建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述課件

第一講聲環(huán)境概述1.學習建筑聲環(huán)境的目的2.聲環(huán)境設(shè)計和研究的內(nèi)容3.建筑聲學發(fā)展簡史4.教學內(nèi)容和教學安排第一講聲環(huán)境概述1.學習建筑聲環(huán)境的目的11.學習目的:

（1）為在建筑設(shè)計和城市規(guī)劃中創(chuàng)造良好的聲環(huán)境；避免或防止出現(xiàn)壞的聲環(huán)境。（2）提高自身的素質(zhì)和修養(yǎng)。1.學習目的:

（1）為在建筑設(shè)計和城市規(guī)劃中創(chuàng)造良好的聲環(huán)2聲環(huán)境設(shè)計是專門研究如何為使用者創(chuàng)造一個合適的聲音環(huán)境。建筑聲環(huán)境設(shè)計不僅要關(guān)注室外聲音，也要關(guān)注室內(nèi)聲音。城市規(guī)劃主要關(guān)注室外噪聲。聲環(huán)境設(shè)計是專門研究如何為使用者創(chuàng)造一個合適的聲音環(huán)境。3聲音分兩類聲音是人類行為中重要的組成部分，凡是人們可以聽到的聲音都屬于聲環(huán)境范疇；例如談話、鳥鳴、音樂、泉水叮咚、歌聲等；但也能聽到吵鬧、機器轟鳴、車輛的轟鳴等噪聲。從人的感受上,聲音分兩類：一類：舒服的，喜歡的。如音樂、歌唱、生活中的交談等。

二類：不舒服的，討厭的。如噪聲、爆炸聲、刺耳的嘯叫聲等。聲音分兩類聲音是人類行為中重要的組成部分，凡是人們可以聽到的4有時，一類也會轉(zhuǎn)換成二類，如鄰居的歌聲、別人之間的甜言蜜語、以及應(yīng)該聽見聽清而聽不見、聽不清的交談等。有時，一類也會轉(zhuǎn)換成二類，如鄰居的歌聲、別人之間的甜言蜜語、5在歷史上,由于掌握的聲學知識不夠或是不懂,造成設(shè)計失誤和重大經(jīng)濟損失的事例很多:1962年9月23日開幕的紐約林肯中心愛樂音樂廳,為了對此廳進行有效的聲學設(shè)計，白瑞納克博士對世界上已有的54座著名音樂建筑進行了系統(tǒng)調(diào)研，并著有《音樂、聲學和建筑》一書，卻在音質(zhì)方面遭到前所未有的失敗。經(jīng)多次改裝,后于1976年10月19日再次落成，成為音樂廳建筑史上最悲慘的實例。據(jù)最近消息，其演奏空間仍在進行小范圍改造。

在歷史上,由于掌握的聲學知識不夠或是不懂,造成設(shè)計失誤和重大6失敗原因：（1）只強調(diào)親切感而沒有認識到側(cè)向反射聲的重要性，頂棚反射板增加的反射聲幾乎同時到達聽眾的雙耳，缺少側(cè)向反射帶來的圍繞感。（2）為了在直達聲與后期反射聲之間插進一些早期反射聲，他在大廳中引進了“浮云”，但由于浮云尺度過于單一，且呈晶格狀規(guī)則布置，導(dǎo)致相鄰低頻聲的相消干涉，使聽眾聽不到有些演奏（如大提琴）的聲音，成了一種“無聲電影”。（3）浮云的大小和形狀不足以擴散低頻反射聲，使低頻成份衰減得很厲害，還顯出了G.M.Sessier和J.E.West所發(fā)現(xiàn)的另一不利現(xiàn)象，即直達聲掠過多排座席時低頻聲衰減越來越多。失敗原因：7泉州文化教育局的影劇院設(shè)計問題石獅市某舞廳的建設(shè)問題設(shè)計良好的設(shè)計不好或完全沒有考慮聲學的維也納音樂廳中央音樂學院音樂廳（已重建）北大紀念堂、人大會堂（小禮堂）清華大禮堂（已部分改建）首都劇場石家莊鐵道學院禮堂泉州文化教育局的影劇院設(shè)計問題設(shè)計良好的設(shè)計不好或完全沒有考82.建筑聲環(huán)境設(shè)計和研究的內(nèi)容2.1設(shè)計內(nèi)容聲環(huán)境設(shè)計圍繞著人的感受，在建筑設(shè)計中做到：(1)如何保證一類的聲音聽清聽好——音質(zhì)設(shè)計。主要是音樂廳、劇院、禮堂、報告廳、多功能廳、電影院等。設(shè)計得OK:音質(zhì)豐滿、渾厚、有感染力、為演出和集會創(chuàng)造良好效果。設(shè)計得不OK:嘈雜、聲音或干癟或渾濁，聽不清、聽不好、聽不見。2.建筑聲環(huán)境設(shè)計和研究的內(nèi)容2.1設(shè)計內(nèi)容9(2)控制或降低二類聲音（噪聲）對正常工作生活的干擾——噪聲控制。

