行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
傳統劇場音響環境調查及其與傳統戲曲表演之互動性(3/3)
計畫類別： 個別型計畫
計畫編號： NSC92-2411-H-011-008-SSS
執行期間： 92 年 08 月 01 日至 93 年 07 月 31 日 執行單位： 國立臺灣科技大學建築系
計畫主持人： 江維華
計畫參與人員： 許晏方方土
報告類型： 完整報告
處理方式： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 93 年 11 月 3 日
行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
傳統劇場音響環境調查及其與傳統戲曲表演之互動性(3/3) Acoustical Environments and Subjective Assessment of Traditional
Chinese Theater used for Traditional Opera Performances (3/3) 計畫編號：NSC 92-2411-H-011-008-SSS
執行期限：92 年 8 月 1 日至 93 年 7 月 31 日 主持人：江維華 國立台灣科技大學建築系
計畫參與人員：黃士賓 私立高苑技術學院建築系
國立台灣科技大學建築系博士研究生 一、中文摘要
本研究將傳統戲曲表演場地的建築元 素分解成各個基本單元，分別進行其各個元 素對音響性能之影響進行分析。
由於實地現場量測的目的在於瞭解現 有戲臺與場地的既有音響性能，對於組成戲 臺與劇場的建築元素對音響性能之影響，不 容易取得其相關性與系統化的資料，因此使 用可改變變因的電腦模型與縮尺模型來探 討。
由電腦模擬於實體模型量測的結果可 知，戲臺有無天花與周邊建築的高度對整個 場地的音響性能有較明顯的影響。戲臺沒有 裝設天花時與裝設天花相較，戲臺本身的舞 臺支持度明顯降低，觀戲場的相對音壓級或 音壓級也有降低，而對整體的餘響時間則影 響不大。在門扇的擴散性方面，由縮尺模型 量測所得的脈衝響應圖可發現，簡化的平板 牆面會產生多重回音與特定方向的明顯反 射。改為仿古的門扇後則消除了多重回音的 現象，明顯的反射音也被減弱。
關鍵詞：中國傳統戲曲、傳統劇場、縮尺模 型量測
Abstract
The subject of the study is surveyed acoustical environment of Chinese traditional theater.
Acoustical computer simulations and 1/16 scale model measurements were used to survey
acoustical effects of the architectural elements.
Architectural elements of Chinese traditional
theater were classified stage, stage ceiling, wing-room, wing-room eaves, and wing-room corridor. All measurements were taken when the floors were unoccupied and without seats. Analysis showed stage ceiling and wing-room are main effect of acoustical environment. Stage ceiling could increase strength (G) and average early support (ST1). Higher wing-room could increase early decay time (EDT), reverberation time (RT) and strength (G).
Keywords: Traditional Chinese theatre, Chinese Opera, Acoustical model
measurements.
