聲學(xué)第5講室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計1

1、第五講 室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計廳堂按聲源性質(zhì)分類：1語言用廳堂，2音樂用廳堂，3多功能廳5.1 室內(nèi)良好音質(zhì)應(yīng)具備的條件1）合適的響度： 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。合適：對于語言用廳堂，不低于6065dB；對于音樂用廳堂， 4080dB；干擾噪聲的水平應(yīng)低于所聽音10dB。影響因素：聲源功率；廳體積；房間的體形和吸聲狀；允許噪聲級；擴(kuò)聲系統(tǒng)2）聲能分布均勻：響度均勻，聲壓級差別不大。對錄音室13dB；一般廳堂，3dB。體形設(shè)計時進(jìn)行擴(kuò)散處理，安裝各種擴(kuò)散體；均勻布置吸聲材料。3）有滿意的清晰度、明晰度、豐滿度和立體感可懂度：可懂度：聽

2、者對語言的可理解和聽懂程度，習(xí)慣上當(dāng)語言聽者對語言的可理解和聽懂程度，習(xí)慣上當(dāng)語言單位間有上下文聯(lián)系時，用可懂度；上下文無聯(lián)系時用清單位間有上下文聯(lián)系時，用可懂度；上下文無聯(lián)系時用清晰度。晰度。清晰度：清晰度：指語言用房間中，聲音是否聽得清楚。清晰度與混響時間和響度有直接關(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)。明晰度：明晰度：是指近次反射聲能與總的聲能之比。表現(xiàn)有二：一是指能是指近次反射聲能與總的聲能之比。表現(xiàn)有二：一是指能清楚辨別沒種聲源的音色；二是能聽清每個音符。清楚辨別沒種聲源的音色；二是能聽清每個音符。%100數(shù)測聽所發(fā)出的全部音節(jié)聽眾正確聽到的音節(jié)數(shù)音節(jié)清晰度立

3、體感（空間感）空間感） ：是指人們對聲音的感受具有身臨其境的效果聽視方向一致，真實。包括方向感、距離感（親切感）、圍繞感等。空間感與反射聲的強度、時間分布、空間分布有密切關(guān)系。豐滿度：豐滿度：指相對于室外而言，室內(nèi)聲音音質(zhì)的提高程度?；蛑溉藗儗β曇舭l(fā)出后“余音”的感覺。或稱活躍(余音悠揚），或稱親切（堅實飽滿）或稱溫暖（音色渾厚）。在室外感覺“干癟”，不豐滿。與豐滿度相對應(yīng)的物理指標(biāo)是混響時間。4）有合適的混響時間對于語言用廳堂有合適的混響0.81.1秒;對于音樂用廳堂稍長些，與體積有關(guān)；無明顯噪聲干擾。5）動態(tài)范圍大：能聽清低音與高音。6）無任何聲學(xué)缺陷：聲聚焦，回聲，顫動回聲，聲影，近似回

4、聲等。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)的物理指標(biāo)主要是混響時間的頻率特性以及早期衰減的頻率特性 。 5.2 音質(zhì)的主觀評價與客觀指標(biāo) 5.2.1語言聲主觀評價與屬性名稱 主觀評價聲學(xué)術(shù)語響度合適、不夠、輕響度清晰度聽得清聽不清清晰度宏亮感 宏亮 干澀豐滿度自我感不費勁費勁反應(yīng)及時性回聲沒有有回聲干擾噪聲安靜吵鬧噪聲干擾 5.2.2音樂聲主觀評價屬性名稱 主觀評價聲學(xué)術(shù)語響度音量合適、不足響度飽滿感音質(zhì)飽滿不飽滿豐滿度親切感親切不親切親切感清楚感聲音清楚不清楚清

5、晰度融合程度融合不融合整體感平衡感 平衡 不平衡平衡感擴(kuò)散感有柔和感不柔和擴(kuò)散樂隊空間感空間感無空間感空間感回聲沒有有回聲干擾噪聲安靜吵鬧噪聲干擾5.2.3 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?；祉憰r間混響時間T60：T60與室內(nèi)的混響感、豐滿度、清晰度有很大關(guān)系。T60越長，越感豐滿，但清晰度越差；T60越短，越感“干 ”，但清晰度提高。T60的頻率特性與音色有一定關(guān)系。T60低頻適當(dāng)增長，聲音有溫暖感、震撼感；T60高頻適當(dāng)增長，聲音有明亮感、清脆感。反射聲時間序列分布：反射聲時間序列分布：人們最先聽到的是

6、直達(dá)聲，之后是來自各個界面的反射聲。一般的，直達(dá)聲后50ms內(nèi)到達(dá)的聲音被稱為近次反射聲，這部分聲音對加強直達(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，對于音樂人們提出明晰度C(Clarity)的概念。 50ms以外的反射聲一般被認(rèn)為是混響聲，混響聲對豐滿度、環(huán)繞度、清晰度、方向感有一定影響?；祉懧曉蕉?、越強，豐滿度、環(huán)繞度高，但清晰度變差；強的50ms以外的反射聲會產(chǎn)生回聲，并影響方向判斷。近次反射聲和混響聲中間不能脫節(jié)，否則，雖然混響時間較長但豐滿度不夠。來自前方的近次反射聲能夠增加親切感，來自側(cè)向的反射聲能夠增加環(huán)繞感。一般講

