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作者簡介

徐亞英

建築聲學家徐亞英,徐氏建築聲學事物所(XU Acoustic)創辦人,特別擅長文化建築(如演奏廳、音樂廳、歌劇院、音樂藝術學院等)的聲學設計與噪音控制。創立至今已有超過五十年的建築聲學設計經驗,與世界重要建築師如貝聿銘、法蘭克蓋瑞(Frank Gehry)、波宗巴克(Christian de Portzamparc)、波菲爾(Ricardo Bonfill)等皆有合作經驗,參與過的建築聲學設計作品遍布全球。
廖倩慧

古典音樂樂評人,曾任城邦音樂雜誌樂評主筆。著有《境‧會‧元‧勻:許博允回憶錄》。

築音賦聲

 常言「建築是凝固的音樂」, 那麼在樂音中,我們如何看見建築的存在?

【博客來選書】

一本集結國際知名建築聲學家徐亞英五十多年來的建築聲學設計書,
綜覽文化建築、娛樂建築範疇,收錄超過二十件重要建築聲學設計案例

什麼是「建築聲學」?

在這個以令人眼花撩亂的視覺訊息世界中,人們常常忘了從聽覺感知世界,遠比視覺接收訊息要更為快速、直觀。而在以音樂欣賞為主的文化建築--如歌劇院、音樂廳、表演廳等類型中,在建築設計的基礎上,往往還需要建築聲學家的巧手,來打造空間中的聲學涵構。

本書從聲學家徐亞英五十多來的聲學設計工作出發,深入至今仍然少有人剖析的建築聲學領域。以「淺談聲學」為開端,到徐亞英所經手過大小型設計案,細數在建築聲學設計中其中所面臨的各種挑戰、解決的方法和靈感;本書亦書及徐亞英與貝聿銘、波菲爾、波宗巴克、伊弗‧利翁等世界各知名建築師之間的工作關係與長年友誼,讓人透徹了解從聲學來定義一座建築,不只除了需物理性的前置分析,考量鋼材、混凝土、木材等組合,更需要透過點、線、面的空間,更需以美學、心理學為出發點,才能開啟建築與人類感官心靈間的對話。

聲學家以聲音的構築介入建築空間,一面處理空間中的留白寂靜,另一面也以體積、形狀和材料為手段,駕馭著無形、無色、即生即滅的聲波,塑造出一個有功能性的音場,把灰色地帶留給殘響,成就出一個激盪靈魂的聲音場所。

本書收錄台灣最大規模表演廳「衛武營藝術文化中心」、盧森堡愛樂大廳、巴黎音樂城、巴西里約熱內盧藝術城、卡薩布蘭家劇院、羅馬會議中心、歐納西斯文化中心等充滿歷史與地域脈絡的文化建築,從基地所在,到形狀、材質、舞台構造與觀眾席配置,在在都充滿聲學考量的細節。本書將細剖其中奧秘,揭開「建築聲學」的面貌。

衛武營演藝中心

文化建築的101

文化建築的101 ――衛武營演藝中心
古典建築與古典聲學之間――與西班牙建築師波菲爾的合作
現代幾何中的聲響微世界――與法國建築師利翁的多年默契
從兩個蘇州到全世界――建築巨擘貝聿銘與徐亞英

導讀

淺談聲學(摘錄)

何謂建築聲學?

建築聲學,之於一般人聽來總艱澀難以理解。簡單來說,建築聲學包括了「噪音隔絕」與「室內聲學」兩大部分。

當一個入射聲波碰到牆或者天花板等界面時,其能量可以被分解為「被吸收的聲能」、「反射聲」以及「透射聲」(即,傳到隔壁的聲音)三種。其中,前兩項是室內聲學的範疇,而透射聲的部分則是屬於隔音的範疇。

「大家能在劇院或音樂廳領略音樂的美好,是由於擾人噪音被隔絕在外,而美好的樂音留在空間裡,這就是室內聲學。首先是隔音,要用堅實厚重的材料隔掉噪音; 另一是用裝修材料來控制室內反射聲及吸音。隔音和吸音是兩個不同的概念,不可混淆,就像下雨天要穿雨衣,而冬天要保暖就要穿毛大衣一樣。﹂徐亞英在課堂上總以淺顯易懂且貼近日常生活的案例,幽默說明複雜的聲學原理,經常博得學生們會心一笑。

一般性的建築聲學,是透過聲波傳輸的物理條件和處理方法,讓室內具有良好聽音條件。另一方面,針對以空氣或建築結構振動作為傳播媒介的噪音、以及外界噪音等,控制方式多以隔音或隔振方式處理。

本書的內容暫且不論及複雜的隔音問題,而是主要將重點放在文化及娛樂建築室內的聲學處理,特別是就如何讓音樂廳、歌劇院能擁有清晰、優美的聲音傳導,乃至於博物館建築中如何控制不讓人聲成為室內的干擾等,在這方面,控制室內聲音的反射與吸音甚為重要。依據建築類型、用途不同,從小型的一般住家中的家庭劇院、商業用途的辦公室、中型劇院,到大型的音樂廳、歌劇院、博物館、體育館場、甚至機場等,也有不同的聲學要求。本書也將以不同類型建築的案例來說明不同空間的音響需求。