二、緣由與目的
實地量測建築音響性能的優點在於可 瞭解實際場地的情況，缺點是無法做更進一 步的系統化研究，將影響音響性能的變因逐 一分析，作為改善或新建相同類型建築的設 計參考，因此必須將傳統戲臺與周邊建築的 元素個別探討。實際案例要改變既有的建築 形式較為困難，技術與經費都不易達成，製 作模型是較為可行與有效的方式。
由二種不同的模擬工具交叉分析，歸納 出中國傳統戲曲表演場地的建築元素對音響 性能有何影響。除了瞭解戲臺建築的音響特 性，並提供未來建立傳統戲曲演出場地的設 計參考。
三、研究對象與研究方法
模型的分析過程分為電腦模型與實體縮
尺模型二個部份，電腦模型的階段在於探討 簡化後的個別元素對音響效果之影響，實體 縮尺模型則將實體建築構件依比例縮小仿 製，然後依不同的建築形式組合來進行音響 量測，除了與簡化的電腦模型之量測成果作 比較外，亦用來補足電腦模型無法反應出材 料形狀的音響特性與擴散性之缺點。
模型的參考對象為本研究團隊實地調 查的庭院式戲樓案例，建築物的尺度以各案 例的平均值來設計，並在其中安排各種變因 來加以比較。變因分為二個主要部份，一是 戲臺本身，另一個則是將戲臺圍閉的周邊建 築與觀戲場。戲臺的部份包括天花形式、天 花高度、遮簷深度、戲臺與照壁的距離、戲 臺的耳牆角度與長度等變因。周邊建築物則 部份包括高度、屋簷深度、加設外廊等變因。
電腦模型模擬的部份使用 ODEON 軟體，
版本為 5.0 Combined。製作電腦模型時將建 築物的組成元素予以簡化，戲臺部份簡化為 天花板、戲臺基座二個基本元素，柱子與欄 杆則因為電腦模型採用音線法計算，而無法 對音波的繞射做出模擬，因此予以去除，以 補償聲音的繞射現象。周邊建築則簡化為外 牆、屋簷、外廊等基本元素，其他細節也一 樣予以省略。量測時的參數包括早期餘響時 間（EDT）、餘響時間（T30）、相對音壓級（G）、
舞臺支持度（ST1）。
實體縮尺模型則使用 HyperSignal 軟體 與電脈衝產生器進行量測，縮尺比例為 1/16。縮尺模型的製作參考電腦模型的初步 成果，將變因減少為戲臺天花形式、二側廂 房高度，同時增加電腦模型無法模擬的材料 擴散性，選擇的元素是組成廂房牆面的花格 門扇。量測時的參數包括早期餘響時間
（EDT）、餘響時間（T30）、相對音壓級（G）。
縮尺模型則以直接音壓級來討論（SPL）
資料分析時以音樂性考量的中頻帶為 主，將 500Hz 到 2000Hz 的數據加以平均來 討論。
四、電腦模擬結果
由電腦模擬可整理傳統戲臺的以下音 響性能特徵：
在戲臺方面：
1.戲臺天花形式之影響：天花形式分為藻井 天花天花、露明天花、平頂天花天花、露 天四項。由測試結果可知，天花形式對於 舞臺本身的音響性能有相當程度的影響，
而對於觀戲場的部份來說，影響程度並不 是很大，其結果列於表 1。藻井天花、露 明天花、平頂天花三種天花形式的音響性 能相近，而露天的露天戲臺則明顯的在戲 臺的舞臺支持度以及觀戲場的相對音壓級 二方面是比較弱的，其中戲臺的早期餘響 時間降低為0.09 秒，顯示在戲臺上缺乏早 期的反射音。如圖 1 所示，舞臺支持度明 顯降低 3.6-4.7dB 若沒有裝設天花，雖然 對觀戲場的音響性能影響相對有限，但對 於戲臺上的合奏容易程度卻有不利的影 響。如圖 2 所示，以觀戲場的相對音壓級 相比較，則沒有裝設天花時，較其他三種 天 花降低 1.2-1.7dB。對於餘響時間方 面，則沒有太大影響，顯示戲臺的頂蓋可 以提供上方的音響反射路徑，能提供更多 的反射音來加強音響效果，不過對於觀戲 場整體的餘響時間沒有明顯的影響。
2. 天花高度之影響：天花高度以戲臺平面為 基準來計算，由實地調查資料的平均天花 高度3.6m 為標準，以有天花的戲臺來再予 以各加、減0.8m 的高度來測試，其結果列 於表 2。三種天花形式均顯示出當天花高 度降低時，戲臺的反射能量也會增加，高 度增高則會降低。但整體而言，除了舞臺 支持度有較明顯的相差 2.5dB 之外，對於 其餘音響性能之影響並不顯著。
3. 挑簷深度之影響：戲臺頂蓬的挑簷深度以 與戲臺同寬為基準，以0.8m 的間距向外延 伸，取0.8m 和 1.6m 二個不同的深度來與 基準的深度來比較，其結果列於表 3。挑 簷深度對於餘響時間的影響也和天花形 式、天花高度相同，並沒有顯著之影響，
