山西龙天庙戏台共振陶瓮声学研究107Word文件下载.docx
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1龙天庙戏台的建造年代及共振陶瓮的发现
1.1龙天庙
龙天庙位于山西省汾阳市栗家庄乡石塔村正街中段。
由于龙天庙古戏台残破多年，2012年由石塔村村委会出面拆除，在原龙天庙的旧址上修建了四大天王庙。
拆除前的龙天庙坐东北朝西南，三进院布局，长84.28米，宽22.71米，占地面积约1914平方米。
（如图1所示）
1.2龙天庙古戏台
拆除前的龙天庙古戏台与龙天庙正殿相对，位于龙天庙的山门之上。
新的四大天王庙建起来后，原古戏台被四尊新塑像及周围的公路、院落所替代。
龙天庙古戏台面阔三间（约10米），进深三间（约9米），是前卷棚后单檐硬山，砖木结构为主的山门式戏台。
（见图2）从前向后看，龙天庙古戏台由卷棚顶和单檐硬山顶两部分建筑构成。
从下而上，龙天庙古戏台由山门、戏台台面、山墙和屋顶等构件构成。
龙天庙古戏台的卷棚顶部分为戏台的表演区。
在靠近台口的山墙两侧各有八字音壁，音壁由精美砖雕装饰，开口约45度，同时，在卷棚顶部分的山墙两侧各有7个正方形小孔。
卷棚顶和硬山顶山墙两侧的联接部分砌有一个高约2米的侧门。
硬山顶部分，距离台面约2.1米，靠近后墙的山墙两侧各有六边形的窗户一个。
戏台上有表演时，距离台口约6米的地方为演员的表演区，表演区主要集中在古戏台前台的卷棚顶部分。
此处距离山墙两侧约2米宽的区域为伴奏乐队的活动区域。
由于年久失修，拆除前的龙天庙古戏台已经毁坏。
庙院内的地面已经被垫高，使得戏台台面与寺院地面的高度差被缩小。
据当地居民称，寺院未垫高前，在山门入口处，普通身高的人举手不能触顶，高度约在2.3米左右。
正殿一侧，寺院内戏台台面与地面的高度差约在1.5米左右。
也就是说，在进深9米的门洞内，地面被抬高了0.8米左右。
照此计算，山门下面的地面是一个正切值约为0.0889，坡度约为5度左右的斜坡。
图2拆除前龙天庙古戏台
明中叶以后，随着戏曲表演艺术的不断提高和演出规模的不断扩大，为了扩大舞台面积和观众场地，许多神庙纷纷把戏台搬迁到山门上。
[]4龙天庙古戏台就属于这样的山门式戏台。
山西明清山门戏台门洞下的地面多数带有斜坡。
它们或者依山而建、或者将平地修成由院落向山门倾斜的斜坡。
例如山西临县碛口的山门戏台，山门下面的地面除了在主道两侧修有排水槽以外，它还是带有坡度的斜坡。
并且，从山门一侧到寺院一侧，由两个不同斜率的斜坡构成。
具体而言，从山门到山门中间的地面呈5度左右的弧度，从山门中间到正殿一侧的地面呈10度左右的弧度。
就建筑本身而言，这样的建筑结构便于山门排水。
同时，它使香客用上坡的方式通过山门，表达了人们对寺庙供奉神灵的尊崇之情，更为重要的是寺院内戏台台面被控制在适当的高度，便于寺院内的观众观看戏台上的戏剧表演。
1.3龙天庙戏台的碑刻
实地考察过程时，我们在原龙天庙旧址上发现了“重修天□廟碑记”、“归消社债碑记”、“举修大殿碑记”和“重建捲棚修葺两廊乐楼碑记”四块有关龙天庙及龙天庙古戏台建造年代的碑刻，现将四个碑刻中有关龙天庙及其古戏台的部分记录如下：
1.3.1重修天□廟碑记
四个碑刻中最早的碑刻是刻于大清道光十二年七月初六日的“重修天□廟碑记”，碑记中记道：
