聲學(xué)-4.室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)

1、第十三章第十三章 音質(zhì)設(shè)計(jì)音質(zhì)設(shè)計(jì)音質(zhì)的主觀評價(jià)與客觀指標(biāo)音質(zhì)的主觀評價(jià)與客觀指標(biāo)音質(zhì)設(shè)計(jì)的方法與步驟音質(zhì)設(shè)計(jì)的方法與步驟電聲系統(tǒng)電聲系統(tǒng)各類建筑的音質(zhì)設(shè)計(jì)各類建筑的音質(zhì)設(shè)計(jì)音質(zhì)的主觀評價(jià)音質(zhì)的主觀評價(jià) 響度：響度：指人們聽到的聲音的大小。足夠的響度是室內(nèi)具有良好音質(zhì)的基本條件。與響度相對應(yīng)的物理指標(biāo)是聲壓級。豐滿度：豐滿度：指人們對聲音發(fā)出后“余音”的感覺。在室外，聲音感覺“干癟”，不豐滿。與豐滿度相對應(yīng)的物理指標(biāo)是混響時(shí)間。色度感：色度感：主要是指對聲源音色的保持和美化。良好的室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)要保持音色不產(chǎn)生失真。另外，還應(yīng)對聲源具有一定美化作用，如“溫暖”、“華麗”、“明亮”。色度感：相對應(yīng)

2、的物理指標(biāo)主要是混響時(shí)間的頻率特性以及早期衰減的頻率特性 ?？臻g感：空間感：指室內(nèi)環(huán)境給人的空間感覺，包括方向感、距離感（親切感）、圍繞感等?？臻g感與反射聲的強(qiáng)度、時(shí)間分布、空間分布有密切關(guān)系。清晰度：清晰度：指語言用房間中，聲音是否聽得清楚。清晰度與混響時(shí)間有直接關(guān)系，還與聲音的空間的反射情況及衰減的頻率特性等綜合因素有關(guān)。無聲學(xué)缺陷無聲學(xué)缺陷:如回聲、顫動回聲、聲聚焦、聲遮擋、聲染色等影響聽音效果及聲音音質(zhì)的缺陷?？陀^指標(biāo)客觀指標(biāo)： 聲壓級：聲壓級：房間中某處的聲壓級反映了該處的響度。在聲源功率一定的情況下，增大聲壓級需要獲得更多的反射聲。 混響時(shí)間混響時(shí)間RTRT：RT與室內(nèi)的混響感、豐

3、滿度、清晰度有很大關(guān)系。RT越長，越感豐滿，但清晰度越差；RT越短，越感“干 ”，但清晰度提高。RT的頻率特性與音色有一定關(guān)系。RT低頻適當(dāng)增長，聲音有溫暖感、震撼感；RT高頻適當(dāng)增長，聲音有明亮感、清脆感。 反射聲時(shí)間序列分布：反射聲時(shí)間序列分布：人們最先聽到的是直達(dá)聲，之后是來自各個(gè)界面的反射聲。一般的，直達(dá)聲后50ms到達(dá)的聲音被稱為近次反射聲，這部分聲音對加強(qiáng)直達(dá)聲響度、提高清晰度、維護(hù)聲源方向起到很大作用。對于語言，人們提出清晰度D（difinition)的概念，指直達(dá)聲及其后50ms以內(nèi)的聲能與全部聲能之比。對于音樂人們提出明晰度C(Clarity)的概念。1）防止外部噪聲及振動傳

4、入室內(nèi)，使室內(nèi)的背景噪聲足夠低。 2）使室內(nèi)各處都有足夠的響度，并保證聲場分布盡可能均勻。對于以自然聲為主的廳堂，要注意選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)模。 3）聽眾各點(diǎn)應(yīng)安排足夠的近次反射聲。 4）使房間具有與使用目的相適應(yīng)的混響時(shí)間。 5）防止出現(xiàn)回聲、多重回聲、聲聚焦、聲遮擋、聲染色回聲、多重回聲、聲聚焦、聲遮擋、聲染色等聲學(xué)缺陷。1、保證廳內(nèi)有足夠的響度。對于以自然聲為主的廳堂，大廳的體積有一定限度。以電聲為主的可以不受限制。（推薦值見下表）用途講演話劇獨(dú)唱大型交響樂最大體積（m3)2000-3000600010000200002、合適的混響時(shí)間。人的吸聲量占房間吸聲量很大的一部分。不同用途的廳堂的混響時(shí)