最寬與最窄的屋簷深度其餘響時間僅相差 0.2 秒，對戲臺本身而言，相對音壓級並無 明顯變化，僅相差 0.2dB；舞臺支持度亦 僅有 1dB 的差異。對於平頂天花天花而 言，越深的挑簷深度則在觀戲場的相對音
壓級上有加強的效果，可增加1.5dB。
在周邊建築物方面：
1. 建築物高度：將周邊的建築物高度以案例 的平均值6.2m 高為基準，再分別以 1.5m 的高差做出4.7m、6.2m、7.7m、9.2m 四 種周邊建築高度的模型來探討，其結果列 於表4。由結果可發現，周邊建築物的高 度對於餘響時間有明顯的影響，也就是周 邊建築物圍閉的程度與音響性能有直接的 關係，如圖3 與圖 4 所示，高度越高餘響 時間越長，但當高度高於7.7m 時，高度的 影響便開始不明顯，當高度高於7.7m 時，
早期餘響時間達0.94 到 1 秒，餘響時間達 1.7 秒。和其他變因相比較，高度對早期餘 響時間和餘響時間的影響較為顯著。
2. 屋簷深度：屋簷的深度方面以 1.0m、
1.5m、2.0m 三種深度來探討，其結果列於 表6。周邊建築物屋簷深度對於舞臺的音 響性能而言並沒有太大影響，對觀戲場的 部份則有影響，屋簷越深，餘響時間和相 對音壓級皆會增加。餘響時間有0.2 秒的 差異，相對音壓級則有0.9dB 改變，但整 體來說影響並不是很顯著。
3. 屋簷與外廊深度的影響：部份場地會在二 樓的部份加設外廊，除了作為走道之外，
亦可作為觀戲的地方。屋簷與外廊以相同 的深度來分析，深度方面為1.0m、1.5m、
2.0m 三種深度，其結果列於表 6。由結果 顯示，增加外廊後對於音響性能的影響並 不明顯，這是因為外廊的高度與戲臺高度 接近，深度也有限，加上與觀戲場高差不 高，無法提供有效的音響反射面，因此會 有此現象。
五、縮尺模型量測結果
由電腦模擬的結果可歸納出影響戲臺音 響性能的主要建築元素為戲臺有無裝設天花 以及周邊建築物的高度，因此可簡化縮尺模 型的測試工作。由於藻井的裝飾性斗拱造型 複雜，而且不同的藻井其斗拱組成的構造方 式亦有所不同，因此將藻井的部份簡化為八 角型的八角覆斗藻井，以分析其整體造型的 影響，而不考慮各個斗拱單元所造成的影 響。簡化建築元素製作的縮尺模型完成後的 外觀如圖 5 所示，將廂房側牆改為花格門扇
後的外觀則如圖 6 所示。模型實驗的量測成 果整理於表 7，由縮尺模型的實驗成果可歸 納出傳統戲臺的以下音響性能特徵：
1.戲臺天花之影響：縮尺模型的測試結果與 電腦模擬一致，如圖 5 與圖 6 所示，戲臺 的天花形式對早期餘響時間與餘響時間並 無顯著的影響。如圖 7 所示，若沒有裝設 天花，成為露天的戲臺時，觀戲場的音壓 級 將 明 顯 比 有 裝 設 天 花 時 為 低 2.05-3.07dB。而三種形式天花的餘響時間 相近，並無顯著差異。在音壓級方面，平 頂天花則高於八角覆斗天花 1.02dB 與露 明天花0.89dB。
2.廂房高度之影響：縮尺模型以實際的廂房 樓層數來探討，僅分為一層與二層廂房。
與電腦模型的實驗結果相近，如圖 6 與圖 7 所示，一層廂房的餘響時間與相對音壓 級均較二層廂房的為低，顯示廂房高度對 於提高餘響時間與反射音量有正面的幫 助。一層廂房的餘響時間平均在 0.85 秒，
對於音樂性演出而言較為不利。
3.花格門扇的擴散性影響：如圖 6 所示，將 簡化的廂房平面側牆換成花格門扇之後，
餘響時間約下降 0.1-0.3 秒，下降幅度不 大。如圖 7 所示，音壓級則下降 1-2.26dB。
4.從圖 8 的脈衝響應圖中可發現，簡化的平 板側牆會產生明顯的強反射與多重回音，
而改為構造複雜的花格門扇之後，門扇的 擴散性將強反射與多重回音的現象降低，
音量也會因此降低，但是對於消除音染色 與多重回音等音響障害有正面的幫助。
六、結論
1.戲臺的天花可提高戲臺本身的舞臺支持 度，讓合奏或演員之間聽清楚互相的演出 有正面的幫助，並提高觀戲場的音量，但 是對於觀戲場的早期餘響時間和餘響時間 則沒有明顯的影響。
2.廂房的高度較高時可提高早期餘響時間、
餘響時間、音壓級等三項參數，是影響戲 臺整體音響性能的最重要建築元素，亦即 戲臺周邊建築的圍閉狀態對戲臺的整體音 響性能有較明顯的影響。
