萨宾和他对建筑声学的研究

剧场及音乐厅需要专业的声学设计

剧场，作为最复杂的建筑类型，它的变化成为了社会乃至时代的缩影。

早期的剧院设计受限于乐队、场地的规模，将大量的精力投注于剧院的结构，并没有专业的声学设计。建筑设计师们更将声音想像成一条条笔直的“声线”，通过厅堂壁面的复杂结构，使其跳跃前行，终达人耳。然而，这样的设计带来的提升却非常有限。直到 1838 年，苏格兰工程师卢萨尔（John Scott Russell）发明了沿用至今的“等响曲线”（isacoustic curve）：如果要让表演者看到每位观众的头与肩，那么座位上升方式就不可能是当时流行的斜直线，而是一条斜率变化的曲线。虽然其原本目的在于改善观众的视角，却反而“顺便”提供了上佳的声音直达通道，音质也大为改观。

尽管如此，此时的建筑声学还只是处于比较直观和简单的探索阶段。虽然在19世纪下半叶，欧洲建起了不少音质极佳的音乐厅，如维也纳大音乐厅、莱比锡新音乐厅和阿姆斯特丹音乐厅等都被音乐行家认定为最好的音乐厅，殊不知它们的成功也并非在声学上杰出的设计，而是在误打误撞中成为了自然筛选的胜者。

现代厅堂声学的真正奠基者，是美国哈佛大学物理系的助理教授萨宾（Wallace Clement Sabine )。1895年，哈佛筹办的福格艺术博物馆刚刚落成就发现了大问题：主演讲厅的音响效果相当糟糕，甚至没人能听清楚台上在讲些什么。这显然不是演讲本身的问题，症结在于声学设计上的缺陷。

向来高高在上的哈佛决定把这只烫手山芋交给时年27岁的萨宾，当时哈佛物理系最为年轻的助教。萨宾虽然在教学上颇受学生的爱戴，但在研究上却了无成就。不过，却已慢慢显露出对问题的机敏反应以及其独有的科学韵律。

他注意到，当任何人在这一厅堂中讲话，都会有长达数秒的回响。即演讲者的声音先直达耳际，而后，同样声音又如排着队般，向你潮涌而来——这些被“复制”的回声来自于讲厅各个壁面的强烈反射。于是萨宾用手边极为有限的资源开始了定量分析：一只秒表、一架便携式管风琴以及几位训练有素的学生。值得庆幸的是，在校长的帮助下他申请到了长期借用哈佛大学桑德斯剧院坐垫的权利——桑德斯剧院的结构虽与福格博物馆类似，却被公认有着非常好的听觉体验，更明显的区别在于，它的每个座位都被套上了一副坐垫。为了避开演讲厅白天的教学课程以及环境噪声，一切实验都被安排在了午夜。实验不间断地重复进行，方法近乎简单：把桑德斯的坐垫移到福格演讲厅里做声学比较。于是人们在之后的持续多年中，每天半夜见到一群奇怪的家伙，背着大堆的垫子往返于桑德斯和福格之间，又在凌晨将坐垫完整地装回桑德斯。

1898年秋天，萨宾初步完成了自己的实验。他指出，声音亦是一种能量，在封闭式环境中，声线的指向并没有那么关键，重要的是混响的时间：当乐器停止发音后，声音并不马上消失，而是伴随余音持续衰减（声学上把声音衰减60dB 的时间称为混响时间，约百万分之一倍，声学使用指数标度，衰减 3dB 即二分之一）。混响时间太短会使声音变得干涩，太长则会使音乐失去清晰的线条，两者都不利于听感。实践表明，适合乐队演奏的音乐厅，混响时间应在 1.5 到 2 秒之间，演讲厅则更短。并且给出了一个简短的公式，可准确的计算出空间内的混响时间。也就是这个公式的诞生，催生了日后一个新的分支学科：建筑声学。这一公式也最终被命名为萨宾公式，成为了室内声学至今都无法超越的魔咒。

萨宾从实验中得知，福格演讲厅的混响时间高达5.5秒，正常语速下听众需接受每秒 12-15 词（包括回响）。它所需要的，是对反射声的准确吸收。于是在他的指导下，大厅更换了地毯、坐垫的面料，四壁新贴上了少见的毛毡装饰面，而这极具特色的解决方式更成为了福格大厅流传至今的标志性特色。

由于此次音质补救的巨大成功，萨宾在这一年被聘为波士顿交响乐团的声学顾问，并被要求与建筑师米德和怀特合作设计一座新的音乐厅——波士顿交响音乐厅。这是第一座在建造前就进行声学设计的剧院类建筑，蓝本为当时欧洲公认最好的莱比锡音乐厅，但设计席位达到了史无前例的2600 人，比莱比锡还高出 70%。在精确的设计与建造后，满场的混响时间居然达到了 1.8 秒的最佳值。但到使用时，却跌破了大家的满心期望——音质平平，更了无生趣。萨宾的理论被现实击垮了，他的论文无人问津，学术再次成为软肋，并委身助理教授位置不前。

时代的车轮再次碾动向前，小编制乐队随着交响乐的发展逐步被大编制所代替，舞台规模日趋升级，波士顿音乐厅的音质竟一步步获得了越来越高的认可——当剧场终于宾朋坐满、锣鼓齐鸣，萨宾的公式也终于满足了他所设定的初始条件——但不知此时，这位远在天国的忧郁帅哥是否能露出欣慰的笑容？