5、間與每座容積的關(guān)系較大。用途推薦每座容積（m3)音樂廳8-10歌劇院6-8多功能廳、禮堂5-6演講挺、教室3-5電影院4聲源S的位置一般定在舞臺大幕線后2m一3m，高1.5m。我們要求從臺口外的A點(diǎn)開始的第一段天花向A到B點(diǎn)的一段觀眾席提供第一次反射聲(A，B等接收點(diǎn)的高度取地面上1.1m)。連接SA與AA，作角SAA的分角線AQl，過A作 AQl垂線AA”。以為AA”為軸，求出聲源S的對稱點(diǎn)S1。連SlB，它與AA相交于A”。 AA”就是第一段天花的斷面。第二段天花的第一次反射聲要求提供給從B到C點(diǎn)的一段觀眾席，則在SA的延長線上的適當(dāng)位置取B，以后用與第一段同樣的方法求出第二段天花的斷面B

6、B.1、體形的確定方法:幾何聲學(xué)法(聲線法聲線法)2 2、體形設(shè)計(jì)的五項(xiàng)原則體形設(shè)計(jì)的五項(xiàng)原則： （1 1）保證直達(dá)聲到達(dá)每個(gè)觀眾。）保證直達(dá)聲到達(dá)每個(gè)觀眾。 （2 2）保證近次反射聲的分布。）保證近次反射聲的分布。 （3 3）防止產(chǎn)生回聲及其他聲學(xué)缺陷）防止產(chǎn)生回聲及其他聲學(xué)缺陷 （4 4）采用適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散處理）采用適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散處理 （5 5）舞臺反射板的運(yùn)用）舞臺反射板的運(yùn)用（1）保證直達(dá)聲能夠到達(dá)每個(gè)聽眾主要是防止前面的觀眾對后面觀眾的遮擋。在小型講演廳，可設(shè)講臺以抬高聲源，在較大的觀眾廳中，地面應(yīng)從前到后逐級升高（2）保證近次反射聲的分布對于規(guī)模不大的廳(例如高度在10m左右，寬度在20m

7、左右)絕大多數(shù)座位絕大多數(shù)座位上接收到的第上接收到的第一次反射聲的一次反射聲的延時(shí)都在延時(shí)都在50ms50ms之內(nèi)之內(nèi)。尺寸更大的廳要從體型設(shè)計(jì)上下功夫，從平面形狀上看扇形平面的中間部分不易得到來自側(cè)墻的第一次反射聲。斷面形狀；斷面設(shè)計(jì)的主要對象是天花。由于來自天花的反射聲不像側(cè)墻反射那樣易被觀眾席的掠射吸收所減弱，因此對廳內(nèi)音質(zhì)的影響最為有效，必須充分加以利用。天花設(shè)計(jì)的原則是，首先使廳的前部(靠近舞臺部分)天花產(chǎn)生的第一次反射聲均勻分布于觀眾席。為此可將天花設(shè)計(jì)成從臺口上緣逐漸升高的折面或曲面。中部以后的天花，可設(shè)計(jì)成向整個(gè)觀眾席及側(cè)墻反射的擴(kuò)散面。 呈凹曲面的天花，容易發(fā)生聲聚焦現(xiàn)象，使