主要是有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、旅館客房、居民住宅臥室等等。對于錄音室、演播室等聲學建筑對隔聲隔振要求非常高，需要專門的聲學設(shè)計。對于旅館、公用建筑、民用住宅人們對安靜的要求也越來越重視。當前，為了節(jié)約空間和建筑造價，越來越多地使用薄而輕的隔墻材料，施工時常帶有縫隙，造成隔聲問題越來越多。福建省高級度假村總統(tǒng)套房的噪聲問題:(2)控制或降低二類聲音（噪聲）對正常工作生活的干擾——噪聲10總圖總圖11二號樓二號樓12二號樓空調(diào)設(shè)備二號樓空調(diào)設(shè)備13二號樓空調(diào)設(shè)備二號樓空調(diào)設(shè)備14二號樓空調(diào)設(shè)備二號樓空調(diào)設(shè)備15五號樓空調(diào)設(shè)備五號樓空調(diào)設(shè)備16

2.2研究內(nèi)容(1)材料的聲學性能測試與研究吸聲材料：材料的吸聲機理、如何測定材料的吸聲系數(shù)、不同吸聲材料的應(yīng)用等等。隔聲材料：材料的隔聲機理，如何提高材料的隔聲性能，如何評定材料的隔聲性能，材料隔振的機理，不同材料隔振效果等。

實例：1）天花板吸聲性能、劇場座椅吸聲性能。2）輕質(zhì)隔墻產(chǎn)品隔聲性能、如何提高隔聲能力？

2.2研究內(nèi)容17(2)噪聲的防止與治理

噪聲的標準、規(guī)劃階段如何避免噪聲、出現(xiàn)噪聲如何解決，交通噪聲如何控制？實例：1）飛機噪聲和交通噪聲干擾問題。2）教師住宅受交通噪聲影響，教師選房問題。3）噪聲擾民問題。4）交通隔聲屏障問題。(2)噪聲的防止與治理噪聲的標準、規(guī)劃階段如何避免噪18(3)其他電聲。模型聲學測定。聲學測量：聲音本身性質(zhì)的測定、房間聲學的測定、材料聲學性質(zhì)的測定。聲學實驗室的設(shè)計研究。計算機模擬。(3)其他電聲。193.建筑聲學發(fā)展簡史

古羅馬的露天劇場:露天劇場存在的問題是：（1）露天狀態(tài)下，聲能下降很快。（2）相當大的聲能被觀眾吸收（3）噪聲干擾。解決方法：加聲反射罩；控制演出時周圍的噪聲干擾。3.建筑聲學發(fā)展簡史古羅馬的露天劇場:20建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述21中世紀教堂建筑

自從羅馬帝國被推翻后，中世紀建造的唯一廳堂就是教堂。中世紀的室內(nèi)聲學知識主要來源于經(jīng)驗，科學的成分很少。教堂的聲學環(huán)境的特點是音質(zhì)特別豐滿，混響時間很長，可懂度很差。中世紀教堂建筑自從羅馬帝國被推翻后，中22建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述23十五世紀的劇場十五世紀后，歐洲建了很多劇場，有些劇場的觀眾容量很大。如意大利維琴察，由帕拉帝迪奧設(shè)計的奧林匹克劇院，建于1579~1584，有3000個座位。又如1618年由亞歷迪奧設(shè)計的意大利帕爾馬市的法內(nèi)斯劇場，可容納觀眾2500人。

從掌握的資料來看，雖然這個時代的建筑師幾乎沒有任何室內(nèi)聲學知識，但這個時代建造的幾座劇院和其他廳堂沒有發(fā)現(xiàn)任何顯著的音質(zhì)缺陷。主要的原因是由于觀眾的吸聲和劇場內(nèi)華麗的表面裝飾起到了擴散作用，使劇場的混響時間控制比較合理，聲能分布也比較均勻。十五世紀的劇場十五世紀后，歐洲建了很多劇24建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述2517世紀的馬蹄形歌劇院

從十五世紀修建的一些劇院發(fā)展到十七世紀，出現(xiàn)了馬蹄形歌劇院。這種歌劇院有較大的舞臺和舞臺建筑，以及環(huán)形包廂或臺階式座位，排列至接近頂棚。這種劇院的特點是利用觀眾坐席大面積吸收聲音，使混響時間比較短，這種聲學環(huán)境適合于輕松愉快的意大利歌劇演出。

