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第4章 室内音质设计(3)


第4章 室内音质设计
4.1 室内声学原理 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 室内音质评价标准 大厅容积的确定 房间的体型设计 混响时间设计 电声系统设计

4.7 各类厅堂的音质设计

4.5 室内混响设计

客观量

混响时间及其频率特性曲线与主观评价量密切相 关,——厅堂音质设计的主要内容
具体内容包括: 1)选择最佳混响时间及其频率特性(根据使用功能); 2)混响时间计算(体积和吸声量计算); 3)室内装修材料的选择与布置。

客观量

一、最佳混响时间T60及T60频率特性曲线的确定: (一)最佳混响时间T60的确定 1、定义:中频500Hz所对应的混响时间称最佳混响时间。 ——最佳混响时间主要是以500Hz为代表,根据大量已建房 间的试验测定,并通过人们的主观评价及统计归纳而得到。

2、特点:与功能、容积有关 试验表明:房间用途不同,其最佳混响时间也不相同:用于 语言的房间——电影院、报告厅、会议室、教室等,其最佳混响 时间要比用于音乐的房间——音乐厅、歌剧院短些。 房间容积不同,其最佳混响时间也不同:房间容积大的,最 佳混响时间要比容积小的长些。
常用最佳混响时间(秒)
音乐厅 剧院 多功能 电影院 高保真 录音室 1.8~2.2 1.4~1.7 1.0~1.3 0.8~1.0 0.4~0.6 0.3~0.4

房 间 用 途 音乐厅 歌剧院 多功能厅 话剧院、会堂 普通电影院 立体声电影院 多功能综合性体育馆 音乐录音室(自然混响)

RT(s) 1.6~2.1 1.4~1.6 1.1~1.4 0.9~1.3 0.8~1.1 0.45~0.9 1.4~2.0 1.2~1.6

房 间 用 途 强吸声录音室 电视演播室 语言 音乐 电影同期录音棚 语言录音室 琴室 教室、讲演室 视听教室 语言 音乐

RT(s) 0.3~0.6 0.4~0.7 0.6~1.0 0.4~0.8 0.25~0.4 0.3~0.6 0.8~1.0 0.4~0.8 0.6~1.0

各类建筑混响时间适当范围(500与1kHz平均值)

(二)最佳混响时间T60的频率特性: ——各个频率的混响时间T60 以频率为横坐标,以各个频率混响时间T60与500Hz时的比率为纵坐 标。 1、语言类: 对于主要用于语言的房间,尤其是播音室,为提高语言的清晰 度,低频混响时间应不高于中频——其混响时间的频率特性曲线以

保持平直为好。
计算混响时间的频率: 125Hz,250Hz,500Hz, 1000Hz ,2000Hz ,4000Hz

—— 6个倍频程的中心频率。

2、音乐类: 对于音乐用房间,为使声音增加丰满、浑厚的效果, 应提高低频混响时间,使低频(125~250Hz)混响时间为中 频(500~1000Hz)混响时间的1.3倍左右.最多不超过1.6倍; 而高频(2000~ 4000Hz)的混响时间则应与中频相同 (实际上可略低于中频)。 计算混响时间的频率: 63 Hz、125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz、 4000Hz、8000Hz —— 8个倍频程的中心频率。

推荐的混响时间频率特性

最佳混响时间频率特性曲线

从上图可以得出:T60(>500)= T60(500) T60(250)= 1.15T60(500) T60(125)= 1.48T60(500)

二、混响时间的计算 步骤: (1)根据设计完成的体型,计算出房间的容积V和内表面积S。 (2)据房间使用要求及确定混响时间及其频率特性的设计值。

(3)根据混响时间计算公式求出房间平均吸声系数。一般采用
改进的伊林公式:

T60

0.161 V ? ? S ln(1 ? ? ) ? 4mV

4mV——空气吸收衰减系数,见表,在2000Hz以上考虑 空气的吸收。

平均吸声系数乘以总内表面积S,即为房间所需总吸声 量。一般计算频率为125~4000Hz 6个倍率程中心频率。
空气吸收衰减系数4m值 (室内温度20℃,相对湿度60%) 频率(Hz) 2000 4000 室内对湿度