8、反射聲分布不均勻，應(yīng)當(dāng)避免采用。如必須采用時(shí)，應(yīng)在內(nèi)表面作有效的吸聲處理內(nèi)表面作有效的吸聲處理，或在其下面設(shè)置在其下面設(shè)置“浮云浮云”式的反射板式的反射板。 側(cè)墻在一般大廳中都是垂直的，這使它能夠提供給觀眾席第一次反射聲的面積很小。如果使側(cè)培略向內(nèi)傾，則可以有更大面積提供第一次反射聲，有條件時(shí)可以考慮采用這種形狀。為此目的，也可以在垂直的側(cè)墻上布置縱向?yàn)樾ㄐ蔚钠鸱?在橫向很寬的大廳，為向中間坐席提供側(cè)向的第一次反射聲，可將靠近側(cè)墻的座位抬高，利用這些座位下面的矮墻向廳的中部提供第一次反射聲。 觀眾席較多的大廳，一般要設(shè)挑臺，以改善大廳后部坐席的視覺條件，但挑臺下部坐席的聲學(xué)條件往往不利。首先

9、，如跳臺下空間過深，則除了掠射過前部觀眾到達(dá)的直達(dá)聲和部分側(cè)墻反射聲以外，天花的反射聲難以到達(dá)。同時(shí)，這部分空間的混響時(shí)間會比大廳的其他部分為短。為了避免產(chǎn)生這種現(xiàn)象，跳臺下空間的進(jìn)深不能過大，一般劇場及多功能大廳，不應(yīng)大于桃臺下空間開口的2倍，對于音樂廳，進(jìn)深不應(yīng)大于挑臺下空間的開口。同時(shí)，挑臺下天花應(yīng)盡可能作成向后傾斜的，使反射聲落到挑臺下坐席上。挑臺前沿的欄板，有可能將聲音反射回廳的前部形成回聲為此應(yīng)將其形狀作成擴(kuò)散反射的或使其反射方向朝向附近的觀眾席。（3）防止產(chǎn)生回聲及其他聲學(xué)缺陷觀眾廳中最容易產(chǎn)生回聲的部位是后墻(包括挑臺上后墻)、與后墻相接的天花，以及挑臺欄桿的前沿等。如果后墻為

10、凹曲面，更會由于反射聲的聚集加強(qiáng)回聲的。在有可能產(chǎn)生回聲的部位，應(yīng)適當(dāng)改變其傾斜角度，使反射聲落入近處的觀眾席，或者作吸聲處理。吸聲處理最好能與擴(kuò)散處理并用，作吸聲處理時(shí)，應(yīng)當(dāng)與大廳的混響設(shè)計(jì)一起考慮。多重回聲的產(chǎn)生是由于大廳內(nèi)特定界面之間產(chǎn)生的多次反復(fù)反射。在一般觀眾廳里，由于聲源在吸聲性的舞臺內(nèi)，廳內(nèi)地面又布滿觀眾席，不易發(fā)生這種現(xiàn)象。但在體育館等大廳中，場地地面與天花可能產(chǎn)生反復(fù)反射，形成多重回聲。即使在較小的廳中，由于形狀或吸聲處理不當(dāng)，也有可能產(chǎn)生多重回聲，在設(shè)計(jì)時(shí)必須注意。 (4)采用適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散處理擴(kuò)散處理就是用起伏的表面或吸聲與反射材料的交錯(cuò)布置等方法，使反射聲波發(fā)生散亂。它不僅

11、用于消除回聲和聲聚焦，而且可以提高整個(gè)大廳的聲場擴(kuò)散程度，增加大廳內(nèi)聲能分布的均勻性，使聲音的成長和衰減過程滑順；同時(shí)，它還有助于避免強(qiáng)反射可能造成的“染色現(xiàn)象” 。染色現(xiàn)象”是單個(gè)的強(qiáng)反射聲或間隔相近的一系列強(qiáng)反射聲與直達(dá)聲疊加產(chǎn)生的聲音頻普變化，它使原有的聲音音色失真。擴(kuò)散處理一般布置在第一次反射聲的反射面以外的各個(gè)面，如側(cè)墻與天花的中、后部、后墻等等。擴(kuò)散聲場的豎弧(5)舞臺反射板 有鏡框式臺口的劇場或禮堂，舞臺上演員的聲音有相當(dāng)大的部分進(jìn)入了舞臺內(nèi)部，不能被觀眾接收。在舉行音樂會等不需吊下布景的演出時(shí)，如將舞臺的上部、兩側(cè)和后部用反射板封閉起來，使上述聲能反射到觀眾廳，就能顯著提高觀眾