17世紀的馬蹄形歌劇院從十五世紀修建的一些26在理論研究方面，十七世紀開始有人研究室內(nèi)聲學。十七世紀的阿．柯切爾所著的《聲響》，最早介紹了室內(nèi)聲學現(xiàn)象，并論述了早期的聲學經(jīng)驗和實踐。十九世紀初，德國人E.F.弗里德利科察拉迪所著的《聲學》一書中，致力于解釋有關(guān)混響的現(xiàn)象。在理論研究方面，十七世紀開始有人研究室內(nèi)聲學。27建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述2819世紀的音樂廳

音樂廳早期發(fā)展階段是在十七世紀中后到十九世紀，包括：早期音樂演奏室、娛樂花園和大尺度的音樂廳，是后來古典“鞋盒型”音樂廳的就是在這一時期逐漸發(fā)展起來的。19世紀前作曲家所做的音樂作品是與其表演空間相適應(yīng)的，這一時期的演奏空間基本是矩形空間。19世紀以后，隨著浪漫主義音樂及現(xiàn)代音樂的產(chǎn)生，演出空間變得豐富多彩，出現(xiàn)了扇形、多邊形、馬蹄形、橢圓形、圓形等多種形狀，其混響時間及室內(nèi)裝飾風格也各不相同。在這一時期，音樂廳的聲學設(shè)計仍然沒有太多的理論可以遵循。19世紀的音樂廳音樂廳早期發(fā)展階段是在十29建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述30建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述31廳堂聲學設(shè)計理論的出現(xiàn)---賽賓公式

從十九世紀開始，在維也納、萊比錫、格拉斯哥和巴塞爾等城市，都建造了一些供演出的音樂廳。這些十九世紀建造的音樂廳已反映出聲學上的豐碩成果，直到今天仍然有參考價值。到二十世紀，賽賓（WallaceClementSabine，1868-1919）（哈佛大學物理學家、助教）在1898年第一個提出對廳堂物理性質(zhì)作定量化計算的公式——混響時間公式，并確立了近代廳堂聲學理論，從此，廳堂音質(zhì)設(shè)計的經(jīng)驗主義時代結(jié)束了。

廳堂聲學設(shè)計理論的出現(xiàn)---賽賓公式32賽賓在28歲時被指派改善哈佛福格藝術(shù)博物館（FoggArtMuseum）內(nèi)半圓形報告廳的不佳音響效果，通過大量艱苦的測量和與附近音質(zhì)較好的塞德斯劇場（SanderTheater）的比較分析，他發(fā)現(xiàn)，當聲源停止發(fā)聲后，聲能的衰減率有重要的意義。賽賓在28歲時被指派改善哈佛福格藝術(shù)博物館（FoggArt33他曾對廳內(nèi)一聲源（管風琴）停止發(fā)聲后，聲音衰減到剛剛聽不到的水平時的時間進行了測定，并定義此過程為“混響時間”，這一時間是房間容積和室內(nèi)吸聲量的函數(shù)。1898年，賽賓受邀出任新波士頓交響音樂廳聲學顧問，為此，他分析了大量實測資料，終于得出了混響曲線的數(shù)學表達式，即著名的混響時間公式。這一公式被首次應(yīng)用于波士頓交響音樂廳的設(shè)計，獲得了巨大成功。至今，混響時間仍然是廳堂設(shè)計中最主要的聲學指標之一。他曾對廳內(nèi)一聲源（管風琴）停止發(fā)聲后，聲音衰減到剛剛聽不到的34哈斯（Hass）效應(yīng)與活躍度1951年哈斯發(fā)現(xiàn)：間延遲大于35ms且具有一定強度的延遲聲可以從聽覺上被分辨出來，但其方向仍在未經(jīng)延時的聲源方向，只有延時大于50ms后，第二聲源才被感知。白瑞納克和舒爾茨：活躍度=10lg(混響聲能/早期聲能）哈斯（Hass）效應(yīng)與活躍度1951年哈斯發(fā)現(xiàn)：間延遲大于335馬歇爾的側(cè)向聲原理1967年，新西蘭聲學家馬歇爾（HaroidMarshall）教授最先將人的雙耳收聽原理同音樂廳的聲學原理結(jié)合起來，認為19世紀“鞋盒型”音樂廳的絕佳音質(zhì)，除緣于混響時間及聲擴散以外，直達聲到達聽眾后的前50~80ms的早期側(cè)向反射聲起著極為重要的作用。在這些音樂廳中每個聽眾都接受到強大的早期反射聲能，其中側(cè)向反射比來自頭頂?shù)姆瓷渎暩鼮橹匾驗樗峁┙o聽眾更強的立體環(huán)繞感。馬歇爾的側(cè)向聲原理1967年，新西蘭聲學家馬歇爾（361968年，馬歇爾（A.H.Marshall）提出了“早期側(cè)向反射聲”對音質(zhì)起重要作用，認為需要有較多的早期側(cè)向反射聲，使聽者有置身于音樂之中的一種“空間印象（spatialimpression）”感覺，空間感對響度及與低音相關(guān)的溫暖感很重要。由于聲音向后傳播時，觀眾頭頂?shù)穆由湮帐孤暷芩p，必須靠側(cè)向反射將聲音傳至觀眾席后部。這些發(fā)現(xiàn)意義重大，從此開始了將反射聲的空間分布與時間系列相結(jié)合的新的研究階段。該理論已成為近期影響音樂廳形狀設(shè)計的主要理論，使新建音樂廳開始注重并應(yīng)用側(cè)向反射聲。1968年，馬歇爾（A.H.Marshall）提37巴喬（1980）和巴?。簜?cè)向能量因子LEF=早期側(cè)向聲能與早期總聲能之比。巴喬（1980）和巴隆：38IACC兩耳互相關(guān)函數(shù)