7、，聽者左右兩耳接收的側(cè)向反射聲有較大差別，形成了人們對聲源的空間印象。空間分布空間分布：5.3 音質(zhì)設(shè)計的方法程序與步驟 確定容積 目的：滿足使用要求，造價合理 方法：綜合建筑、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)、照明通風(fēng),造價施工等因素 總圖布置、房間組合 目的：防止外界噪聲和附屬房間對主要聽音室的影響和噪聲干擾. 方法：布局合理，現(xiàn)場測定噪聲. 體型設(shè)計 目的：充分利用有效聲能、避免音質(zhì)缺陷 方法：幾何聲學(xué)作用或模型實驗 噪聲控制 目的： 保證室內(nèi)達(dá)到噪聲允許標(biāo)準(zhǔn)。 方法： 計算和試驗隔聲措施、 設(shè)備噪聲控制 混響時間選擇和控制 目的： 達(dá)到合適的混響時間。 方法： 計算布置吸聲材料、 模型試驗 聲場計算 目的：

8、 響度達(dá)到合適 , 聲 能 分 布 均勻。 方法： 計算或模型試驗 擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計 目的： 有足夠的響度和清晰度。 方法：計算設(shè)計 施工中的測試和調(diào)整 目的：檢查音質(zhì)設(shè)計指標(biāo) 方法：現(xiàn)場測量、采取措施 音質(zhì)鑒定 目的：指標(biāo)是否達(dá)到要求 方法：客觀指標(biāo)測量，主觀評價 音質(zhì)設(shè)計應(yīng)遵循以下幾個原則：1）防止外部噪聲及振動傳入室內(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)的混響時間。5）防止出現(xiàn)回聲、多重回聲、聲聚焦、聲遮擋、聲染色等聲學(xué)缺陷。5.3.1

9、 總圖布置和房間組合主要從區(qū)域規(guī)劃和單體設(shè)計上控制外界噪聲。利用噪聲等值線利用過渡地帶和吵鬧場所屏蔽噪聲。將靜室與鬧室分開布置等5.3.2 容積的確定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）用途講演話劇獨唱大型交響樂最大體積（m3)2000-3000600010000200002)、合適的混響時間。人的吸聲量占房間吸聲量很大部分1/32/3。不同用途的廳堂的混響時間與每座容積率關(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演講廳、教室3-5電影院45.3.3體型的確定關(guān)系到直達(dá)聲、近次

10、反射聲、混響聲在室內(nèi)的分布情況，對音質(zhì)有很大的影響，是聲學(xué)設(shè)計的主要內(nèi)容：平面形式、剖面形式、房間尺寸比例、室內(nèi)反射面（天花墻面）形式做法，反射板設(shè)計等。 （1）、體形的確定方法:幾何聲學(xué)法(聲線法)（2）體形的確定原則 A.充分利用直達(dá)聲直接影響響度和清晰度,直達(dá)聲有衰減,被聽眾吸收衰減更快。措施: *保證直達(dá)聲到達(dá)每個觀眾,控制縱向長度：對于自然聲30m，對于擴(kuò)聲系統(tǒng)可以放寬，但對于電影即使用擴(kuò)聲1500人時，采用一層眺臺，2500人時，二層或多層眺臺。15m時，聽不費力，可懂度100%，1520m時，聽聞良好，95%2025m時，聽聞滿意，85%30m時，不用電聲極限。對于移動的聲源，用

11、重合的部分。*觀眾席布置在一定范圍內(nèi)，按可懂度等值線布置：噪音方向及可懂度等值線：可懂度相等的點連接而成的 曲線圖對于揚聲器也有方向性，且高頻的方向性更強對于自然聲，座位盡量布置在以聲源為頂點的140角范圍內(nèi)。*足夠的地面坡度升高：減少聲吸收，以視線要求即可，后排較前排升高，一般為12cm。聲線分析方法：以5為角引出。*經(jīng)濟(jì)座位寬度、排距、過道安排、過道盡量在偏座處，一般不大于1m寬。 B合理分布前次反射聲： *有益反射聲的計算： 一次反射延遲時間：50內(nèi)到達(dá)有益，允許聲程差=50*0.34=17m.為了達(dá)到這一要求：觀眾廳高度8.5m，房間寬度17m.對大型廳堂，為了向觀眾提供有益一次反射，

