桂林山洞寻奇

我们都知道桂林以喀斯特地貌闻名，拥有众多钟乳石溶洞，像是芦笛岩、七星岩、银子岩等，形成于亿万年的地质演变。芦笛岩位于市区，被称为“国宾洞”，洞深240米，曾是《西游记》水晶宫拍摄地。‌七星岩是桂林古八景之一，位于七星公园内，由徐霞客发现，历史悠久且充满神秘感。银子岩在荔浦县，以“三绝三宝”著称，洞长2公里，内有“音乐石屏”和“独柱擎天”等奇观，钟乳石闪烁如银光，被誉为“大自然的艺术之宫”。另外有个冠岩还配备观光电梯和小火车；千家洞提供水陆两栖游览，可以乘船穿越暗河体验探险梦境。

在南宁浩声音响负责人李松，录音师杨四平的陪伴下，我有机会到桂林市中心桃花溪旁，探秘一个可以容纳万人的神奇洞穴。桂林曾虽是中国对外开放国际旅游城市，号称世界级康养休闲胜地，更是“联合国人居奖”中国唯一获推荐城市，但多年来文化建设并未特别出彩。1992年首届中国金鸡百花电影节在桂林举行，这是中国首个集影展、颁奖、学术研讨于一体的国家级电影节。当时促成这项活动的市府领导后来高升到壮族自治区政府任职，但他心心念念这个曾经带来美好回忆的地方，总想着为地方多做点事。他想到主持工作期间曾发现市中心一个人防工程洞穴，具有非常独特的声音效果，如果可以开发成音乐表演场所，岂不是能带来各种正面好处?在他的敦促下，我们一行三人奔赴桂林，亲自体验这个山洞的奇妙之处，也看看能否有机会进行开发。

挖掘山洞使用这种钻掘机加上火药爆破

一般来说，声学上有所谓的“山洞效应”，也就是在封闭或半封闭岩洞空间中，因特殊地形与材质产生的声学现象。有个物理公式：最小分辨距离=音速（340m/s）×0.1s÷ 2=17m，当声波传播至岩壁时，若障碍物距离声源超过17米（声音往返约0.1秒），人耳就可清晰分辨原声与回声；洞内壁面坚硬光滑时，反射效率更高，形成多重回声叠加。山洞壁的不规则形态使声波持续反射，延长衰减时间。若洞穴空间紧密，声波能量损失小，混响时间还会显著增加，形成“余音缭绕”效果。此外，由于低频声波波长较长，更易在洞穴中反射传播，因此鼓声、号角等低音在洞内听感更加浑厚震撼。‌湖北利川的腾龙洞，旱洞最高处达235米，容积超500万立方米，枪声测试显示余音持续6秒以上；八百里清江在流经腾龙洞水洞口时,突然跌落30余米,浩浩荡荡的江水直扑而下,形成了一道壮观的“卧龙吞江”瀑布，吼声经洞腔放大至1公里外可闻。古人已经发现此一声学现象并加以利用，北京天坛圜丘台通过汉白玉栏杆和台面的几何结构实现声波快速叠加，形成“天人共鸣”效果。今天我们可以透过科学来分析原因，天坛的圜丘台呈同心圆结构，三层汉白玉栏杆与台面形成精确弧度，当人站在天心石发声时，声波遇到栏杆后以17°倾斜角反射至台面，再经台面二次反射回中心点，形成闭环声波传播路径。反射声波到达人耳的时间差小于0.07秒，大脑无法区分原声与回声，就会产生立体声增强效果。

录音师杨四平介绍防空洞的地形

多半的山洞声音都是混响时间过长，大喊一声嗡…嗡…声不绝于耳。桂林这个十多年前开凿的防空洞，占地面积广逑，二辆汽车能同时通行，预计可同时容纳4万多人，目前仍陆续施工中，水电不通。由于不是天然溶洞，仅有少数参差不齐滴水而成的垂挂钟乳石，大部分地区多是粗糙岩面，地面也是砾石散布。这种地方可以拿来演奏音乐吗?杨四平多次到访这个洞穴，甚至还尝试进行了录音，证实效果非常好，混响丰富但不拖沓、听感清晰细腻又饱满，能量充沛却不影响细节，无疑是一个天赐的音乐演出与录音场地。据洞穴的开发者介绍，他们是根据地质勘探结果进行线路规划，避开破碎地层与含水层，最高处有数十米高，洞穴的上方的西山公园早在1000多年前的唐代便是旅游胜地。并非整个洞穴的声学效果一致，我们找到两个地方，一个在山洞深处，杨四平的录音实验在此进行。我们到访时适逢几天前大雨，渗水比较明显，空间的湿度较大，混响时间变长声音也发闷。