“酬神之願里俗相沿報赛之文播諸歌樂是盖爲功於一日利頼於當时而今後世享自然之福者皆前民之惠我於無窮也饋献之無術其何以將乃心而答神貺乎世敬
龍天乃后稷之神教民稼穑之祖也村人建廟崇奉祭祀其來已乆正殿居其北两廊腋於東西而面南則樂楼也阅世以來屡有修葺庚寅之歳忽遭地震之災将樂楼西南角倾陷里人等不忍坐視次年之春閤村化募各捐己資補偏救敝不半載而煥然復新是非人之力匠之工而寔则神之德也功成勒石仰稽其始末而為之記”
这段碑刻记载了龙天庙修建的缘由、龙天庙祭祀的主神、龙天庙正殿与乐楼的位置以及重修乐楼的时间和原因。
这里着重指出道光庚寅年（1830），龙天庙所在的汾州府遭遇地震，乐楼被毁坏，当地村民在次年，道光辛卯年（1831），集资重修乐楼的事情。
1.3.2归消社债碑记
“归消社债碑记”刻于“大清光绪十九年岁次癸巳九月”，碑文中记道：
“經理之頼有賢豪也能防患能彌憂積弊革於崇朝成功垂及後世我村龍天廟自雍正間請郡城關帝廟僧為住持……及光緒初歲遭大祲僧徒落寞仍歸關帝廟而不復至矣以致禪舍久曠院宇則榛莽荒穢樓閣則風雨摧殘社首王友仁宋守貞等目擊心感因於歲稔之後陸續補修兼覓善友以護禪室而奉神靈……壬辰冬僧人能怡（能）悟仝在中朱壽亭歸來請狀以及辞退文約在社存照至於咸豐間改建樂樓工匠費繁未及告竣而積債數千與工社首既而辞社致索債者與社成訟數年不決……縣主吳公涖任訊斷始明……則數千債害消歸烏有雖經理者自忘其功實材眾等咸免相累是以共稱勝事亟請刊碑庶幾後有明徵而永無遺患矣是為序。
”
这一段碑文较长，主要描述了由于光绪初年的灾害，原来来自关帝庙的僧侣重返关帝庙，此后寺庙荒芜，庙内的乐楼、禅舍等建筑被毁坏，在当地社首王友仁等的主持下“改建”乐楼等建筑，此次改建花费了大量的钱币，以至于“致索債者與社成訟，數年不決”。
此后，在县政府和当地乡绅的帮助下，还清修建寺庙欠款的事迹。
1.3.3举修大殿碑记
“举修大殿碑记”刻于“中华民国十八年十一月”，碑文中记道：
“甚矣名分有尊卑之別位置定高下之宜人事且然而況將乃心以奉神明也哉……其重修樂樓則前清咸豐年間村中領袖任厥事（馬）大增式廓比舊制洵属美觀然瞻前仰後令人回首正殿興味索然何也……”
这一段碑文记述了重修天龙庙大殿的缘由，文中指出，由于咸丰年间对天龙庙乐楼“大增式廓”，改建后的乐楼与原来相比显得“洵属美觀”。
相比之下，正殿显得“興味索然”。
在此情形下，当地村社重修了正殿。
1.3.4重建捲棚修葺两廊乐楼碑记
“重建捲棚修葺两廊乐楼碑记”刻于“中华民国十二年岁次癸亥八月”，此碑文中记道：
“石塔村龙天庙殿前旧有捲棚一座歷年崇奉祭祀无不妥神灵而壮观瞻不意庚申之岁冬有地震之灾捲棚倾塌无以享祀神明人民观瞻每多触目惊心幸頼本村村长副閭长仰观正殿璀璨整齐东西两廊破角漏顶独有殿前捲棚全行倾覆颓损有褻神灵於是岁仲□村长副閭长公同会议莫若将先年典去之地价筹出欵不足贰百千之谱坠者建之损者葺之再有不敷由社欵补助当时同声相愿是日择吉鳩工不数月经营始就告厥成功復见乐楼歷年久远风雨摧残岂可任其剥落乃齐其簷角补其楼顶画栋雕樑焕然一新自興工而至告竣前後共（為）工料錢六百三十千有馀是歲適余設教是材功成之後徵文於余余不敏何敢言文不過因其事貧率爾直書不敢沒村長副閭長之功馬耳是為記”
这条碑文说明重修捲棚并修葺乐楼的事情。
民国庚申之岁（1920）的冬天，当地遭遇地震后，正殿“璀璨整齐”，东西两廊“破角漏顶”，只有殿前的卷棚“全行倾覆、颓损”，于是在村长等的捐助下重建捲棚并修葺乐楼。
通过以上四个碑文的记载，我们可以了解到：