3.將電腦模型與縮尺模型的測試成果相比 較，可發現縮尺模型的三個參數皆低於電 腦模型的測試結果，顯示目前的電腦軟體
對於中國傳統建築中相對具有較多繞射且 具有擴散性的木構造而言，仍需要予以加 強。但整體而言，電腦模擬與縮尺模型量 測仍能獲得相對一致的趨勢，同一組變因 所獲得的結論仍然一致。
七、參考文獻
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八、附錄
表1 戲臺天花之影響 天 花 形 式 測
點 參數
藻井天花 露明天花 平頂天花 露天 EDT（S） 0.24 0.28 0.25 0.09
T30（S） 1.13 1.09 1.07 1.16 G（dB） 21.1 21.3 21.4 20.8 戲
臺 ST1（dB） -9.3 -8.2 -8.4 -12.9 EDT（S） 0.92 1.00 0.93 0.98
T30（S） 1.39 1.26 1.28 1.28 觀
戲
場 G（dB） 10.6 10.1 10.4 8.9
表2 戲臺天花高度之影響 天花高度 測
點 參數 天花形式
2.8m 3.6m 4.4m 藻井天花 0.25 0.22 0.16 露明天花 0.29 0.26 0.19 EDT（S）
平頂天花 0.23 0.23 0.2 藻井天花 1.09 1.1 1.16 露明天花 0.9 1.07 1 T30（S）
平頂天花 0.86 1.01 0.99 藻井天花 21.35 21.0 20.9 露明天花 21.6 21.3 21.0 G（dB）
平頂天花 21.8 21.3 21.1 藻井天花 -8.2 -9.6 -10.7 露明天花 -6.7 -8.4 -10.1 戲
臺
ST1（dB）
平頂天花 -7.9 -8.6 -9.5 藻井天花 0.75 0.77 0.91 露明天花 0.85 0.98 0.89 EDT（S）
平頂天花 0.76 0.85 0.85 藻井天花 1.12 1.32 1.29 露明天花 0.92 1.27 1.19 T30（S）
平頂天花 1.28 1.19 1.21 藻井天花 10.3 10.1 9.7 露明天花 9.6 9.7 9.2 觀
戲 場
G（dB）
平頂天花 10.5 9.9 9.5
表3 戲臺挑簷深度之影響 挑簷深度 測
點 項目 天花形式
與台同寬 +0.8m +1.6m 藻井天花 0.22 0.25 0.29 露明天花 0.26 0.35 0.4 EDT（S）
平頂天花 0.23 0.26 0.29 藻井天花 1.1 0.98 1.15 露明天花 1.07 0.9 1.05 T30（S）
平頂天花 1.01 1.06 1.11 藻井天花 21.0 21.1 21.2 露明天花 21.3 21.4 21.4 G（dB）
平頂天花 21.3 21.4 21.5 藻井天花 -9.6 -8.9 -8.6 露明天花 -8.4 -7.1 -7.7 戲
臺
ST1（dB）
平頂天花 -8.6 -8.0 -7.7 藻井天花 0.77 0.82 0.87 露明天花 0.98 0.89 0.94 EDT（S）
平頂天花 0.85 0.84 0.84 藻井天花 1.32 1.21 1.11 露明天花 1.27 1.19 1.29 T30（S）
平頂天花 1.19 1.21 1.34 藻井天花 10.1 11.0 11.5 露明天花 9.7 10.0 10.6 觀
戲 場
G（dB）
平頂天花 9.9 10.7 11.4
表4 周邊建築物高度之影響 周邊建築物高度 測
點 參數
4.7m 6.2m 7.7m 9.2m EDT（S） 0.14 0.22 0.22 0.25
T30(S) 0.87 1.1 1.3 1.29 G(dB) 20.9 21 21.1 21.1 戲
臺 ST1(dB) -10.6 -9.6 -9.6 -9.2 EDT(S) 0.72 0.77 0.94 1
T30(S) 1.2 1.3 1.7 1.7 觀
戲
場 G(dB) 9.4 10.1 10.4 10.7
表5 周邊建築物屋簷深度之影響 周邊建築物屋簷深度 測點 參數
1.0m 1.5m 2.0m EDT（S） 0.25 0.26 0.28 T30(S) 1.16 1.12 1.17 G(dB) 21.1 21.1 21.2 戲
