桂林山洞尋奇

我們都知道桂林以喀斯特地貌聞名，擁有眾多鐘乳石溶洞，像是蘆笛巖、七星巖、銀子巖等，形成于億萬年的地質演變。蘆笛巖位于市區，被稱為“國賓洞”，洞深240米，曾是《西游記》水晶宮拍攝地。?七星巖是桂林古八景之一，位于七星公園內，由徐霞客發現，歷史悠久且充滿神秘感。銀子巖在荔浦縣，以“三絕三寶”著稱，洞長2公里，內有“音樂石屏”和“獨柱擎天”等奇觀，鐘乳石閃爍如銀光，被譽為“大自然的藝術之宮”。另外有個冠巖還配備觀光電梯和小火車；千家洞提供水陸兩棲游覽，可以乘船穿越暗河體驗探險夢境。

在南寧浩聲音響負責人李松，錄音師楊四平的陪伴下，我有機會到桂林市中心桃花溪旁，探秘一個可以容納萬人的神奇洞穴。桂林曾雖是中國對外開放國際旅游城市，號稱世界級康養休閑勝地，更是“聯合國人居獎”中國唯一獲推薦城市，但多年來文化建設并未特別出彩。1992年首屆中國金雞百花電影節在桂林舉行，這是中國首個集影展、頒獎、學術研討于一體的國家級電影節。當時促成這項活動的市府領導后來高升到壯族自治區政府任職，但他心心念念這個曾經帶來美好回憶的地方，總想著為地方多做點事。他想到主持工作期間曾發現市中心一個人防工程洞穴，具有非常獨特的聲音效果，如果可以開發成音樂表演場所，豈不是能帶來各種正面好處?在他的敦促下，我們一行三人奔赴桂林，親自體驗這個山洞的奇妙之處，也看看能否有機會進行開發。

挖掘山洞使用這種鉆掘機加上火藥爆破

一般來說，聲學上有所謂的“山洞效應”，也就是在封閉或半封閉巖洞空間中，因特殊地形與材質產生的聲學現象。有個物理公式：最小分辨距離=音速（340m/s）×0.1s÷ 2=17m，當聲波傳播至巖壁時，若障礙物距離聲源超過17米（聲音往返約0.1秒），人耳就可清晰分辨原聲與回聲；洞內壁面堅硬光滑時，反射效率更高，形成多重回聲疊加。山洞壁的不規則形態使聲波持續反射，延長衰減時間。若洞穴空間緊密，聲波能量損失小，混響時間還會顯著增加，形成“余音繚繞”效果。此外，由于低頻聲波波長較長，更易在洞穴中反射傳播，因此鼓聲、號角等低音在洞內聽感更加渾厚震撼。?湖北利川的騰龍洞，旱洞最高處達235米，容積超500萬立方米，槍聲測試顯示余音持續6秒以上；八百里清江在流經騰龍洞水洞口時,突然跌落30余米,浩浩蕩蕩的江水直撲而下,形成了一道壯觀的“臥龍吞江”瀑布，吼聲經洞腔放大至1公里外可聞。古人已經發現此一聲學現象并加以利用，北京天壇圜丘臺通過漢白玉欄桿和臺面的幾何結構實現聲波快速疊加，形成“天人共鳴”效果。今天我們可以透過科學來分析原因，天壇的圜丘臺呈同心圓結構，三層漢白玉欄桿與臺面形成精確弧度，當人站在天心石發聲時，聲波遇到欄桿后以17°傾斜角反射至臺面，再經臺面二次反射回中心點，形成閉環聲波傳播路徑。反射聲波到達人耳的時間差小于0.07秒，大腦無法區分原聲與回聲，就會產生立體聲增強效果。

錄音師楊四平介紹防空洞的地形

多半的山洞聲音都是混響時間過長，大喊一聲嗡…嗡…聲不絕于耳。桂林這個十多年前開鑿的防空洞，占地面積廣逑，二輛汽車能同時通行，預計可同時容納4萬多人，目前仍陸續施工中，水電不通。由于不是天然溶洞，僅有少數參差不齊滴水而成的垂掛鐘乳石，大部分地區多是粗糙巖面，地面也是礫石散布。這種地方可以拿來演奏音樂嗎?楊四平多次到訪這個洞穴，甚至還嘗試進行了錄音，證實效果非常好，混響豐富但不拖沓、聽感清晰細膩又飽滿，能量充沛卻不影響細節，無疑是一個天賜的音樂演出與錄音場地。據洞穴的開發者介紹，他們是根據地質勘探結果進行線路規劃，避開破碎地層與含水層，最高處有數十米高，洞穴的上方的西山公園早在1000多年前的唐代便是旅游勝地。并非整個洞穴的聲學效果一致，我們找到兩個地方，一個在山洞深處，楊四平的錄音實驗在此進行。我們到訪時適逢幾天前大雨，滲水比較明顯，空間的濕度較大，混響時間變長聲音也發悶。