（1）龙天庙的主神“乃后稷之神教民稼穑之祖也”，当地乡民修建龙天庙是为了“酬神”；
（2）龙天庙及其戏台的规制并不高。
由图2看，龙天庙古戏台为前卷棚后单檐硬山结构，其规制并不高。
再看四个碑文中“里人等不忍坐視”、“社首王友仁宋守貞等”、“村中領袖任厥事，大增式廓”、“幸頼本村村长副閭长”尤其是“归消社债碑记”中的记载，可以推测其规制并不高。
（3）碑文中的乐楼应为我们这里所指的戏台。
首先就位置推断，根据“重修天龙庙碑记”中的“正殿居其北，两廊腋於東西，而面南則樂楼也”的记载，此处所指“正殿居其北”、“面南则乐楼”说明乐楼位于正殿的对面。
对比图1中戏台与正殿的相对位置，可以推断碑文中的乐楼的位置就是本文所指戏台的位置。
其次，从其包含的建筑物等来看，碑文中的“乐楼”应该是唱戏的戏台、屋顶、山墙等建筑物的总称。
与我们前文中所述龙天庙古戏台是一致的。
（4）“重建捲棚修葺两廊乐楼碑记”中的“捲棚”不是龙天庙古戏台“前卷棚后单檐硬山”中的卷棚部分。
首先，它们与正殿的相对位置不同。
如图2所示，卷棚顶部分的建筑应是乐楼的一部分，位于正殿的对面。
根据“重建捲棚修葺两廊乐楼碑记”中“龙天庙殿前旧有捲棚一座”可知，“捲棚”位于正殿之前。
其次，它们的功能不同。
戏台的卷棚顶部分是乐楼的一部分，是“酬神”时进行歌舞表演的场所，主要“酬神之願，里俗相沿，報赛之文，播諸歌樂”。
而“重建捲棚修葺两廊乐楼碑记”中“捲棚”的功能则是“崇奉祭祀无不妥，神灵而壮观瞻”。
同时，再看地震之后“捲棚倾塌”，其结果是“无以享祀神明，人民观瞻，每多触目惊心”，可见“捲棚”应为祭祀神灵之所，不是图2中古戏台的卷棚顶部分。
（5）从以上四个碑文来看，乐楼曾经历过三次大修。
第一次，道光辛卯年（1831）的重修。
根据“重修天龙庙碑记”，“庚寅之歳，忽遭地震之灾，将乐楼西南角倾，里人等不忍坐视，次年之春，閤村化募各捐己资，补偏救敝，不半载，而焕然復新”，这里指出道光庚寅年（1830），龙天庙遭到毁坏，当地村民在道光辛卯年（1831）用“不半载”的时间对其进行重修。
第二次，咸丰年间的改建。
“归消社债碑记”中指出“至於咸豐間，改建樂樓，工匠費繁，未及告竣，而積債數千。
”、“致索債者與社成訟數年不決”、“則數千債害消歸烏有”。
同时，“举修大殿碑记”指出“大增式廓，比舊制，洵属美觀然”、“瞻前仰後，令人回首，正殿興味索然”。
可知，咸丰年间对乐楼进行过改建工程，而且工程并不小。
第三次，民国庚申年（1920）的修葺。
“重建捲棚修葺两廊乐楼碑记”中明确指出在中华民国庚申年龙天庙遭遇地震后在重修卷棚后，又对乐楼进行修葺。
戏台的共振陶瓮镶嵌在戏台的卷棚部分，这一部分建筑是什么时间修建的对我们而言至关重要。
由于龙天庙的建筑规制并不高，在县志和当地文献中没有找见对其进行详细描述的史料。
我们只能以碑文的记载进行推测。
根据碑文的记载，龙天庙古戏台卷棚顶部分的建筑是咸丰年间对乐楼“大增式廓”时改建的可能性最大。
首先，从建筑时间和建筑规模来看，卷棚顶部分的戏台不是道光年间所建。
从建筑时间来看，道光在前，咸丰在后。
即使道光年间的“重修”已经有了“卷棚顶部分”，咸丰年间的“大增式廓”使乐楼“比舊制，洵属美觀然”。
表明咸丰年间“改建”的乐楼已经不同于道光年间“重修”的乐楼了。
