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第 38 卷 第 3 期 黄武琼等： 共形时域有限差分技术在戏场八字墙中的应用 321

设有八字墙，八字墙的宽度 L设为 3 m或5 m，八字
3 八字墙的声音效果分析
墙与山墙所在直线之间的夹角 θ 设为 30 、45 或者
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◦
◦
参考多处戏台的构造，如图 3所示，榆次市聂店 60 。在戏台中轴线上的 5 个位置设有声源点，声源
村戏台的前台在山墙之外，新降县樊店村关帝庙戏 采用上述微分高斯脉冲。以中轴线为基准，在庭院
台的前台在山墙之间，对于设有八字墙的戏台，太 内观众席处设两个相邻的测区1和测区2，山墙旁边
谷县静信寺戏台的八字墙的宽度相对于戏台前台 设测区 3。测区 1 正对山墙之间，测区 2 紧邻着测区
较短，介休市袄神楼戏台的八字墙的宽度相对于戏 1，面积与测区 1 相同。山墙与八字墙均设为刚性边
台前台较长。综合以上戏台的构造和大小，建立大 界。在实际戏场中，考虑声能消耗，庭院模型四周
小为 23.45 m×23.45 m 的含有戏台的庭院模型，如 围合墙壁设为阻抗边界条件 [17] ，平均吸声系数为
图 4 所示，戏台两侧设有 3.5 m 的山墙，紧连着山墙 0.15。

3.1 各个区域的声能分析
ՑԼ ՑԼ
为了研究戏台构件的声学作用，考察各个测区
获得的声强大小。本文以 1 s 时长内测区的所有声
ҒԼ ҒԼ
能叠加作为总声能强度，各个测区内的总声能强度
由式(15)计算：
(a) ഒ൓࣊ᐇइే੆Լ (b) ழᬌԞറइేТࣛई੆Լ 1 s
∑ ∑
2
E z = p (i, j), z = 1, 2, 3. (15)
测区z
t=0
ՑԼ
由图5的结果可见，对于无八字墙的戏台，不论
声源设在山墙之间或是超过山墙很多距离，在测区
ҒԼ
1 和测区 2 获得的声能强度都比有八字墙的小。在
测区 3 获得声能强度反而比有八字墙的大。显然八
(c) ܺ៮Ԟ᭢ηࠬ੆Լ (d) ̮͔࣊ᛸᇸഎ੆Լ
字墙的存在减小了测区 3 的衍射声能。从图 6 波阵
0 2 4 6 8 10 m
面可见，声场在山墙顶端产生了次声源，八字墙把衍
射声能反射到观众区，无八字墙时，则有较多声能传
图 3 4 类戏台平面图
播到了山墙旁的测区 3。当声源距离超过一定位置
Fig. 3 Four types of stage plan
后，测区 2 接收到的声强骤减，因此，欲使测区 2 能
10 5.4
接收到较高的声能，声源应尽量在山墙之间，即前台
฾ӝ3 2.8
S 不应凸出山墙太多。
੆Լ
S 当八字墙的宽度都取 5 m 或 3 m 时，如图 5 和
S
θ θ 6.2
S 图 7 所示，声压变化与角度之间没有明显的正比关
S 10.99
23.38 R R 系，这可能是山墙与八字墙的共同作用导致的混
◦
R R 乱现象。当夹角 θ 为 30 、声源距离在 2.8 m 时，测
R R 区 1 得到的声强都大于其他两种夹角；但当夹角 θ
13.3
为 30 、八字墙宽为 5 m 时，在测区 2 得到的声强较
◦
฾ӝ1 ฾ӝ2
其他两种角度的声强都小。因此，若观众席集中在
戏台正前方时，八字墙的夹角设为 30 更佳，若希望
◦
23.38 观众席的范围扩到两侧更远的地方，八字墙的夹角
选择45 或者60 更佳，但要综合考虑戏台正前方与
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◦
图 4 设有八字墙戏台的庭院模型
Fig. 4 A courtyard model of an theater stage with 两侧都能得到较强的声能，夹角最好取中间值 45 ◦
the splayed walls 左右。