營(yíng)造的聲學(xué)目的明確，聲學(xué)功能突出，聲學(xué)技術(shù)演進(jìn)的脈絡(luò)清晰完整。從遺存數(shù)量看，金元明清戲臺(tái)全國(guó)留存萬(wàn)座有余，明清鐘鼓樓全國(guó)留存百座有余，數(shù)量相當(dāng)可觀；從聲學(xué)技術(shù)看，古戲臺(tái)和鐘鼓樓綜合利用了聲直達(dá)、反射、混響、共振以及隔聲降噪等多種技術(shù)；從聲學(xué)效應(yīng)看，古戲臺(tái)和鐘鼓樓可生成“山西唱戲陜西聽”“都城內(nèi)外，十有余里，莫不聳聽”等令人驚嘆的聲學(xué)效應(yīng)。作為古人運(yùn)用聲學(xué)原理的重要寶庫(kù)，古戲臺(tái)和鐘鼓樓等聲學(xué)古建筑的發(fā)展歷史與綜合價(jià)值，值得我們深入挖掘。

古戲臺(tái)的聲學(xué)價(jià)值

古戲臺(tái)與戲曲關(guān)系密切。在戲曲表演近千年的歷史實(shí)踐中，作為承載戲曲表演的特定聲場(chǎng)環(huán)境，古戲臺(tái)肩負(fù)著擴(kuò)聲傳聲的歷史使命，既要滿足演員“歌唱”的需求，又要滿足觀眾“聽聞”的需求，與戲曲表演共同協(xié)調(diào)著發(fā)展過程中遇到的各種觀演問題，其華麗的外形與特殊的結(jié)構(gòu)背后隱藏著獨(dú)特的聲學(xué)設(shè)計(jì)。

金元戲臺(tái)孕育了戲曲的歌唱方法及聲音風(fēng)格。金代，雜劇表演的場(chǎng)所為四面觀舞亭和大三面觀舞亭。四面觀舞亭方形臺(tái)基，四角立柱，內(nèi)頂設(shè)藻井，外頂歇山式，舞臺(tái)聲反饋構(gòu)件僅有臺(tái)頂。大三面觀舞亭是在四面觀舞亭的基礎(chǔ)上增設(shè)后山墻，舞臺(tái)聲反饋構(gòu)件為臺(tái)頂和后山墻。元代，雜劇表演的場(chǎng)所為小三面觀舞亭和一面觀舞亭。小三面觀舞亭是在大三面觀舞亭的基礎(chǔ)上，于兩側(cè)后三分之一處立柱砌墻，柱間掛設(shè)帳幔區(qū)分前后臺(tái)，舞臺(tái)聲反饋構(gòu)件為臺(tái)頂、后山墻和兩側(cè)后三分之一山墻。一面觀舞亭是在小三面觀舞亭的基礎(chǔ)上，兩側(cè)山墻完全砌筑，舞臺(tái)聲反饋構(gòu)件為臺(tái)頂、后山墻和兩側(cè)山墻。從聲學(xué)技術(shù)進(jìn)化的角度看，金元戲臺(tái)聲反射面由少變多，隔音量由小變大，聲音能量集中到正殿方向，實(shí)現(xiàn)了歷史邏輯和技術(shù)邏輯的統(tǒng)一。更為重要的是，作為中國(guó)傳統(tǒng)戲曲的原生表演聲環(huán)境，其形制不論是四面觀還是一面觀，均為半開放聲場(chǎng)，已然影響了歌者的發(fā)聲狀態(tài)、方法乃至聲音風(fēng)格，成為影響傳統(tǒng)戲曲唱法生成的重要因素。