日本聲學家安藤四一（Y.Ando）教授在70年代做了一系列模擬雙耳接收的“內(nèi)耳互相關(guān)”實驗研究，實驗表明音質(zhì)與反射聲的水平方向分布有關(guān)。布朗（M.Barron）在近20年來對不同方向、不同強度、不同時延的反射聲的聽感進行了長期研究，得到實驗結(jié)論為：過高聲級和過短延時的反射聲會產(chǎn)生聲像漂移（這與哈斯（Haas）效應(yīng)相一致）或染色效應(yīng)；過長的延時有回聲干擾的感覺；只有大約50～80ms延時的反射聲，并且有足夠的側(cè)向反射聲能量才會有“空間印象”的效果。IACC兩耳互相關(guān)函數(shù)日本聲學家安藤四一（Y.3980年代，安藤四一教授在德國哥廷根大學的研究引入了唯一的雙耳（空間）評價標準——雙耳聽覺互相關(guān)函數(shù)(IACC)，它衡量雙耳聲信號的差異性，這種相互關(guān)系又是聲場空間感的量度。

雙耳聽聞效應(yīng)屬心理和生理聲學研究范疇，它提示了音樂廳中側(cè)向反射的重要性，既使人了解到“鞋盒形”音樂廳音質(zhì)良好的原因，同時也掌握了“鞋盒形”以外的其它有效的聲學設(shè)計造型。80年代，安藤四一教授在德國哥廷根大學的研究引入了唯一4080年代中期美國加州桔縣新建的一座音樂廳（SegerstromHall），可謂這方面杰出的代表之作。IACC作為評價空間感的指標，它開辟了音質(zhì)研究的一個新途徑，也使音樂廳的音質(zhì)評價建立在更為科學的基礎(chǔ)上。但在技術(shù)上還存在不少問題，例如指向性傳聲器的選擇，測定用聲源的選擇（聲源信號不同，結(jié)果大不相同）等等。80年代中期美國加州桔縣新建的一座音樂廳（Segerstro41安藤四一在總結(jié)前人的工作后，1985年出版《音樂廳聲學》一書，提出4個獨立指標a混響時間,b聲壓級，c初始延時間隙ITDG（直達聲與第一個強反射聲之間間隔），d雙耳互相關(guān)函數(shù)IACC1991年我國著名聲學家吳碩賢院士，在《美國聲學學會志》提出用模糊集理論來綜合評價廳堂音質(zhì)。建議用樂隊齊奏強音標志樂段的平均聲壓級Lpf作為廳堂響度的物理指標。安藤四一在總結(jié)前人的工作后，1985年出版《音樂廳聲學》一書42***現(xiàn)代建筑聲學設(shè)計的復(fù)雜性