說到聲音的反射特性與規律,其實比較簡單:即「入射角=反射角」。這依特性即可用來解釋北京知名「回聲壁」的傳說。

古老的北京天壇是旅客必遊之地,不少旅遊書籍都大肆強調天壇著名的圓形「回音壁」是一個流傳已久的聲學奇蹟,是中國古人建築與聲學智慧的結晶。

徐亞英指出,天壇回音壁的設計建造於十五世紀,來自《易經》八卦所推演出的天地運行圖之「天圓地方」。據其義,圓形天壇位於北京市的南方,而方正的「地壇」則位在北京的北邊。

當人在天壇直徑六十五公尺的圓形回音壁牆邊輕輕講話,他人可在很遠的另一端牆邊聽到,這純屬聲學上的「溜邊反射」所產生的物理現象。此聲學現象與「天是圓的」的古老傳說不謀而合但其效應純屬巧合,並不是古人的高超特殊的聲學設計。

而當室內進行演出活動時,由於各個界面(天花板、牆面、地板等)形成了一個封閉的空間,就會陸續產生複雜的聲反射。如本頁下方示意圖中可看出,坐在室內右側的聽眾(Receiver)最先收道直達聲,然後陸續收到一次與多次的反射聲。接著,來自四面八方逐漸衰弱的反射聲形成了「殘響」衰減過程。

建築師與聲學家就是根據這樣一個聲音反射的自然規律,把室內空間視為「樂器」來設計,讓裡頭人們彼此談話的語言能聽得清楚,而迴盪在空間中的音樂則能更加優美。

音樂廳中的建築聲學

聽眾靜坐在封閉的音樂廳殿堂內,當舞台上發出的第一個聲響,便啟動了連續立體的組合性聲波。聲波如光線,一旦啟動,就如同一個複雜的物理運動開始作用。聲學家要修練到何等程度,才能駕馭這既具複雜性與豐富性,卻又無形的聲能呢?這便是建築聲學家的專業工作。

設計一個表演廳堂,必須瞭解發聲源的性質與傳播方向。從單一的人聲獨唱、樂器獨奏或合唱合奏時,單獨或交疊的聲學特性,樂器因材料和音域不同,所發出聲波的波形因有不同的尺度比例,引導出不同聲波的指性向性及運動形式,也產生不同的波型輪廓擺線與擺盪。德國學者梅耶教授(Jürgen Meyer)多年來便研究、測試不同樂器和人聲的發聲「指向性」。知道了聲源的指向性,聲學家和建築師就可以遵循樂隊的總體「指向性」來安排觀眾席的位置,設計天花和側牆的角度等等。

當聲波碰撞到空間形狀、材料、或人體,也會產生各種反射、折射、衍射、吸收、擴散等物理變化;這會致使聲波在有限的空間裡結合互疊混合後產生改變,與空間內的各種機制進行交替互動。

作為一位建築聲學家,為了讓建築成為可發聲音的場所,往往以建築空間為媒介材料,視音樂廳和歌劇院為一件超大型樂器的本質,為之建置一個聲波秩序整建的機制。

──如何讓音樂家與表演者在限定的空間場所,將靈魂表意的聲音,深植觀眾記憶中?

──如何將讓鋼琴家圓潤音色得以真實發散?如何將小提琴如絲綢光澤的高詠與大提琴的濃愁低吟,或是單簧管晦暗不明音色的曖昧,小喇叭豐盛的亢奮等精確地傳送?

──交響樂中含富多種聲形的能量,如何能夠如實傳遞?如何用獨特的方式捕捉音樂家的靈魂,將音樂中難以言喻的感受,撼動觀眾的心靈?

──如何讓聲波的振動不會隨着廉幕落下,燈光熄滅而消逝,讓音樂的發聲激發他人種種情緒與思考,以及將感受的印象注入人心?

一個表演藝術空間的靈魂與調性,皆是由調整殘響時間與聲學品質決定,其相關細節處處都是關鍵。在建築師的理解和密切配合下,聲學家的任務便是創造理想的殘響時間與臨場感,賦予過去、現在、未來的音樂一個真實的場所。

要讓建築與發聲聲源完美地融合、再重整聲波的秩序使之傳達到觀眾耳中,聲學家就是這個關鍵推手。聲學家既以音樂建造建築,也讓建築重塑音樂。

在用自然音源演出的音樂廳或劇院中,經常隱藏這樣一個聲學現象:劇院或音樂廳堂正中央的觀眾席,是視線最佳、票價最高的貴賓席區,卻同時也是聽不清楚說唱內容的聲學死區,坐在其中聽到的音質是又弱又乾。相反地,經濟力較低的年輕學生們,購買的雖然是票價低廉、又遠又高的後包廂,也看不清舞台細節,卻能收到從天花和側牆來的反射聲,聽到的聲音既清晰又飽滿,其美妙足以令人閉眼陶醉其中。

這原因在於,早期劇院設計的側牆呈「扇形」平面,包括舞台開口的天花板也敞開呈三十度的側牆角度,如此一來,聲波都溜邊地反射到劇院的後部,傳不到觀眾池座中央,使得貴賓席成了無法獲得直達聲後五十毫秒內反射反射聲波的「死區」。這種早期建的設計失誤,在八十年代起逐漸引起注意,因此近年來在新建的劇院與音樂廳,聲學界與建築師開始注重起這個聲學瑕疵的問題。