明代，隨著換場(chǎng)需要，樂隊(duì)分成文武場(chǎng)，居于表演區(qū)兩側(cè)，戲臺(tái)的通面闊增加到12米。因追求“以大稱威”“以壯觀瞻”，新絳縣稷益廟舞庭的通面闊增加到17.7米。但此后建造的戲臺(tái)不再加寬，反而降到了14米。這是什么原因？研究結(jié)果表明，17.7米的通面闊意味著文場(chǎng)和武場(chǎng)兩聲部相距太遠(yuǎn)，文場(chǎng)聽聞板鼓指揮能產(chǎn)生47ms的聲延遲，會(huì)影響聲音的整體性和清晰度；位于舞臺(tái)中軸線上的歌者能聽到回聲，會(huì)覺得自己咬字不清楚。明代哲匠汲取新絳縣稷益廟舞庭聲效的教訓(xùn)，在其后營(yíng)建的戲臺(tái)中成功消除了延遲和回聲，比德國(guó)聲學(xué)家哈斯的相關(guān)研究早400多年。

清代戲臺(tái)創(chuàng)新性地應(yīng)用多種設(shè)腔傳聲技術(shù)，形成了卓越的聲學(xué)效應(yīng)。其設(shè)腔助聲技術(shù)，包括“臺(tái)下設(shè)洞”“墻上設(shè)甕”“臺(tái)下設(shè)甕”“后臺(tái)設(shè)洞”“臺(tái)底方形空腔”等幾種形式。譬如，山西介休源神廟明代鳴玉樓“臺(tái)下設(shè)洞”戲臺(tái)，在臺(tái)基下建造了五孔窯洞；山西汾陽(yáng)龍?zhí)鞆R清代“墻上設(shè)甕”戲臺(tái)，在表演區(qū)兩側(cè)山墻上各嵌設(shè)了七個(gè)陶甕；山西平遙超山廟清代“后臺(tái)設(shè)洞”戲臺(tái)，在后臺(tái)建造了“卅字形”窯洞；山西平遙真武廟清代“后臺(tái)設(shè)洞”戲臺(tái)，在后臺(tái)建造了“開字形”窯洞；陜西米脂縣李自成行宮清代“臺(tái)下設(shè)甕”戲臺(tái)，在“臺(tái)基下埋有瓷缸數(shù)十個(gè)”；北京故宮暢音閣清代大戲樓臺(tái)基下挖井，井內(nèi)柱形空腔可擴(kuò)聲。正是這些設(shè)腔古戲臺(tái)，在特定聲場(chǎng)環(huán)境下，生成了“戲臺(tái)唱戲不費(fèi)力”“阮莊唱戲普洞聽”等卓越的聲學(xué)效應(yīng)。研究結(jié)果表明，汾陽(yáng)縣龍?zhí)鞆R古戲臺(tái)聲甕的固有頻率，能引發(fā)山西蒲州梆子戲調(diào)式的骨干音或色彩音共鳴；“后臺(tái)設(shè)洞”古戲臺(tái)窯洞腔體亦能放大山西中路梆子調(diào)式的骨干音和色彩音。由此足見，部分設(shè)腔古戲臺(tái)不僅可“助聲”“助音”，甚至還可“助調(diào)”“助樂”。

鐘鼓樓及其聲傳遠(yuǎn)機(jī)理

鐘鼓之聲可做音樂，亦可做指揮軍隊(duì)進(jìn)退或節(jié)制民眾作息的聲音信號(hào)。鐘鼓聲在行軍打仗中作為節(jié)制軍隊(duì)進(jìn)退的信號(hào)始于戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，《荀子·議兵》載，“聞鼓聲而進(jìn)，聞金聲而退”。鐘鼓聲在城市中作為節(jié)制民眾作息的信號(hào)始于東漢，崔寔《政論》載，“鐘鳴漏盡，洛陽(yáng)城中不得有行者”，東漢蔡邕《獨(dú)斷》載，“鼓以動(dòng)眾，鐘以止眾。故夜漏盡，鼓鳴則起；晝漏盡，鐘鳴則息也”。