1930年以后出現(xiàn)了電影，從那時開始，高質(zhì)量的錄音和重現(xiàn)在科學、教育、文化、社會活動、娛樂中開始起到極大的作用。無線廣播的飛速發(fā)展，給聲學提出了一系列新問題，同時也為人們提供了更多更高級的音樂欣賞技術(shù)。聲學材料的大量生產(chǎn)和實驗室實驗，給建筑師控制建筑內(nèi)的聲學問題提供了必要的工具。世界各國修建了相當大規(guī)模的廳堂。***現(xiàn)代建筑聲學設(shè)計的復(fù)雜性43隔聲隔噪、吸聲降噪、噪聲源控制等噪聲處理問題在現(xiàn)代社會中越來越引起人們的重視。噪聲于建筑密不可分，噪聲污染的防治與治理已經(jīng)成為建筑聲學重要的組成部分。噪聲規(guī)劃、噪聲控制等理論也逐漸演化開來。隔聲隔噪、吸聲降噪、噪聲源控制等噪聲處理問題在現(xiàn)代社會中越來44事實上，現(xiàn)代音樂廳的音質(zhì)設(shè)計雖可利用建筑聲學中的研究成果,但由于建筑師不懂和未考慮這些成果，或者不懂得怎樣把這些成果在設(shè)計中利用，所以失敗例很多。有些現(xiàn)代廳堂的音質(zhì)還不如古典的一些廳堂，原因除了古典音樂是在古典形式的廳堂中產(chǎn)生和發(fā)展起來的之外，現(xiàn)代廳堂在尺度、體型和材料等方面已有了很大變化，而在其間演奏的音樂（絕大多數(shù)）卻變化不大。事實上，現(xiàn)代音樂廳的音質(zhì)設(shè)計雖可利用建筑聲學中的研究成果,但45聲學上的探索正在逐步揭開廳堂音質(zhì)之迷。然而看看歷史上許多失敗的例子，音樂家們對新音樂廳的不滿和不安不會消除。建筑師們一方面要積極研究有效利用新的聲學理論及技術(shù)成果，一方面又不得不在某種程度上碰運氣，不斷祝愿自己能博得繆斯女神們的微笑。聲學上的探索正在逐步揭開廳堂音質(zhì)之迷。然而看看歷史上許多失敗464.教學內(nèi)容和教學安排一、基本知識部分:客觀計量與主觀響應(yīng)、室內(nèi)聲學原理、吸聲材料與隔聲結(jié)構(gòu)二、設(shè)計應(yīng)用部分：噪聲控制、廳堂音質(zhì)設(shè)計三、實驗部分：建筑聲學三次四考試考核辦法考試：閉卷考試，占評分60%，作業(yè)報告15%，實驗占25%。4.教學內(nèi)容和教學安排一、基本知識部分:47END!END!48第一講作業(yè)：建筑聲學詞匯英譯中請翻譯建筑聲學專有單詞ArchitecturalacousticsAttenuationAudioAcousticaldesignAir-bonesoundinsulationDacibelEchoPinknoiseReverberationtimeSoundabsorptioncoefficientSoundbridgeSoundpowerSoundtransmissioncoefficientCoincidenceeffectColorationHasseffectBandEqual-loudnesscontourMaskingeffectNoisereductionMasslaw第一講作業(yè)：建筑聲學詞匯英譯中請翻譯建筑聲學專有單詞49演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！50第一講聲環(huán)境概述1.學習建筑聲環(huán)境的目的2.聲環(huán)境設(shè)計和研究的內(nèi)容3.建筑聲學發(fā)展簡史4.教學內(nèi)容和教學安排第一講聲環(huán)境概述1.學習建筑聲環(huán)境的目的511.學習目的:

（1）為在建筑設(shè)計和城市規(guī)劃中創(chuàng)造良好的聲環(huán)境；避免或防止出現(xiàn)壞的聲環(huán)境。（2）提高自身的素質(zhì)和修養(yǎng)。1.學習目的:

（1）為在建筑設(shè)計和城市規(guī)劃中創(chuàng)造良好的聲環(huán)52聲環(huán)境設(shè)計是專門研究如何為使用者創(chuàng)造一個合適的聲音環(huán)境。建筑聲環(huán)境設(shè)計不僅要關(guān)注室外聲音，也要關(guān)注室內(nèi)聲音。城市規(guī)劃主要關(guān)注室外噪聲。聲環(huán)境設(shè)計是專門研究如何為使用者創(chuàng)造一個合適的聲音環(huán)境。53聲音分兩類聲音是人類行為中重要的組成部分，凡是人們可以聽到的聲音都屬于聲環(huán)境范疇；例如談話、鳥鳴、音樂、泉水叮咚、歌聲等；但也能聽到吵鬧、機器轟鳴、車輛的轟鳴等噪聲。從人的感受上,聲音分兩類：一類：舒服的，喜歡的。如音樂、歌唱、生活中的交談等。

二類：不舒服的，討厭的。如噪聲、爆炸聲、刺耳的嘯叫聲等。聲音分兩類聲音是人類行為中重要的組成部分，凡是人們可以聽到的54有時，一類也會轉(zhuǎn)換成二類，如鄰居的歌聲、別人之間的甜言蜜語、以及應(yīng)該聽見聽清而聽不見、聽不清的交談等。有時，一類也會轉(zhuǎn)換成二類，如鄰居的歌聲、別人之間的甜言蜜語、55在歷史上,由于掌握的聲學知識不夠或是不懂,造成設(shè)計失誤和重大經(jīng)濟損失的事例很多:1962年9月23日開幕的紐約林肯中心愛樂音樂廳,為了對此廳進行有效的聲學設(shè)計，白瑞納克博士對世界上已有的54座著名音樂建筑進行了系統(tǒng)調(diào)研，并著有《音樂、聲學和建筑》一書，卻在音質(zhì)方面遭到前所未有的失敗。經(jīng)多次改裝,后于1976年10月19日再次落成，成為音樂廳建筑史上最悲慘的實例。據(jù)最近消息，其演奏空間仍在進行小范圍改造。