从建筑规模来看，碑文用“重修”、“改建”、“修葺”三个不同的词分别描述了道光、咸丰、民国三次对“乐楼”的修建工程，说明咸丰年间的“改建”工程要比道光年间的“重修”工程大。
此外，虽然，咸丰年间的改建没有专门的碑文记载。
但是，从“归消社债碑记”和“举修大殿碑记”两块的碑文中关于咸丰年间乐楼改建工程的描述。
可以将“归消社债碑记”看作归还咸丰年间乐楼“改建”工程欠账的碑文。
“举修大殿碑记”从侧面反映了咸丰年间对乐楼的改建，使得正殿“興味索然”，在此情形下，出于建筑规制的考虑，迫不得已对“正殿”进行“举修”。
由此可见，咸丰年间对“乐楼”改建的工程最大。
其次，从乐楼与正殿的相对位置和乐楼的功能来看，龙天庙古戏台卷棚部分的建筑也不是民国所建。
1.4龙天庙戏台的共振陶瓮
龙天庙共振陶瓮镶嵌在古戏台卷棚顶部分两侧山墙上。
山墙两侧共14个方形小孔，它们沿戏台中轴线呈左右对称。
如图3显示，小孔边长约为13厘米。
如图4所示，山墙上7个方形小孔距离戏台台面约1.5米，从台口到侧门，7个小孔之间的距离依次约为30厘米，45厘米，60厘米，30厘米，60厘米，45厘米，60厘米，30厘米。
如图3、4所示，从水平位置看，方孔与地面平行，从方孔看进去，可以看见陶瓮瓮口与方孔一致，因此，陶瓮也与地面平行。
单个陶瓮
在山墙上的镶嵌情况，如图5所示。
图3拆除前龙天庙古戏台单个陶瓮
图4拆除前龙天庙古戏台陶瓮安放位置
图5龙天庙古戏台陶瓮安放位置纵切面图
戏台拆除之后，14个方形小孔的每个小孔内都拆出1个陶瓮，共14个陶瓮。
每侧7个陶瓮按容积大小分为三类，容积较大的陶瓮1个（简称大陶罐），容积较小的陶瓮1个（简称小陶罐），容积中等的陶瓮5个（简称中陶罐）。
14个陶瓮尺寸见表1。
表1石塔村龙天庙戏台陶瓮实测尺寸表（单位：
厘米）
编号
瓮口内直径
瓮口外直径
瓮口内周长
瓮口外周长
腹径
腹围
瓮高
瓮底直径
瓮底周长
瓮壁厚
容积（升）
大瓮1
8
12
27
40
34.39
108
43
19
62
2
21.55
大瓮2
25
39
35.67
112
44
20
65
中瓮1
38
26.75
84
33
15
50
7.5
中瓮2
37.5
26.11
82
31.5
中瓮3
9
13
30
中瓮4
26.43
83
14
48
中瓮5
7.9
11.13
32
15.5
中瓮6
37
46.5
中瓮7
23
25.48
80
14.5
47
中瓮8
中瓮9
31
49
小瓮1
11
35
23.57
74
11.5
5.6
破瓮中
破瓮小
拆除下来的14个陶瓮中有2个已经破损，破损的分别是1个中陶罐和1个小陶瓮，其余12个陶瓮保存完好。
保留下来陶瓮呈腹大口小颈短状，内外施釉，内表面光滑，外表面釉呈墨绿色，部分陶瓮外表面有纵向粗条纹。
（见图5）。
图5龙天庙古戏台发掘的陶瓮
从山西龙天庙古戏台陶瓮镶嵌的位置及陶瓮的形状来看，我们推测这些陶瓮可能是戏台声学史上传统古戏台“设瓮助声”中“共振陶瓮”的实例。
保留下来的12个陶瓮声学功能几乎完全保留，为我们的声学测量提供了实物证据。
对它们进行声学测量和分析，有助于我们解决中国古戏台声学史上共振陶瓮的问题。
即“设瓮”是否能起到“助声”的作用？
其声学效果又如何？
古戏台陶瓮是“有心栽花”还是“无心插柳”？
2龙天庙共振陶瓮的声学测试和分析
我们将测量地点选在非消音室内，室内温度为20度。