鐘鼓樓何時(shí)在城市中出現(xiàn)？又是何時(shí)設(shè)于城市的中軸線上？城市建有鼓樓，至遲于東漢，四川省成都市新繁鎮(zhèn)漢代市肆畫像磚和河北省安平縣東漢墓壁畫可證。城市鐘鼓樓并設(shè)，或始于北魏，時(shí)稱“旗亭”�！堵尻�(yáng)伽藍(lán)記》載：“（洛）陽(yáng)渠北有建陽(yáng)里，里內(nèi)有土臺(tái)，高三丈，上作二精舍。趙逸云：此臺(tái)是中朝時(shí)旗亭也。上有二層樓，懸鼓擊之以罷市。有鐘一口，撞之，聞五十里。”

寺廟之內(nèi)建造鐘樓，始于魏晉南北朝時(shí)期。唐代，鐘樓與塔、藏經(jīng)樓相對(duì)而建，稱為“東鐘西藏”。譬如，河北正定開元寺鐘樓，與塔對(duì)設(shè)；蘇州寒山寺鐘樓，與藏經(jīng)樓對(duì)設(shè)。《大相國(guó)寺碑銘》載：“百工麇至，眾材山積。岳立正殿，翼舒長(zhǎng)廊。左鐘曰樓，右經(jīng)曰藏�！泵鞔�，鐘樓和鼓樓在寺廟內(nèi)對(duì)設(shè)，其實(shí)例參見晉祠鐘鼓樓和平遙雙林寺鐘鼓樓等。

鐘鼓樓建于京城中軸線上，始于元代�！对�一統(tǒng)志》載：“至元九年（1272年）二月，改號(hào)大都，遷居民以實(shí)之，建鐘鼓樓于城中�！薄段鼋蛑尽芬噍d：“鐘樓京師北省東，鼓樓北，至元中建，閣四阿，檐三重，懸鐘于上，聲遠(yuǎn)愈聞之�！�

關(guān)于鐘聲的傳遠(yuǎn)效應(yīng)，早在東漢時(shí)期的洛陽(yáng)就有“撞之，聞五十里”的聲效，而唐詩(shī)《楓橋夜泊》之“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船”更是讓鐘聲的傳遠(yuǎn)聲效家喻戶曉。

在以鐘聲為信號(hào)的古代，聲效較為突出的遺存以北京鐘樓和山西五臺(tái)山顯通寺鐘樓為代表。北京鐘樓于乾隆年間重建，有“都城內(nèi)外，十有余里，莫不聳聽”的聲學(xué)效應(yīng)，可使皇家“以時(shí)出治”，全城百姓“作息以時(shí)”。北京鐘樓鐘聲之所以能傳遠(yuǎn)，與其鑄造于永樂十八年的圓柱形青銅古鐘的聲學(xué)性能密切相關(guān)，更與其鐘樓“拔地切云”的“身高”以及“穹窿四際”的耦合樓腔直接相關(guān)。鐘樓的耦合樓腔由二層頂部拱券空腔、垂直柱形空腔（“天井”）和底層十字交叉窯洞空腔三個(gè)部分組成，猶如人體的頭腔、咽腔和胸腔的耦合，可有效放大鐘聲，助其傳遠(yuǎn)。

五臺(tái)山顯通寺鐘樓的鐘聲，為臺(tái)懷鎮(zhèn)與五個(gè)臺(tái)頂僧眾聯(lián)系的重要方式。顯通寺的鐘聲作為聯(lián)系的聲信號(hào)，可傳至五個(gè)臺(tái)頂?shù)乃聫R。由顯通寺鐘樓的形制結(jié)構(gòu)可知，重達(dá)9999斤的明代永樂大鐘懸于鐘樓二層，其下是一個(gè)方形空腔，亦可助聲傳遠(yuǎn)。此外，山西平遙雙林寺鐘樓、河南洛陽(yáng)關(guān)林廟鐘樓底層，皆為方形空腔，雖聲效難及北京鐘樓和五臺(tái)山顯通寺鐘樓，但均采用了類似技術(shù)。