6300

30% 0.012 0.038 0.084

40% 0.01 0.029 0.062

50% 0.01 0.024 0.05

60% 0.009 0.022 0.043

(4)计算房间内固有吸声量,包括室内家具和观众的吸声量等。 房间所需总吸声量减去固有吸声量即为所需增加的吸声量。 (5)查阅材料及结构的吸声系数数据,从中选择适当的材料及 结构,确定各自的面积,以满足所需增加的吸声量及频率特性。 一般常需反复选择、调整,才能达到要求。 混响时间设计及装修效果要求确定一个方案,然后用混响 时间计算公式进行验算。通过反复修改、调整设计方案,直至 混响时间满足设计范围为止。下表为一观众厅混响时间计算例。

观众厅混响时间计算表(V=5400m3,=2480m2)

序 号

项 目

材料及 做法

面 积 (m2) a 125Hz Sa a 250Hz Sa

吸声系数和吸声单位(m3) 500Hz a Sa a 1000Hz Sa a 2000Hz Sa 4000Hz a Sa

1

观 众 及 座 椅

1000 人 按人数 计算吸 声量 4mm 厚 FC 板 大空腔 三夹板 后 空 50mm 9.5mm 厚穿孔 石膏板 8% 板 后贴桑 皮纸空 腔 50mm

0.19

190

0.23

230

0.32

320

0.35

350

0.47

470

0.42

420

2

吊 顶
墙 面

90 0
15 0

0.25

225

0.1

90

0.05

45

0.05

45

0.06

54

0.07

63

3

0.21

31.5

0.73

109.5

0.21

31.5

0.19

28.5

0.08

12

0.12

18

墙 面 4

10 0

0.17

17

0.48

48

0.92

92

0.75

75

0.31

31

0.13

13

5 6 7
8

墙 面
走道 乐池

水泥抹 面
混凝土 面 木板门 舞台口 耳光口 面光口

37 6
34 0 28

0.02 0.02 0.16 0.3

7.5 6.8 4.5 39

0.02 0.02 0.15 0.35

7.5 6.8 4.2 45.5

0.02 0.02 0.1 0.4

7.5 6.8 2.8 52

0.03 0.03 0.1 0.45

11.3 11.6 2.8 58.5

0.03 0.03 0.1 0.5

11.3 11.6 2.8 65

0.03 0.03 0.1 0.5

11. 3
11. 6 2.8 65



开 口

13 0

三、选择与布置室内装修材料 1、充分掌握各种吸声材料与结构的吸声性能; 2、各种吸声材料与结构的位置确定 1)吸声材料、构造确定,应注意低频、中频、高频吸声的 平衡,保证所需的音色,同时兼顾建筑装饰效果。 2)舞台周围墙面、天花、侧墙下部应当布置反射性能好的 材料,以便向观众席提供早期反射声。

3)观众厅后墙宜布置吸声材料或结构,以消除回声干扰。 如所需吸声量较多时,可在大厅中后部天花、侧墙上部 布置吸声材料和结构

4)当舞台空间吸声较少时——就会将较多混响声 返回给观众厅,使大厅清晰度降低。
因此,舞台上应有适当吸声。吸声材料用量应 使舞台空间混响时间与观众厅基本相同为宜。

5)座椅吸声 对观众席座椅总的声学要求是:吸声量大小合适,且坐 人时与不坐人时相比吸声量变化不大,以保证观众厅有稳定 的音质。 具体要求座椅靠背后板为厚夹板或钢板,靠背软垫不到边, 座椅底面可穿孔,但穿孔率须大于15%。

观众席座椅吸声举例:座椅每座吸声量
频率 (Hz) 吸声量 (m )
2

125

250

500

1000

2000

4000

0.25~ 0.35

0.30~ 0.40

0.40~ 0.50

0.40~ 0.50

0.40~ 0.50

0.40~ 0.50

日期:2005.4.028 125 面积 顶棚(石膏板 吊顶) 舞 台 区 地 面 (木地面) 观众座椅吸声

某报告厅混响时间设计计算表 250 500 1k

项目名称: 2k 4k

t60 计算 备 注

α
0.2 0.01

A
61.8 0.21

α
0.15 0.01

A
46.35 0.21

α
0.1 0.01

A
30.9 0.21

α
0.07 0.02

A
21.63 0.43

α
0.05 0.02

A
15.45 0.43

α
0.02 0.02

A 6.18 0.43 153.1 2 36.75 3.1 5.85

顶部

309 21.4

地面
其余地面(地 毯) 织物窗帘 木条板结构 其它墙面(柱石 材或铝塑板)