在歷史上,由于掌握的聲學知識不夠或是不懂,造成設(shè)計失誤和重大56失敗原因：（1）只強調(diào)親切感而沒有認識到側(cè)向反射聲的重要性，頂棚反射板增加的反射聲幾乎同時到達聽眾的雙耳，缺少側(cè)向反射帶來的圍繞感。（2）為了在直達聲與后期反射聲之間插進一些早期反射聲，他在大廳中引進了“浮云”，但由于浮云尺度過于單一，且呈晶格狀規(guī)則布置，導(dǎo)致相鄰低頻聲的相消干涉，使聽眾聽不到有些演奏（如大提琴）的聲音，成了一種“無聲電影”。（3）浮云的大小和形狀不足以擴散低頻反射聲，使低頻成份衰減得很厲害，還顯出了G.M.Sessier和J.E.West所發(fā)現(xiàn)的另一不利現(xiàn)象，即直達聲掠過多排座席時低頻聲衰減越來越多。失敗原因：57泉州文化教育局的影劇院設(shè)計問題石獅市某舞廳的建設(shè)問題設(shè)計良好的設(shè)計不好或完全沒有考慮聲學的維也納音樂廳中央音樂學院音樂廳（已重建）北大紀念堂、人大會堂（小禮堂）清華大禮堂（已部分改建）首都劇場石家莊鐵道學院禮堂泉州文化教育局的影劇院設(shè)計問題設(shè)計良好的設(shè)計不好或完全沒有考582.建筑聲環(huán)境設(shè)計和研究的內(nèi)容2.1設(shè)計內(nèi)容聲環(huán)境設(shè)計圍繞著人的感受，在建筑設(shè)計中做到：(1)如何保證一類的聲音聽清聽好——音質(zhì)設(shè)計。主要是音樂廳、劇院、禮堂、報告廳、多功能廳、電影院等。設(shè)計得OK:音質(zhì)豐滿、渾厚、有感染力、為演出和集會創(chuàng)造良好效果。設(shè)計得不OK:嘈雜、聲音或干癟或渾濁，聽不清、聽不好、聽不見。2.建筑聲環(huán)境設(shè)計和研究的內(nèi)容2.1設(shè)計內(nèi)容59(2)控制或降低二類聲音（噪聲）對正常工作生活的干擾——噪聲控制。

主要是有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、旅館客房、居民住宅臥室等等。對于錄音室、演播室等聲學建筑對隔聲隔振要求非常高，需要專門的聲學設(shè)計。對于旅館、公用建筑、民用住宅人們對安靜的要求也越來越重視。當前，為了節(jié)約空間和建筑造價，越來越多地使用薄而輕的隔墻材料，施工時常帶有縫隙，造成隔聲問題越來越多。福建省高級度假村總統(tǒng)套房的噪聲問題:(2)控制或降低二類聲音（噪聲）對正常工作生活的干擾——噪聲60總圖總圖61二號樓二號樓62二號樓空調(diào)設(shè)備二號樓空調(diào)設(shè)備63二號樓空調(diào)設(shè)備二號樓空調(diào)設(shè)備64二號樓空調(diào)設(shè)備二號樓空調(diào)設(shè)備65五號樓空調(diào)設(shè)備五號樓空調(diào)設(shè)備66

2.2研究內(nèi)容(1)材料的聲學性能測試與研究吸聲材料：材料的吸聲機理、如何測定材料的吸聲系數(shù)、不同吸聲材料的應(yīng)用等等。隔聲材料：材料的隔聲機理，如何提高材料的隔聲性能，如何評定材料的隔聲性能，材料隔振的機理，不同材料隔振效果等。

實例：1）天花板吸聲性能、劇場座椅吸聲性能。2）輕質(zhì)隔墻產(chǎn)品隔聲性能、如何提高隔聲能力？

2.2研究內(nèi)容67(2)噪聲的防止與治理

噪聲的標準、規(guī)劃階段如何避免噪聲、出現(xiàn)噪聲如何解決，交通噪聲如何控制？實例：1）飛機噪聲和交通噪聲干擾問題。2）教師住宅受交通噪聲影響，教師選房問題。3）噪聲擾民問題。4）交通隔聲屏障問題。(2)噪聲的防止與治理噪聲的標準、規(guī)劃階段如何避免噪68(3)其他電聲。模型聲學測定。聲學測量：聲音本身性質(zhì)的測定、房間聲學的測定、材料聲學性質(zhì)的測定。聲學實驗室的設(shè)計研究。計算機模擬。(3)其他電聲。693.建筑聲學發(fā)展簡史

古羅馬的露天劇場:露天劇場存在的問題是：（1）露天狀態(tài)下，聲能下降很快。（2）相當大的聲能被觀眾吸收（3）噪聲干擾。解決方法：加聲反射罩；控制演出時周圍的噪聲干擾。3.建筑聲學發(fā)展簡史古羅馬的露天劇場:70建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述71中世紀教堂建筑