12、席上的聲能密度。不僅如此，舞臺反射板還有加強(qiáng)演員的自我聽聞和演員與樂隊(duì)、以及樂隊(duì)各部分之間的互相聽聞的作用。這是音樂演出，特別是交響樂演出的一個(gè)重要條件。 舞臺反射板在全頻帶上應(yīng)當(dāng)都是反射性的。特別要注意，不要使產(chǎn)生過度的低頻吸收。材料一般選用厚木板或木夾板(厚度在1cm以上)井襯以阻尼材料。其形狀應(yīng)使反射聲有一定的擴(kuò)散。舞臺反射板的背后結(jié)構(gòu)一般是型鋼骨架。它的裝、拆宜采用機(jī)械化的方法柏林室內(nèi)音樂廳北京師范大學(xué)音樂廳多倫多路易.湯姆森音樂廳交響樂演奏情景上海大劇院觀眾廳1）最佳混響時(shí)間及頻率特性的確定 2）混響時(shí)間的計(jì)算 3）室內(nèi)裝修材料的選擇與布置常用最佳混響時(shí)間(秒)音樂廳1.8-2.2劇

13、院1.4-1.7多功能1.0-1.3電影院0.8-1.0高保真0.4-0.6錄音室0.3-0.4最佳混響時(shí)間頻率特性曲線一般包括廣播通訊、擴(kuò)聲、重放等系統(tǒng)。 一、 擴(kuò)聲重放系統(tǒng)二、 擴(kuò)聲系統(tǒng)的安裝 在室內(nèi)如何布置揚(yáng)聲器，是電聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要問題，它與建筑處理的關(guān)系也最密切。室內(nèi)揚(yáng)聲器布置的要求是： (1)使全部觀眾席上的聲壓分布均勻。 (2)多數(shù)觀眾席上的聲源方向感良好*即觀眾聽到的揚(yáng)聲器的聲音與看到的講演者、演員在方向上一致。 (3)控制聲反饋和避免產(chǎn)生回聲干擾。揚(yáng)聲器的布置方式，大體上可分為：1）集中式 2）分散式 3）集中分散式 1集中式 在觀眾席的前方或前上方(一般是在臺口上部或兩側(cè))

14、設(shè)置有適當(dāng)指向性的揚(yáng)聲器或揚(yáng)聲器組合(一般是聲柱或揚(yáng)聲器組合，在音質(zhì)要求不高的廳中也可以是喇叭式揚(yáng)聲器)，將揚(yáng)聲器的主軸指向觀眾席的中、后部。這是劇場、禮堂及體育館等常采用的布置方式。其優(yōu)點(diǎn)是方向感好，觀眾的聽覺與視覺一致，射向天花、墻面的聲能較少，直達(dá)聲強(qiáng)，清晰度高。 2分散式 在面積較大、天花很低的廳，用集中式布置無法使聲壓分布均勻時(shí)，將許多個(gè)單個(gè)揚(yáng)聲器分散布置在天花板上。這種方式可以使聲壓在室內(nèi)均勻分布，但聽眾首先聽到的是距自己最近的揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音，所以方向感不佳。如果設(shè)置延時(shí)器，將附近的揚(yáng)聲器的發(fā)聲推遲到一次聲源的直達(dá)聲到達(dá)之后，方向感可以明顯改善，但在這之后還會有遠(yuǎn)處的揚(yáng)聲器的聲音

