教堂是基督教舉行禮拜和重要宗教儀式的場所。傳統禮拜儀式中以詠唱為主,佈道居從屬地位。然而,宗教改革後的現代儀式中音樂和語言交替出現。如何在音樂豐滿的同時確保語言清晰度,成為亟待解決的新課題。目前,歐美國家對此項研究有很大投入,而中國尚屬空白。如何在聲學、建築、宗教三者協調一致的前提下妥善處理語言和音樂對混響要求的矛盾是本文研究的主要內容。教堂是宗教的一種物化形式,禮拜中的讚美詩詠唱和佈道、誦經為主要內涵。因此,宗教、建築、聲學構成一個連鎖反應系統。就聲學而言,其措施不能與建築審美和宗教理念相悖。基於此,本文首先從基督教歷史發展入手研究教堂空間型制、禮儀的淵源與歷史沿革。目的是剖析聲環境的成因、特點和演變規律;從聲學與宗教、建築的“共性”中透視“聲與形”的“互動”機制。在此基礎上,透過“聲學空間”與“建築空間”設計理念的有機融合,映射出基督宗教所追求的深層次的“心理空間”。傳統教堂空間碩大且構造複雜,聲環境特點是混響時間相當長,音樂極為豐滿而語言清晰度差。這一傳統特徵在宗教改革中受到新的審視:現代禮拜用語由原來指定的拉丁語(或希臘語)改為各民族本地語言且儀式中唱詩、佈道、誦經交替出現致使可懂度問題凸顯。如何為教堂聲環境重新定位是爭論的焦點,西方聲學家各執己見,莫衷一是。筆者對國內外教堂建築聲環境的歷史和現狀進行大量調查,從生理聲學、心理聲學和環境心理學的角度研究禮拜者的聲行為和潛在心理,提出現代教堂中仍需要有較長的混響時間。這是禮拜心理的需求;是構成教堂聲環境特色的充分和必要條件。教堂中的長混響有助於讚美詩的音樂抒情而不利於佈道。如何在音樂豐滿的同時提高語言清晰度成為研究的核心問題。教堂的聲環境歷史表明,中古世紀由於只繼承了封閉空間聲學的經驗知識,佈道只能採取放慢語速、設定聲反射罩篷等被動措施。直到近代有了聲的理論,聲學家開始分析教堂中的聲場,根據儀式中的混響要求用現代建材和裝置(如擴聲系統)等一系列科技手段改善聲環境。本文詳細分析了這些對策並跟蹤研究進展,圍繞如何解決音樂和語言對混響要求的矛盾這一關鍵問題,對教堂音質設計中的流行作法進行反思並提出質疑。透過對早期聲場中影響聲能衰減的重要因素—各前次反射面的位置及其吸聲貢獻的深入研究,明確了各介面不同的聲學處理對佈道可懂度和音樂豐滿度的直接影響,揭示出語言和音樂對混響要求的矛盾性和統一性。論證前期混響衰減快,後期混響衰減慢的折線型混響衰減方式在教堂音質設計中的可行性和必要性。在此基礎上改進傳統混響理論並提出簡捷而程式化的教堂音質設計新方法—前期聲場用幾何聲學處理以確保佈道可懂度;後期聲場用統計聲學處理以確保音樂豐滿度。對應得到的混響時間稱為有效混響時間。在廳堂模擬實驗中,透過更換吸聲材料位置來測試混響時間和語言清晰度等聲學指標,從結果的分析和對比中驗證有效混響理論。繼之編制計算機程式,將該理論付諸於傳統教堂的音質改造和現代教堂的音質設計實踐。竣工前後的聲學指標測試、計算機模擬、問卷調查結果均證實了該理論在教堂音質設計中的有效性。 本文對教堂建築聲環境進行綜合研究,總結出:成功的教堂聲環境必屬於聲學、建築、宗教的“交集”。由此概念出發,利用三者的共性與制約機制最大限度地最佳化聲學空間,從而形成一種宗教建築聲環境理論。在這一理論指導下研究並提出教堂規劃、單體、內部裝修以及電聲系統的設計原則和若干經濟可行的綜合措施,創造優良的教堂建築聲環境。本文的科研思想和方法對其它宗教建築以及多用途廳堂的聲環境研究具有同樣的參考價值。