自從羅馬帝國被推翻后，中世紀建造的唯一廳堂就是教堂。中世紀的室內(nèi)聲學知識主要來源于經(jīng)驗，科學的成分很少。教堂的聲學環(huán)境的特點是音質(zhì)特別豐滿，混響時間很長，可懂度很差。中世紀教堂建筑自從羅馬帝國被推翻后，中72建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述73十五世紀的劇場十五世紀后，歐洲建了很多劇場，有些劇場的觀眾容量很大。如意大利維琴察，由帕拉帝迪奧設(shè)計的奧林匹克劇院，建于1579~1584，有3000個座位。又如1618年由亞歷迪奧設(shè)計的意大利帕爾馬市的法內(nèi)斯劇場，可容納觀眾2500人。

從掌握的資料來看，雖然這個時代的建筑師幾乎沒有任何室內(nèi)聲學知識，但這個時代建造的幾座劇院和其他廳堂沒有發(fā)現(xiàn)任何顯著的音質(zhì)缺陷。主要的原因是由于觀眾的吸聲和劇場內(nèi)華麗的表面裝飾起到了擴散作用，使劇場的混響時間控制比較合理，聲能分布也比較均勻。十五世紀的劇場十五世紀后，歐洲建了很多劇74建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述7517世紀的馬蹄形歌劇院

從十五世紀修建的一些劇院發(fā)展到十七世紀，出現(xiàn)了馬蹄形歌劇院。這種歌劇院有較大的舞臺和舞臺建筑，以及環(huán)形包廂或臺階式座位，排列至接近頂棚。這種劇院的特點是利用觀眾坐席大面積吸收聲音，使混響時間比較短，這種聲學環(huán)境適合于輕松愉快的意大利歌劇演出。

17世紀的馬蹄形歌劇院從十五世紀修建的一些76在理論研究方面，十七世紀開始有人研究室內(nèi)聲學。十七世紀的阿．柯切爾所著的《聲響》，最早介紹了室內(nèi)聲學現(xiàn)象，并論述了早期的聲學經(jīng)驗和實踐。十九世紀初，德國人E.F.弗里德利科察拉迪所著的《聲學》一書中，致力于解釋有關(guān)混響的現(xiàn)象。在理論研究方面，十七世紀開始有人研究室內(nèi)聲學。77建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述7819世紀的音樂廳

音樂廳早期發(fā)展階段是在十七世紀中后到十九世紀，包括：早期音樂演奏室、娛樂花園和大尺度的音樂廳，是后來古典“鞋盒型”音樂廳的就是在這一時期逐漸發(fā)展起來的。19世紀前作曲家所做的音樂作品是與其表演空間相適應(yīng)的，這一時期的演奏空間基本是矩形空間。19世紀以后，隨著浪漫主義音樂及現(xiàn)代音樂的產(chǎn)生，演出空間變得豐富多彩，出現(xiàn)了扇形、多邊形、馬蹄形、橢圓形、圓形等多種形狀，其混響時間及室內(nèi)裝飾風格也各不相同。在這一時期，音樂廳的聲學設(shè)計仍然沒有太多的理論可以遵循。19世紀的音樂廳音樂廳早期發(fā)展階段是在十79建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述80建筑物理聲學建筑聲環(huán)境概述81廳堂聲學設(shè)計理論的出現(xiàn)---賽賓公式

從十九世紀開始，在維也納、萊比錫、格拉斯哥和巴塞爾等城市，都建造了一些供演出的音樂廳。這些十九世紀建造的音樂廳已反映出聲學上的豐碩成果，直到今天仍然有參考價值。到二十世紀，賽賓（WallaceClementSabine，1868-1919）（哈佛大學物理學家、助教）在1898年第一個提出對廳堂物理性質(zhì)作定量化計算的公式——混響時間公式，并確立了近代廳堂聲學理論，從此，廳堂音質(zhì)設(shè)計的經(jīng)驗主義時代結(jié)束了。

