"殘響度" 與 "集會堂"
資料來源:家慶工程資訊室. 編輯:陳保羅
對於一個愛樂者來講，置身於設計良好的演奏廳內聆聽一場幾近於原音傳送的音樂會，是最高尚的享受:
而演奏者本身，站在藝術的崗位上，透過完善精確的空間設計，清晰的將自己的音樂演奏無遺憾的傳送給聽
眾，是演奏者最大的願望。藝術與科學的結晶，可造就舉世無匹的音效果。本文願就如何協調空間之條件，
以使集會堂發揮「傳送原因」的基本功能，能提供各種理論和實驗報告。
音與音響的關係
旋律(Melody)、節奏(Tempo)、和聲(Harmony)，是音樂得三要素。聲音經過這三項理論處理之後，原本單
純的聲音，就成了悅耳的音樂(Music)，所以，音樂乃是一種在嚴格規律下處理而成的聲音。
集會堂舞台上，不論是由四支大、中、小提琴所組成的弦樂四重奏，或是由百人以上大樂團所演奏出的管
絃樂，各種形式樂器演奏出來的聲音，都是藝術家創造出來的最完美音響，如何把這種美好的「香」，完美無
缺的傳送到人的耳朵，即所謂的「原音傳送」應為最主要的功能之一。
我們知道空間會對音波產生諸多得直接影響。由於聲音是來自物體在大氣中以某種頻率振動，產生音波，
感應聽覺器官，而感支有音的存在。音波擴散的本性(Propagation)，從音波產生到消失為止，都是在持續擴散的
狀態中存在。於是乎，在它擴散進行的過程中，大空氣間的客種因素和狀況，都對音波產生了直接的影響，比如
說，空間的氣壓和密度決定了音波擴散和進行的速度..
C=音速(m/sec) P。=氣壓(bar) p=空氣密度(Kg˙-3)
另外，振動的頻率不僅決定了音的高低調，也同時決定了音的擴散速度
C=λf
C=音速(m/sec)
λ=波長(m)
f=頻率(Hz)
當音波碰到任何固體，會向「音源」(Sound Source)的原方向成相等角度反射的本性，我們證明其反射所成
的角度，與原來音源投射過來的角度相等 (如圖一)。
音波產生時，當發音體驟然停止的瞬間，聲音並非同時完全消失，而仍然保持部份尾音殘留，即所謂的音
的殘響度 (Reverberation) (如圖二)
音波由於其投射角度和反射角度的關係，也會在空間造成音波焦點(Focus)，當焦點產生音源就會發生了向
位的偏差 (如圖三)
「空間音響」
產生反射和殘留的現象:這些主要的現象，直接影響源音波的音壓(SPL=Sound Presure Level)和響度(Loundness)
，而且不同的頻率(Frequency)也會受到不同程度的影響，於是乎，不同的音調也會受到不同的變化。換言之，在
同一空間狀況下，高音部和低音部的音速不一樣，因此回音的享度也不一樣，由於各段音調所受到的干擾不同，
其結果更嚴重的破壞了音樂最重要的 "和弦效果"
舉實例來說，當一個和絃是三個樂器分別以「1-3-5-」來演奏「1」是低音、「3」是中音、「5」是高音，這三
個音在恰當的音量和份量下，由三個樂器完美的對位所吹奏出來的和音「1-3-5-」，使人聽了有美好的和音的感覺。
倘若這個和音從舞台上的吹奏點到聽眾的耳朵之間，傳送過程中受到不同程度耗損，則和音就不如原來那麼美好了。
假若低音部份的「1」在傳送過程中音反射而增前了音量、中因部分也在傳送過中音物體吸因而減弱，高音部份又因
不同的反射角度而出現多向音源的感覺，此時我們不難想像原本美好的「原音和弦」，將會變成如何支離碎、不堪入
耳的聲音了。
由此可見，空間對音響是如何的重要了。空間音響效果好，搭配美好的原音和絃，會使聆聽者「繞樑三月，不知
肉味」，這是何等美妙的境界。反之，如果音響效果不彰，會使美好的和音變的空洞、鬆弛、貧乏，甚至氣短、無力，