12、在靠近聲源處布置反射面，如利用午臺與面光之間的天花，與耳光之間側(cè)墻、聲反射罩等利用眺臺開花或后墻提供反射聲。 mSDRRSDRRt34. 03402121確定反射面的位置、角度、尺寸、材料選擇：m1734. 050柏林室內(nèi)音樂廳北京師范大學(xué)音樂廳上海大劇院觀眾廳上海大劇院觀眾廳*反射面設(shè)計注意：反射板的尺寸應(yīng)大于聲波波長，材料選用密實堅硬，反射性能好的材料，如抹灰磚墻、混凝土板，厚度大于19mm的木板，大于16mm石膏板，大于30mm的抹灰吊頂?shù)?；充分利用靠近聲源的天花和墻面做反射面，處理好反射面與面光，耳光孔揚聲器之間關(guān)系，避免聲能的逸散和被遮擋。C、擴(kuò)散處理，聲場分布均勻聲音遇到與聲波相當(dāng)

13、的物體時，會產(chǎn)生擴(kuò)散，一些歐洲古典音樂廳音質(zhì)所以良好，除了房間形狀比例有關(guān)外，還與室內(nèi)許多裝飾處理有關(guān)，如壁柱、雕刻、造藻井式天花，大的吊頂?shù)?，可結(jié)合室內(nèi)藝術(shù)處理進(jìn)行，如鋸齒形，波浪形天花和墻面，內(nèi)表面貼浮雕式的幾何體，懸吊幾何體，采用不規(guī)則的平面布局*室內(nèi)表面和型體的擴(kuò)散處理：多倫多路易.湯姆森音樂廳交響樂演奏情景舞臺上方擴(kuò)散處理哈爾濱工人文化宮側(cè)墻擴(kuò)散處理側(cè)、后墻擴(kuò)散處理立柱擴(kuò)散，凸體擴(kuò)散*擴(kuò)散體的尺寸計算315. 0/)42(gabacfa擴(kuò)散體寬度b擴(kuò)散體凸出部分 g擴(kuò)散體間距*吸聲材料均勻布置：吸聲材料與反射面錯開布置，主要用于混響時間較短，需要布置較多吸聲材料的演播定和錄音室。 D

14、、防止聲學(xué)缺陷*回聲與顫動回聲回聲最易出現(xiàn)的地方是中前坐區(qū),頂棚、后墻、眺臺、側(cè)墻反射。顫動回聲*聲聚焦：多出現(xiàn)于具有凹形的平割面大廳中。措施：改變弧面曲率，吸聲或擴(kuò)散處理*聲影：主要出現(xiàn)在眺臺下面，控制開口比：對于音樂廳D H，歌劇院D 2H；利用眺臺下天花與后墻向觀眾提供一次反射E、典型平面形狀 剖面形狀分析矩形聲能分布較均勻（側(cè)墻反射）：座區(qū)前部反射聲空白?。粚挾却笥?0m，會在前區(qū)中部產(chǎn)生回聲，而且邊座偏離聲源輻射主軸多。鐘形容量較??；鐘形對減少反射距離很有效（側(cè)墻太寬偏座太多的矩形）后墻作成曲率半徑較大曲面。結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，空間規(guī)整，適于中小型。容量較小，扇形視角良好，視距較好，

15、偏座較多。聲音效果決定側(cè)墻與軸線夾角，一般不應(yīng)大于22.5，應(yīng)在10左右。側(cè)墻做成擴(kuò)散體，后墻曲率半徑要大，曲率中心在午臺后；視線較好，偏座多。倒扇形能為聽眾提供更多反射。六角形偏座少，用于伸出式舞臺的場合，如話劇院、會議廳等聲場分布均勻，座區(qū)中心能接受更多反射聲，側(cè)墻前短后長較好；視距近，視角好。聲場分布不均，有沿邊反射聲聚焦，沿墻應(yīng)做擴(kuò)散處理；視角偏，座位多，直達(dá)聲程短。圓形聲場不均可能性大，沿墻應(yīng)設(shè)擴(kuò)散體，視成好，偏而遠(yuǎn)的座位少有利于聲場擴(kuò)散和均勻，視線好卵形5.3.4大廳的混響設(shè)計(1) 500HZ最佳混響時間確定常用最佳混響時間(秒)音樂廳1.8-2.2劇院1.4-1.7多功能1.0

16、-1.3電影院0.8-1.0高保真0.4-0.6錄音室0.3-0.4(2)其他頻率下混響時間確定最佳混響時間頻率特性曲線(3)確定最佳混響時間下的吸聲量60161. 0ffTVA (4)實測混響時間與最佳混響時間相比,調(diào)整室內(nèi)吸聲.(5)確定吸聲系數(shù),選擇布置吸聲材料(6)計算滿場與空場時混響時間與最佳值比較一般包括廣播通訊、擴(kuò)聲、重放等系統(tǒng)。(1) 擴(kuò)聲系統(tǒng)組成5.3.5 電聲系統(tǒng)簡介提高聲源在聽眾席的聲級，提高大型主席臺后或兩側(cè)的聲壓級和清晰度;配合戲劇、話劇歌劇、地方戲演出時音響效果；利用人工混響和頻響均衡器,達(dá)到某種聲學(xué)效果;向觀眾廳以外地區(qū)（如候演室、化妝室、燈控室人員）廣播舞臺演出實況