15、陸續(xù)到達(dá)，使清晰度降低，為此必須嚴(yán)格控制各個(gè)揚(yáng)聲器的音量與指向性。 2集中與分散結(jié)合的方式(1)廳的規(guī)模較大，前面的揚(yáng)聲器不能使廳的后部有足夠的音量(2)集中式布置時(shí)，揚(yáng)聲器在臺口上部，由于臺口較高，靠近舞臺的觀眾感到聲音是來自頭頂，方向感不佳。這種情況常在舞臺兩側(cè)低處或舞臺的前緣布置揚(yáng)聲器，叫做“拉聲像揚(yáng)聲器”，(3)在集中式布置之外，在觀眾廳天花、側(cè)墻以至地面上分散布置揚(yáng)聲器。這些揚(yáng)聲器用于提供電影、戲劇演出時(shí)的效果聲，屬重放系統(tǒng)?；蚪踊祉懫?。增加廳內(nèi)的混響感。以下分別敘述音樂廳、各類劇場、電影院、多功能大廳、教室、講堂、體育館以及錄音室等的音質(zhì)設(shè)計(jì)。必須注意的是，上述各類建筑物的音質(zhì)要求

16、各不相同，設(shè)計(jì)中要解決的主要問題也不一樣，應(yīng)當(dāng)根據(jù)以上幾節(jié)中闡述的原則和方法，結(jié)合實(shí)際，靈活處理。還必須注意，這些建筑中都有很多附屬房間，如門廳、休息廳、走廊等等，它們對創(chuàng)造整個(gè)建筑的聲環(huán)境也起著重要作用，不可忽視。例如沉寂的門廳、走廊，會使人感到觀眾廳的音質(zhì)更加豐滿。相反，混響很長的門廳、走廊，不僅會使整個(gè)建筑給人以嗜雜的印象，而且會影響人們對觀眾廳音質(zhì)豐滿度的感受。總之，應(yīng)當(dāng)把整個(gè)建筑物作為一個(gè)整體，進(jìn)行聲環(huán)境的設(shè)計(jì)，其中也包括使建筑韌的各個(gè)部分都能保證在適當(dāng)?shù)脑肼曀街?，孤立地設(shè)計(jì)觀眾廳等部分，往往不能取得應(yīng)有的效果。音樂廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)大體上應(yīng)當(dāng)遵循以下原則； 1使大廳具有較長的混響時(shí)間

17、以保證廳內(nèi)聲場有足夠的豐滿度。同時(shí)廳內(nèi)盡量少用或不用吸聲材料。在混響時(shí)間的頻率特性上，應(yīng)當(dāng)使低頻適當(dāng)高于中頻，以取得溫暖感。 2.充分利用近次反射聲，使之均勻分布于觀眾席，以保證大多數(shù)座位有足夠的響度和親切感，特別注意增加側(cè)向反射，使廳內(nèi)有良好的圍繞感。廳頂部的處理，除考慮向觀眾席反射外，還應(yīng)有適當(dāng)部分的反射聲返回演奏席、以利演唱、演奏者的互相聽聞。 3保證廳內(nèi)具有良好的擴(kuò)散。古典式大廳有豐富的裝飾構(gòu)件，可起擴(kuò)散作用，新式大廳也應(yīng)布置擴(kuò)散體。 此外，音樂廳的允許噪聲標(biāo)準(zhǔn)要高于其他廳堂，評價(jià)指數(shù)應(yīng)在20以下，為此，音樂廳的選址應(yīng)注意遠(yuǎn)離交通干道等噪聲較高地區(qū)，內(nèi)部要作好隔聲，通風(fēng)系統(tǒng)要有足夠的消

18、聲處理， 音樂廳內(nèi)的演出一般不用擴(kuò)聲設(shè)備，但要考慮到語言擴(kuò)聲、現(xiàn)場轉(zhuǎn)播及錄音的需要，還需設(shè)置聲控室。劇院有單獨(dú)的舞臺空間，以鏡框式臺口與觀眾廳相連，一般還有樂池。 西方古典的歌劇院多是馬蹄形平面，側(cè)面及后面有多層包廂。新式的歌劇院平面多為扇形、六角形等形式，臺口后有大型舞臺。我國最早的劇場，舞臺三面伸入觀眾席，沒有樂池。目前這種形式已不多見。京劇及其他地方戲的演出也大多是在鏡框式臺口之內(nèi)進(jìn)行，只是伴奏仍在臺側(cè)，不用樂池。 歌劇是以歌唱、音樂為主，混響時(shí)間應(yīng)當(dāng)較長，但比音樂廳短。京劇及我國其他地方戲的最佳混響時(shí)間尚無定論，一般可按歌劇院考慮，或較之略短。 話劇院一般較歌劇院規(guī)模為小，一般也有鏡框