巨大的防空洞全年恒溫20度左右，二輛汽車可直接駛入，最大容納4萬人

略感失望之時我們找到另一個地方，接近未開放的出口，通風條件更佳，類似十字路口的結構四通八達。路口正中有隆起，好像天然形成的舞臺，旁邊較低處比較平坦可以做為觀眾席，在干燥環境下這個地點聲音效果非常好。拿一部便攜式的藍牙音箱播放音樂，十多米外的地方聽起來都像是大型音響系統，透透力極佳，動態與能量有疊加效果，但人聲歌唱又聲聲入耳仿佛就在旁邊，絲毫感覺不到距離感。耳聽不能為憑，楊四平用點鞭炮的方法進行儀器測量，當看到聲音能量瀑布圖后，簡直就驚呆了!!瀑布圖顯示聲音能量從高峰處快速衰減，幾乎沒有延時沒有多余共振，干干凈凈的看不到任何“山洞效應”。通常我們用RT60來標示混響時長，也就是聲源停止發聲后，聲能密度衰減60分貝所需的時間，這是評估音樂廳音質的關鍵參數，不同音樂廳的混響時間差異較大。維也納金色大廳滿場狀態下500Hz的混響時間約1秒，其獨特設計包括正立方形的橫截面、高聳屋頂形成的共鳴空間，以及磚墻的石膏灰泥裝飾，共同優化了聲場均勻性。荷蘭阿姆斯特丹皇家大會堂音樂廳滿場時500Hz混響時間為2.1秒，更大的內部空間影響了高頻表現。不同音樂廳的混響時間差異源于建筑設計理念和聲學目標：維也納金色大廳追求清晰均衡的音質，而阿姆斯特丹音樂廳側重營造宏大氛圍。這個山洞的聲學參數有待進一步測量，初步判斷它的混響特性介于二個著名音樂廳之間。

楊四平丟鞭炮進行測試

濕度會影響時間嗎?當然會，在標準大氣條件下（溫度為20°C，濕度為50%），音速約為343米/秒，隨著溫度、濕度或壓力發生變化，音速也會相應變化。當我們在常溫環境下說話，聲音正以每秒340米的速度向四周擴散，這個速度相當于高鐵時速的2倍，或是獵豹沖刺速度的10倍，這個看似固定的數值，其實隱藏著自然界神奇的物理法則。在較高的溫度下，空氣分子會更加活躍平均動能越大，每升高1攝氏度，音速會增加0.607m/s，40℃炎熱沙漠中音速可達355m/s；而在南極-50℃環境中，音速會驟降至約306m/s。音響發燒友想得到理想的聲音表現，免不了要以空調來控制溫度，尤其今年夏天，控制的不只是炙熱高溫還有煩躁的心情。濕度也一樣，在相對濕度較低的情況下,聲音的速度隨著濕度的增加而增加;而在相對濕度較高時,聲音的速度反而會下降。因為水蒸氣的存在會改變介質中分子的密度和彈性，所以傾盆大雨或南方梅雨季節，家中如果沒有抽濕我們從音響聽到的聲音容易發悶發沉，不夠活潑開揚，正是聲音傳播速度變慢了。

楊四平在山洞中以開盤錄音機進行全模擬的實驗錄音，效果出奇優異

除了桂林這個神奇的山洞，還有個?浙江長嶼硐天自然巖洞音樂廳，其獨特的聲學效果已為音樂表演的創新場所。這個音樂廳?位于溫嶺市的人工開采石硐群內，頂棚呈八字形延伸，斜上方設有三個巨型露天洞口形成自然采光。總面積達2000平方米，最高處約50米，可容納近700名觀眾，混響時間與維也納金色大廳相當，最長延音可達2.8秒。巖壁為多孔結構火山凝灰巖，一方面是很好的天然吸收材料，不規則巖壁又能增強聲波反射，側壁反聲角度加上露天洞口調節混響豐滿度等多種因素，巧合地達到了高標準音樂廳所需的聲學要求。

楊四平介紹他有個學生在承德阿那亞山谷音樂廳工作，那是另一個形成“雖為人作，宛若天成”的案例。音樂廳又稱長城山間音樂廳，位于承德市灤平縣金山嶺長城附近，建筑面積不大僅有790平方米。海拔900米群山環繞的山谷，山野的自然風貌保持得完整而秀麗，PM2.5常年低于50，空氣清爽澄澈，早被地產商看上進行了商業開發。阿那亞山谷音樂廳于2022年春季正式投入使用，整體采用清水混凝土澆筑，骨料混合當地礦巖，外壁模擬山脈沉積巖的層疊肌理，最大限度減少對周圍自然環境的影響。2018年，山谷音樂廳獲得第66屆美國P/A建筑獎（進步建筑獎）。山谷音樂廳由兩個相互連接的混凝土殼體組成，外殼采用了上大下小的倒錐形的結構。為了營造最貼近自然聲的空間，12米高的音樂廳內部沒有任何吸音材料，單純靠混凝土造型、開孔，聲音在這里自由折射、反射、放大、對流、環繞，階梯式結構是主要擴射板，腔體上不同的洞口則作為吸聲面。晴天時陽光在粗糙墻面上游移投射聲波光影，雨天水流沿預設路徑形成打擊樂節奏；無演出時，階梯式觀眾席可靜聽山谷共鳴，實現“耳聞寂靜”的意境。實際上這個號稱采用數字化技術，創建結構參數模型，并計算出完整3D結構細節的音樂廳，的確有別于任何一個演出空間，卻不是發燒友認為好聲音的那種。

浙江長嶼硐天是國內第一個自然巖洞音樂廳

不管是天然形成的溫嶺巖洞音樂廳，還是人工規劃的承德阿那亞山谷音樂廳，共同的缺點是面積太小，無法容納大型管弦樂團與較多的觀眾；其次是交通不夠方便，愿意跋山涉水去欣賞音樂的人還是少數。桂林的神奇山洞最大優點除了寬敞巨大，一千名觀眾加上整個交響樂團都沒問題，而且就在桂林市中心，從高鐵站前往約15分鐘車程。目前唯一欠缺的，是有眼光又喜歡音樂的投資者，愿意把這里打造成中國，乃至全世界獨一無二的山洞音樂廳。有興趣的朋友請聯系南寧浩聲音響的李總，我們樂見其成。

承德的阿那亞山谷音樂廳蓋在金山嶺長城附近