使用“地下通道”傳聲的蘇巴什佛寺講經(jīng)場(chǎng)

蘇巴什佛寺作為絲綢之路的重要節(jié)點(diǎn)，其使用的“地下通道”腔體助聲技術(shù)亦可詮釋中西文明互鑒的意義。當(dāng)時(shí)，唐玄奘途經(jīng)吐魯番高昌古城和塔什庫(kù)爾干縣的石頭城等地去往西天取經(jīng)，曾途經(jīng)龜茲古國(guó)在蘇巴什佛寺為眾僧講經(jīng)說法。在沒有電聲設(shè)備助聲的條件下，古人是如何讓“數(shù)千僧眾，皆可聽聞”的？

蘇巴什佛寺遺址作為龜茲古國(guó)的國(guó)寺，在西域五國(guó)中體量最大，自然也是古代絲綢之路上高僧大德宣講佛教經(jīng)文的主要場(chǎng)所�！懊�蓋諸國(guó)”的鳩摩羅什曾在此講解大乘經(jīng)，其時(shí)龜茲古國(guó)僧眾有一萬(wàn)余人；玄奘因“凌山雪路未開”，曾在龜茲駐足兩月有余，其時(shí)龜茲古國(guó)僧眾有五千余人。文獻(xiàn)雖未明確記載玄奘在蘇巴什佛寺講經(jīng)時(shí)聽法僧眾的具體數(shù)量，但從龜茲古國(guó)僧眾的總數(shù)、蘇巴什佛寺的地位和規(guī)模等事實(shí)推測(cè)，至少應(yīng)有千余僧眾在此同時(shí)聽聞玄奘講經(jīng)。

使用探地雷達(dá)和高密度電法的測(cè)量分析結(jié)果表明，在蘇巴什佛寺西寺古城遺址距離地面深約1.5米至2米處，建有寬約2米（高度未知）、總長(zhǎng)約400米的十條通道，貫通正殿、講經(jīng)場(chǎng)及兩側(cè)僧房。其中六條通道呈東西向分布，四條通道呈南北向分布，五條通道以西側(cè)圍墻處講經(jīng)場(chǎng)的中間位置為匯集點(diǎn)。十條幾乎互聯(lián)的通道，本質(zhì)上是相互耦合的窯洞空腔，或可助力鳩摩羅什和玄奘講經(jīng)聲的清晰度和傳遠(yuǎn)性。

有趣的是，法國(guó)努瓦永大教堂，其唱詩(shī)班所處位置的正下方也設(shè)有一窯洞助聲室，能助力唱詩(shī)班的歌唱。該窯洞助聲室長(zhǎng)3.5米，寬4.5米，拱頂高3.5米，墻壁上還嵌設(shè)了64個(gè)陶土制作的聲甕。從設(shè)腔位置和聲學(xué)原理看，其空腔傳聲技術(shù)與蘇巴什佛寺遺址類似；從墻壁上設(shè)甕技術(shù)看，與山西汾陽(yáng)龍?zhí)鞆R設(shè)甕技術(shù)類似；從建造時(shí)間看，蘇巴什佛寺比努瓦永大教堂早了700余年。

總之，中國(guó)古代聲學(xué)技術(shù)歷史悠久，中國(guó)古代建筑聲學(xué)文化博大精深。加強(qiáng)中國(guó)聲學(xué)古建筑的體系化研究，可提升其科學(xué)價(jià)值，促進(jìn)其科學(xué)保護(hù)，豐富傳統(tǒng)文化的科學(xué)內(nèi)涵，賦能文旅產(chǎn)業(yè)發(fā)展，亦可為當(dāng)代綠色建筑的自然聲設(shè)計(jì)提供理論參考。更為重要的是，古戲臺(tái)原生表演聲環(huán)境及其聲學(xué)技術(shù)的演進(jìn)研究，奠定了中華戲曲與其表演聲環(huán)境自主知識(shí)體系的基礎(chǔ)。