廳堂聲學設(shè)計理論的出現(xiàn)---賽賓公式82賽賓在28歲時被指派改善哈佛福格藝術(shù)博物館（FoggArtMuseum）內(nèi)半圓形報告廳的不佳音響效果，通過大量艱苦的測量和與附近音質(zhì)較好的塞德斯劇場（SanderTheater）的比較分析，他發(fā)現(xiàn)，當聲源停止發(fā)聲后，聲能的衰減率有重要的意義。賽賓在28歲時被指派改善哈佛福格藝術(shù)博物館（FoggArt83他曾對廳內(nèi)一聲源（管風琴）停止發(fā)聲后，聲音衰減到剛剛聽不到的水平時的時間進行了測定，并定義此過程為“混響時間”，這一時間是房間容積和室內(nèi)吸聲量的函數(shù)。1898年，賽賓受邀出任新波士頓交響音樂廳聲學顧問，為此，他分析了大量實測資料，終于得出了混響曲線的數(shù)學表達式，即著名的混響時間公式。這一公式被首次應(yīng)用于波士頓交響音樂廳的設(shè)計，獲得了巨大成功。至今，混響時間仍然是廳堂設(shè)計中最主要的聲學指標之一。他曾對廳內(nèi)一聲源（管風琴）停止發(fā)聲后，聲音衰減到剛剛聽不到的84哈斯（Hass）效應(yīng)與活躍度1951年哈斯發(fā)現(xiàn)：間延遲大于35ms且具有一定強度的延遲聲可以從聽覺上被分辨出來，但其方向仍在未經(jīng)延時的聲源方向，只有延時大于50ms后，第二聲源才被感知。白瑞納克和舒爾茨：活躍度=10lg(混響聲能/早期聲能）哈斯（Hass）效應(yīng)與活躍度1951年哈斯發(fā)現(xiàn)：間延遲大于385馬歇爾的側(cè)向聲原理1967年，新西蘭聲學家馬歇爾（HaroidMarshall）教授最先將人的雙耳收聽原理同音樂廳的聲學原理結(jié)合起來，認為19世紀“鞋盒型”音樂廳的絕佳音質(zhì)，除緣于混響時間及聲擴散以外，直達聲到達聽眾后的前50~80ms的早期側(cè)向反射聲起著極為重要的作用。在這些音樂廳中每個聽眾都接受到強大的早期反射聲能，其中側(cè)向反射比來自頭頂?shù)姆瓷渎暩鼮橹匾?，因為它提供給聽眾更強的立體環(huán)繞感。馬歇爾的側(cè)向聲原理1967年，新西蘭聲學家馬歇爾（861968年，馬歇爾（A.H.Marshall）提出了“早期側(cè)向反射聲”對音質(zhì)起重要作用，認為需要有較多的早期側(cè)向反射聲，使聽者有置身于音樂之中的一種“空間印象（spatialimpression）”感覺，空間感對響度及與低音相關(guān)的溫暖感很重要。由于聲音向后傳播時，觀眾頭頂?shù)穆由湮帐孤暷芩p，必須靠側(cè)向反射將聲音傳至觀眾席后部。這些發(fā)現(xiàn)意義重大，從此開始了將反射聲的空間分布與時間系列相結(jié)合的新的研究階段。該理論已成為近期影響音樂廳形狀設(shè)計的主要理論，使新建音樂廳開始注重并應(yīng)用側(cè)向反射聲。1968年，馬歇爾（A.H.Marshall）提87巴喬（1980）和巴?。簜?cè)向能量因子LEF=早期側(cè)向聲能與早期總聲能之比。巴喬（1980）和巴隆：88IACC兩耳互相關(guān)函數(shù)

日本聲學家安藤四一（Y.Ando）教授在70年代做了一系列模擬雙耳接收的“內(nèi)耳互相關(guān)”實驗研究，實驗表明音質(zhì)與反射聲的水平方向分布有關(guān)。布朗（M.Barron）在近20年來對不同方向、不同強度、不同時延的反射聲的聽感進行了長期研究，得到實驗結(jié)論為：過高聲級和過短延時的反射聲會產(chǎn)生聲像漂移（這與哈斯（Haas）效應(yīng)相一致）或染色效應(yīng)；過長的延時有回聲干擾的感覺；只有大約50～80ms延時的反射聲，并且有足夠的側(cè)向反射聲能量才會有“空間印象”的效果。IACC兩耳互相關(guān)函數(shù)日本聲學家安藤四一（Y.8980年代，安藤四一教授在德國哥廷根大學的研究引入了唯一的雙耳（空間）評價標準——雙耳聽覺互相關(guān)函數(shù)(IACC)，它衡量雙耳聲信號的差異性，這種相互關(guān)系又是聲場空間感的量度。

雙耳聽聞效應(yīng)屬心理和生理聲學研究范疇，它提示了音樂廳中側(cè)向反射的重要性，既使人了解到“鞋盒形”音樂廳音質(zhì)良好的原因，同時也掌握了“鞋盒形”以外的其它有效的聲學設(shè)計造型。80年代，安藤四一教授在德國哥廷根大學的研究引入了唯一9080年代中期美國加州桔縣新建的一座音樂廳（SegerstromHall），可謂這方面杰出的代表之作。IACC作為評價空間感的指標，它開辟了音質(zhì)研究的一個新途徑，也使音樂廳的音質(zhì)評價建立在更為科學的基礎(chǔ)上。但在技術(shù)上還存在不少問題，例如指向性傳聲器的選擇，測定用聲源的選擇（聲源信號不同，結(jié)果大不相同）等等。80年代中期美國加州桔縣新建的一座音樂廳（Segerstro91安藤四一在總結(jié)前人的工作后，1985年出版《音樂廳聲學》一書，提出4個獨立指