测量过程中，我们采用瑞士NTiAudioAG公司生产的MiniratorMR-PRO模拟信号发生器和M4260测量麦克风以及XL2音频与声学分析仪作为信号发生、声音测量和音频分析工具。
测量过程分两个阶段进行：
第一阶段，测量单个陶瓮的固有频率；
第二阶段，测量多个陶瓮不同组合时的声学特性。
测量的第一阶段，我们分别选取声学功能完整，容积不等的大、中、小三个陶瓮（大中陶翁完好，小陶瓮瓮口有破损）作为测量对象；
测量的第二阶段分两步进行。
第一步，多个陶罐相对并排，测量两个体积相同的陶瓮瓮口相对时的声学特性。
第二步，多个陶瓮单排，测量山墙一侧7个陶瓮并排放置时的声学特性。
2.1单个陶瓮固有频率的测量
我们对大、中、小三种不同容积的陶瓮分别进行测试，通过对比同一声场环境中放置陶瓮和不放置陶瓮两种测量结果，从而求得陶瓮固有频率。
由于陶瓮常年在外风吹日晒，里面产生了大量污垢。
为了不影响测量结果，我们对被测陶瓮进行清洗、晾干。
测量过程中，音源距离陶瓮4.5米，麦克风与陶瓮相距0.2米，整个测量过程音源位置和声音测量麦克的位置固定不变。
为了保证数据的切实有效，每轮测量我们都重复三次，取其均值。
整个扫描过程，分三轮进行。
第一轮测量时，我们先对大、中、小三种不同容积的陶瓮进行20Hz-20KHz的全频段扫频，信号发生器发出滑频信号，历时90秒，电平为2V。
测量结果与不放置陶瓮时的扫频结果进行对比，结果显示，三种陶瓮在80Hz~300Hz之间出现明显的共振峰值。
第二轮测量时，我们仅对扫频的频段进行调整，将其锁定在80Hz~300Hz之间，其他量测指标均未调整。
第二轮的测量结果显示，大容积的陶瓮在90Hz~100Hz频段出现共振峰值，中等容积的陶瓮在150Hz~160Hz附近出现共振峰值，小容积的陶瓮在170Hz~180Hz附近出现共振峰值。
第三轮测量时，我们分别调整了对三种容积不同的陶罐的扫频信号。
大陶瓮的扫频信号调整为80Hz~100Hz，中等和小陶瓮的扫频信号调整为125Hz~200Hz，其余测量指标均与第一次保持一致。
测量结果分别见图6、图7和图8。
图6大陶瓮测量结果
从图6可以看出：
在同一声场环境中，当信号发生器发出80.24Hz的纯频信号时，大陶瓮的声压级值同不放置陶瓮时的声压级值非常接近。
随着扫频信号频率的不断升高，二者之间的差距在89.03Hz时，声压级开始拉大，在96.36Hz时二者之间时，声压级差达到最大值，放置陶瓮时的声压级值高出不放置陶瓮时的声压级值17.5dB。
96.36Hz之后，二者之间的差距又开始缩小。
在100Hz时，两者声压级值的差又几乎为零。
这说明声音在87Hz~100Hz频段时，可以使大容积的陶瓮发生共振。
同时说明，大陶瓮在96.36Hz时振幅达到最大值，其固有频率为96.36Hz。
图7中等陶瓮测量结果
从图7可以看出：
在同一声场环境中，当信号发生器发出128.58Hz的纯频信号时，中等陶瓮的声压级值同不放置陶瓮时的声压级值非常接近。
随着扫频信号频率的不断升高，二者之间的差距在138.84Hz时声压级开始拉大，在157.88Hz时二者之间的声压级差达到最大值，放置陶瓮时的声压级值高出不放置陶瓮时的声压级值15.4dB。
173.99Hz之后，两者声压级差相差缩小。
这说明声音在138Hz~174Hz频段时，可以使中等容积的陶瓮发生共振。
同时说明，中等陶瓮在157.88Hz时振幅达到最大值，其固有频率为157.88Hz。
图8小陶瓮测量结果