臺 ST1(dB) -9.1 -9 -8.8 EDT(S) 0.93 0.97 1
T30(S) 1.29 1.28 1.5 觀
戲
場 G(dB) 10.5 11.03 11.43
表6 周邊建築物屋簷與外廊深度之影響 周邊建築物屋簷與外廊深度 測點 參數
1.0m 1.5m 2.0m EDT（S） 0.25 0.26 0.28 T30(S) 1.07 1.11 1.1 G(dB) 21.1 21.1 21.2 戲
臺 ST1(dB) -9.1 -8.9 -8.6 EDT(S) 0.93 0.99 0.94 T30(S) 1.29 1.27 1.24 觀
戲
場 G(dB) 10.5 10.78 10.95
表7 縮尺模型量測結果
參數 變因 八角覆斗 露明天花 平頂天花 露天 二層廂房 0.88 0.90 0.86 0.96 一層廂房 0.72 0.72 0.70 0.80 EDT(S)
裝設門扇 0.84 0.83 0.84 0.90 二層廂房 0.99 1.01 1.00 1.04 一層廂房 0.84 0.85 0.86 1.06 T30(S)
裝設門扇 0.88 0.88 0.89 0.93 二層廂房 1.45 1.58 2.47 -0.60 一層廂房 -0.85 -0.82 -0.60 -3.13 SPL(dB)
裝設門扇 0.45 -0.30 0.21 -2.16
圖 1. 天花形式對戲臺的舞臺支持度之影響
圖 2. 天花形式對觀戲場相對音壓級之影響
圖 3. 廂房高度對早期餘響時間之影響
圖 4. 廂房高度對餘響時間之影響
圖 5. 縮尺模型外觀（廂房牆面為簡化後的平板牆面）
圖 6 裝設花格門扇的縮尺模型外觀
圖 7. 縮尺模型中早期餘響時間量測結果
圖 8. 縮尺模型中餘響時間量測結果
圖 9. 縮尺模型中音壓級量測結果
圖 10 簡化的平板側牆與花格門扇之脈衝響應圖比較
-14 -13 -12 -11 -10 -9 -8
藻井天花 露明天花 平頂天花 無天花
ST1(dB)
8 8.5 9 9.5 10 10.5 11
藻井天花 露明天花 平頂天花 無天花
G(dB)
0 0.5 1 1.5 2
4.7 6.2 7.7 9.2
廂房高度(m)
T30(sec)
戲臺 觀戲場 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
4.7 6.2 7.7 9.2
廂房高度(m)
EDT(sec)
戲臺 觀戲場
-4.00 -3.00 -2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00
八角覆斗 露明天花 平頂天花 露天
SPL(dB)
二層廂房 一層廂房 裝設門扇 0.00
0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
八角覆斗 露明天花 平頂天花 露天
T30(sec)
二層廂房 一層廂房 裝設門扇 0.00
0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20
八角覆斗 露明天花 平頂天花 露天
EDT(sec)
二層廂房 一層廂房 裝設門扇
平板側牆
裝設花格門 反射音
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告
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傳統劇場音響環境調查及其與傳統戲曲表演之互動性(3/3)※
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計畫類別：■個別型計畫 □整合型計畫 計畫編號：NSC 92-2411-H-011-008-SSS
執行期間： 92 年 8 月 1 日 至 93 年 7 月 31 日
計畫主持人：江維華 國立台灣科技大學建築系 共同主持人：
計畫參與人員：黃士賓
本成果報告包括以下應繳交之附件：
□赴國外出差或研習心得報告一份
□赴大陸地區出差或研習心得報告一份
□出席國際學術會議心得報告及發表之論文各一份
□國際合作研究計畫國外研究報告書一份
執行單位：國立台灣科技大學建築系
中 華 民 國 九十三 年 十 月 三十一 日