19、式臺口，也有的話劇院，舞臺可以伸到觀眾席中，即所謂伸出式舞臺。 話劇院應(yīng)按語言用大廳的要求，取較短的混響時(shí)間，以保證有足夠的清晰度。 歌劇院、話劇院在體型上都應(yīng)考慮近次反射聲在觀眾席上的均勻分布。歌劇院還應(yīng)有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)散處理；話劇院要特別注意避免出現(xiàn)回聲。 樂池的聲學(xué)持性也必須注意：一是要保持樂池內(nèi)各聲部聲音的平衡l：是不使觀眾廳內(nèi)聽到的樂池中的伴奏聲壓倒舞臺上的演員聲。這要求樂池的開口與進(jìn)深保持適當(dāng)?shù)谋壤?，樂池上部的天花有適當(dāng)?shù)男螤钆c傾角。 近年來，歌劇、話劇演出使用電聲的情況越來越多，同時(shí)，還有效果聲的需要，因此，劇院應(yīng)當(dāng)有較為完善的電聲系統(tǒng)。電聲系統(tǒng)最理想的使用狀態(tài)應(yīng)當(dāng)是，既加強(qiáng)了觀眾席上

20、的聲級，又能控制其音量，不使其破壞自然的方向感，使觀眾幾乎感覺不到它的存在。 劇院的允許噪聲級可采用N為20或25。 電影院按放聲方式分為揚(yáng)聲器布置在銀幕后面、片寬為35mm的普通電影、遮幅法和變形法寬銀幕立體聲影院，和片寬為70mm，揚(yáng)聲器不只在銀幕之后，在觀眾廳墻面、天花上也布置環(huán)繞聲揚(yáng)聲器的寬銀幕數(shù)字式立體聲影院兩類。 電影院的放映室與觀眾廳之間應(yīng)有良好的隔聲。放映孔應(yīng)有雙層玻璃，并加以密封。放映室內(nèi)部應(yīng)作吸聲處理，以減低機(jī)械噪聲。 電影院觀眾廳的容許噪聲級可比劇場高些，例如N取2530。寬銀幕立體聲電影院希望N不低于25。 在片寬為35mm的電影院中觀眾聽到的是位于銀幕后揚(yáng)聲器發(fā)出的影

21、片錄音的重放聲。影片在錄音時(shí)已經(jīng)加入了與場景相應(yīng)的聲音效果，它要求電影院大廳能夠重現(xiàn)這些效果，不致因大廳的聲學(xué)特性(例如混響過長)而影響這些效果?；祉憰r(shí)間應(yīng)當(dāng)以短為好。但在實(shí)際上，過于沉寂的大廳會使前徘座位與后排座位上的聲級相羌過大，保持一定的混響，有利于廳內(nèi)聲場的均勻。這類電影院的中頻混響時(shí)間可取1.0s左右。為此，每座容積取(34)m3為宜。此外，為保證后部有足夠的聲級，前部又不致過響，廳的長度不宜超過40m 對于片寬為70mm的寬銀幕數(shù)字式立體聲電影院，在觀眾廳的側(cè)墻面和后墻面上以及天花板上還布置有揚(yáng)聲器以形成“環(huán)繞聲”的效果(約距3.5m一4.0m一個(gè))。為保證這些揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音有明確的方向感，廳內(nèi)混響時(shí)間應(yīng)當(dāng)更短一些，其中頻混響時(shí)間應(yīng)當(dāng)控制在0.7左右。 多功能廳堂多用于舉行會議和放映電影，戲曲、歌舞演出也多用電聲系統(tǒng)擴(kuò)聲，一般多功能大廳的音質(zhì)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以適于電聲擴(kuò)聲為主要原則，即短混響，同時(shí)設(shè)置一套功率足夠、聲場分布較為均勻的電聲系統(tǒng)