巨大的防空洞全年恒温20度左右，二辆汽车可直接驶入，最大容纳4万人

略感失望之时我们找到另一个地方，接近未开放的出口，通风条件更佳，类似十字路口的结构四通八达。路口正中有隆起，好像天然形成的舞台，旁边较低处比较平坦可以做为观众席，在干燥环境下这个地点声音效果非常好。拿一部便携式的蓝牙音箱播放音乐，十多米外的地方听起来都像是大型音响系统，透透力极佳，动态与能量有叠加效果，但人声歌唱又声声入耳仿佛就在旁边，丝毫感觉不到距离感。耳听不能为凭，杨四平用点鞭炮的方法进行仪器测量，当看到声音能量瀑布图后，简直就惊呆了!!瀑布图显示声音能量从高峰处快速衰减，几乎没有延时没有多余共振，干干净净的看不到任何“山洞效应”。通常我们用RT60来标示混响时长，也就是声源停止发声后，声能密度衰减60分贝所需的时间，这是评估音乐厅音质的关键参数，不同音乐厅的混响时间差异较大。维也纳金色大厅满场状态下500Hz的混响时间约1秒，其独特设计包括正立方形的横截面、高耸屋顶形成的共鸣空间，以及砖墙的石膏灰泥装饰，共同优化了声场均匀性。荷兰阿姆斯特丹皇家大会堂音乐厅满场时500Hz混响时间为2.1秒，更大的内部空间影响了高频表现。不同音乐厅的混响时间差异源于建筑设计理念和声学目标：维也纳金色大厅追求清晰均衡的音质，而阿姆斯特丹音乐厅侧重营造宏大氛围。这个山洞的声学参数有待进一步测量，初步判断它的混响特性介于二个著名音乐厅之间。

杨四平丢鞭炮进行测试

湿度会影响时间吗?当然会，在标准大气条件下（温度为20°C，湿度为50%），音速约为343米/秒，随着温度、湿度或压力发生变化，音速也会相应变化。当我们在常温环境下说话，声音正以每秒340米的速度向四周扩散，这个速度相当于高铁时速的2倍，或是猎豹冲刺速度的10倍，这个看似固定的数值，其实隐藏着自然界神奇的物理法则。在较高的温度下，空气分子会更加活跃平均动能越大，每升高1摄氏度，音速会增加0.607m/s，40℃炎热沙漠中音速可达355m/s；而在南极-50℃环境中，音速会骤降至约306m/s。音响发烧友想得到理想的声音表现，免不了要以空调来控制温度，尤其今年夏天，控制的不只是炙热高温还有烦躁的心情。湿度也一样，在相对湿度较低的情况下,声音的速度随着湿度的增加而增加;而在相对湿度较高时,声音的速度反而会下降。因为水蒸气的存在会改变介质中分子的密度和弹性，所以倾盆大雨或南方梅雨季节，家中如果没有抽湿我们从音响听到的声音容易发闷发沉，不够活泼开扬，正是声音传播速度变慢了。

杨四平在山洞中以开盘录音机进行全模拟的实验录音，效果出奇优异

除了桂林这个神奇的山洞，还有个‌浙江长屿硐天自然岩洞音乐厅，其独特的声学效果已为音乐表演的创新场所。这个音乐厅‌位于温岭市的人工开采石硐群内，顶棚呈八字形延伸，斜上方设有三个巨型露天洞口形成自然采光。总面积达2000平方米，最高处约50米，可容纳近700名观众，混响时间与维也纳金色大厅相当，最长延音可达2.8秒。岩壁为多孔结构火山凝灰岩，一方面是很好的天然吸收材料，不规则岩壁又能增强声波反射，侧壁反声角度加上露天洞口调节混响丰满度等多种因素，巧合地达到了高标准音乐厅所需的声学要求。

杨四平介绍他有个学生在承德阿那亚山谷音乐厅工作，那是另一个形成“虽为人作，宛若天成”的案例。音乐厅又称长城山间音乐厅，位于承德市滦平县金山岭长城附近，建筑面积不大仅有790平方米。海拔900米群山环绕的山谷，山野的自然风貌保持得完整而秀丽，PM2.5常年低于50，空气清爽澄澈，早被地产商看上进行了商业开发。阿那亚山谷音乐厅于2022年春季正式投入使用，整体采用清水混凝土浇筑，骨料混合当地矿岩，外壁模拟山脉沉积岩的层叠肌理，最大限度减少对周围自然环境的影响。2018年，山谷音乐厅获得第66届美国P/A建筑奖（进步建筑奖）。山谷音乐厅由两个相互连接的混凝土壳体组成，外壳采用了上大下小的倒锥形的结构。为了营造最贴近自然声的空间，12米高的音乐厅内部没有任何吸音材料，单纯靠混凝土造型、开孔，声音在这里自由折射、反射、放大、对流、环绕，阶梯式结构是主要扩射板，腔体上不同的洞口则作为吸声面。晴天时阳光在粗糙墙面上游移投射声波光影，雨天水流沿预设路径形成打击乐节奏；无演出时，阶梯式观众席可静听山谷共鸣，实现“耳闻寂静”的意境。实际上这个号称采用数字化技术，创建结构参数模型，并计算出完整3D结构细节的音乐厅，的确有别于任何一个演出空间，却不是发烧友认为好声音的那种。

浙江长屿硐天是国内第一个自然岩洞音乐厅

不管是天然形成的温岭岩洞音乐厅，还是人工规划的承德阿那亚山谷音乐厅，共同的缺点是面积太小，无法容纳大型管弦乐团与较多的观众；其次是交通不够方便，愿意跋山涉水去欣赏音乐的人还是少数。桂林的神奇山洞最大优点除了宽敞巨大，一千名观众加上整个交响乐团都没问题，而且就在桂林市中心，从高铁站前往约15分钟车程。目前唯一欠缺的，是有眼光又喜欢音乐的投资者，愿意把这里打造成中国，乃至全世界独一无二的山洞音乐厅。有兴趣的朋友请联系南宁浩声音响的李总，我们乐见其成。

承德的阿那亚山谷音乐厅盖在金山岭长城附近