从图8可以看出：
在同一声场环境中，当信号发生器发出128.58Hz的纯频信号时，小陶瓮的声压级值同不放置陶瓮时的声压级值非常接近。
随着扫频信号频率的不断升高，二者之间的差距在172.53Hz时声压级开始拉大，在185.71Hz时二者之间的声压级差达到最大值，放置陶瓮时的声压级值高出不放置陶瓮时的声压级值7.3dB。
195.96Hz之后，二者之间的差距又开始缩小。
这说明声音在127.12Hz~194Hz频段时，可以使小容积的陶瓮发生共振。
同时说明，大陶瓮在185.71H时振幅达到最大值，其固有频率为185.71H。
2.2多个陶瓮不同组合的声学测量
本次测量，通过对比同一声场环境中放置陶瓮和不放置陶瓮两种测量结果，从而求得陶瓮声学特性,测量过程分两步.第一步我们模拟两个同等容积的陶瓮瓮口相对时的声学特性。
文中仅以两个大陶瓮瓮口相对的测量为例进行测量。
测量时，大陶瓮瓮口距离地面高度为1.5米，瓮口相对距离为8米，麦克风置于两瓮口中间。
我们先对两个大陶瓮进行40Hz~1000Hz的扫频，扫频结果显示在100Hz附近有共振峰值，为了得到精确测量数据，我们又从85Hz~125Hz对这两个体积最大陶瓮扫频，扫频时间为90秒，测量结果见图9。
图9两个大陶瓮85Hz~125Hz扫频结果
由图9可知，当扫频信号在90.5Hz~100.75Hz频段时，两个大陶瓮可以产生共振，在97.82Hz振幅达到最大值。
这次测量比单个陶瓮的固有频率略高1.46Hz。
第二步，我们实地模拟测量戏台山墙一侧7个陶瓮并列放置时的声学特性。
大陶瓮放置在从左到右的第五个，体积最小的陶瓮放置在最右边，瓮口距离模拟在戏台山墙上实地摆放时的距离，约为29cm~58cm左右，瓮口距离地面高度约1.5米，麦克风置于瓮口前4米。
根据之前的测量结果，我们选取了50Hz~215Hz的频段对7个陶瓮进行扫频，扫频时间为90秒。
测量结果见图9。
图107个陶瓮同时测量的结果
从图10可以看出，扫频信号在96.36Hz~97.82Hz、157.88Hz~160.81Hz、181.32Hz~185.71Hz频段都有明显峰值，在50.95Hz~74.38Hz、112.47Hz~137.37Hz、143.23Hz~144.7Hz、149.09Hz~153.48Hz、168.13Hz~172.53Hz、188.64Hz~194.5Hz、203.29Hz~209.15Hz，频段之间也有明显峰值，尤其是50.95Hz~74.38Hz频段的峰值特别明显，声压级相差较大。
测试结果显示：
陶瓮成对、成组放置时，作为一组共鸣器，其声学功能不是单个陶瓮声学特性的简单相加，而是大于其功能之和，会出现许多新的耦合峰值。
通过对单个陶瓮固有频率的测量，可以看出大、中、小三种容积不同的陶瓮有不同的固有频率，可以分别对不同频段的声音产生共振，说明龙天庙戏台的“设瓮”可以起到“助声”的作用。
通过对多个陶瓮不同组合的声学测量结果分析，首先，我们将瓮口相对的两个陶瓮和单个陶瓮的频率响应曲线进行对比，发现频响曲线走向一致，在大陶瓮的固有频率处出现峰值，振幅最大，细微之处略有不同。
多个陶罐单排组合的测量，说明陶罐的数量和排列方式会影响到戏台的声强。
对比结果见图11。
图11单个大陶瓮和两个大陶
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