或在低音方面呈現生硬、高音刺耳的感覺，再者，演奏廳裡出現回音、死角，都令人不可忍受、也另演奏者感到莫大
遺憾了。
那麼，怎樣才算是理想的演奏廳空間音響效果呢?正是如何在「0」與「1」之間恰當把握的問題，事實上，這個問
提困擾著大眾，包括音響演奏家、指揮、以及建築師和觀眾本身。原因之一，是因為音樂藝術的評量，原具有相當程度
的主觀意識和感性因素，好與壞之間，見仁見智，莫哀一是，主觀的看法勝過共同的標準。另一分面，欣賞者的程度不同
也決定了對音感不同程度的要求，因此，要做到一個百分之百令人滿意的演奏廳是十分困難的。原因之二，音樂本身具有
一種「殘延」的質，不論是音樂器材或由人的聲帶所發出的旋律、聲音，摟會有餘音殘留的現象，不同的音樂，會有不同
的「殘音」程度，古典派音樂作品如海頓、巴哈等人的作品，其殘音一般要求為1.2秒，然而浪漫派的音樂作品如貝多芬、
柴可夫斯基等人的曲子，理想的殘音要到2.0秒，以定型的建築物來適應不同的「變數」實在不是一件容易的事情。因此每
當世界上出現一個被眾人稱讚的演會堂，不代表該國的文化水準，也同時成為是人矚目的焦點。
音效的生命線--「殘響度」
本世紀以來，有兩位著名的音響學者在有關空間音響問題的討論與實驗方面，成為近年來歐美一流藝術會堂的討論與
設計指標。這兩位大師一位是哈佛大學教授沙濱(WALLACE C. Sabine)，另一位是布爾尼克博士(Dr. L. L. Beranek，即Music，
Acoustics and Architecture的作者)。
沙賓理論(Sabine Formula)裡，他認為理想的「殘響度」(Reverberation Time)是演奏廳的生命線。
「殘響」(Reverberation)是音的一種本質，當自然的聲音在室內突然消失終止時，其音感並不會馬上在我們的耳朵內消失
，殘留的聲音會在空中餘留一段時間，如果下降的慢，則表示殘響時間越長，也就是「殘響度較長」，反之則表示「殘響
度較短」。根據沙賓的研究所得，決定殘響時間的因素有二，一是空間體積的大小，一是空間內部的總吸音量。
沙賓提出了一套計算公式(Sabine’s Formula|)
T = 0.049V/A
T = 殘響時間(Reverberation Time)秒
V = 空間的總體積M3
A = 空間的總吸音量Sabine/m2
沙賓公式
由於"T"=,"V"為空間的總體積(單位是立方公尺)，"A"為空間的總吸音量(單位是SABINE//m2 )。由於各種物體(兼指
人體與各種建材)都可預測其吸音係數，因此根據該公式，在設計的階段即可預計出整個演奏廳內物體的總吸音量，
以這個量做分母(除數)，以實際室內之空間容積作為分子(被除數)，所得的「商」即為預計的殘響時間了。
沙賓理論近年來已成為世界一流演奏廳、集會堂和劇院設計工程的理論和指標。聞名世界的演奏廳如Boston’s
Symphony Hall即依此理論和方式而設計出殘響時間達2.2秒的音響效果，這個效果直到今天仍然被世界著名的演奏家、
指揮家所讚賞，並成為演奏和詮釋貝多芬作品的最佳場所。
不同的音樂型式，所需要的殘響度也不同，聲樂所需殘響度比管絃樂來得短，因此紐約市林肯中心的大都會歌劇
院 (如圖五、六) (Metropolitan Opera House)，所設計的殘響度是1.2秒。這標準，使該歌劇院成為成為一個理想的歌劇演
出場所，至今仍被公認為有極好的空間音響效果。
音樂本質上就是一種有殘延性質的「音」，股文學理論有「詩詞止於移情，音樂可以入骨」的說法，音樂能打動
人心可見一斑。如果涉及音樂藝術的演奏所不能具備音樂性的功能，則宏偉的建築只是一個「會堂」，而不是「音樂
會堂」。