319

0.3

95.7

0.35

111.65

0.4

127.6

0.45

143.55

0.5

159.5

0.48

147 62 117

0.1 0.05 0.2

14.7 3.1 23.4

0.12 0.05 0.1

17.64 3.1 11.7

0.12 0.06 0.05

17.64 3.72 5.85

0.2 0.05 0.05

29.4 3.1 5.85

0.25 0.05 0.05

36.75 3.1 5.85

0.25 0.05 0.05

立面
木条穿孔板吸 声结构 门 空气吸收修正 平均吸声系数 总吸声量

26

0.1

2.6

0.08

2.08

0.05

1.3

0.04

1.04

0.03

0.78

0.02

0.52

148 15

0.3 0.25 0

44.4 3.75 0 0.249

0.35 0.15 0

51.8 2.25 0 0.246 246.78

0.65 0.1 0

96.2 1.5 0 0.284

0.65 0.08 0.003 0.302 302.4

96.2 1.2 4.3

0.35 0.07 0.009

51.8 1.05 12.89

0.25 0.04 0.02 2

37 0.6 31.5

p=10%

室内总面 积 (m2) 1002 室内容积 (m3)

0.274 274.71

0.243 243.55

249.66

284.92

混响时间 (T60)

0.81

0.82

0.7

0.64

0.7

0.75

1432

5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 125 250 500 0.81 0.82 0.70 0.70 2k 0.75 4k 混响时间频率特性曲线

0.64 1k

计算结果为理论推算值。严格施工的条件下仍可能存在±0.1s的误 差。其误差原因主要是:理论公式成立条件与实际状况的差异;各构造、 材料的实际声学性能与计算值间的差异;土建空间尺度与图纸标定尺寸 的差异等。 保证混响时间及频率特性的措施: 施工中出现新的建筑材料,构造经实验室测量、鉴定后方可使用。 施工质量应严格、准确、施工过程中,必须进行混响时间测定,检 验理论计算与实际施工差异,根据需要调整才能保证音质的最后效 果。——混响时间计算结果为声学设计的参考值。

小结:室内音质设计(3)

重点:厅堂最佳混响时间的确定;
混响时间频率特性曲线。 难点:厅堂音质设计中混响时间的计算。 值得注意:良好的建声设计是完善的电声设计的 基础。

4.6

室内电声设计

一般包括广播通讯、扩声、重放等系统。 一、 扩声重放系统

二、 扩声系统的原理
原理:传声器把自然声的声压转变为 交流电的电压,然后输送到扩音机放 大,再由扬声器将已放大的电压转换 成声能。

二、 扬声器布置要求
在室内如何布置扬声器,是电声 系统设计的重要问题,它与建筑 处理的关系也最密切。室内扬声 器布置的要求是: (1)使全部观众席上的声压分布 均匀。 (2)多数观众席上的声源方向感 良好,即观众听到的扬声器的声 音与看到的讲演者、演员在方向 上一致。 (3)控制声反馈和避免产生回声 干扰。

扬声器的布置方式,大体上可分为:

1)集中式
2)分散式

3)集中分散式

1.集中式 布置位置:在观众席的前方或前上方(一般是在台口上部或两 侧)设置有适当指向性的扬声器或扬声器组合(一般是声柱或扬 声器组合,在音质要求不高的厅中也可以是喇叭式扬声器), 将扬声器的主轴指向观众席的中、后部。 适用场合:这是剧场、礼堂及体育馆等常采用的布置方式。 优点:是方向感好,观众的听觉与视觉一致,射向天花、墙面 的声能较少,直达声强,清晰度高。

2.分散式 适用地点:在面积较大、天花很低的 厅。 布置方式:用集中式布置无法使声压 分布均匀时,将许多个单个扬声器分 散布置在天花板上。 特点:声压在室内均匀分布,但听众 首先听到的是距自己最近的扬声器发 出的声音,所以方向感不佳。如果设 置延时器,将附近的扬声器的发声推 迟到一次声源的直达声到达之后,方 向感可以明显改善,但在这之后还会 有远处的扬声器的声音陆续到达,使 清晰度降低,为此必须严格控制各个 扬声器的音量与指向性。

2.集中与分散结合的方式 适用场合:厅的规模较大,前面 的扬声器不能使厅的后部有足够 的音量

布置方式:(1)集中式布置时, 扬声器在台口上部,由于台口较 高,靠近舞台的观众感到声音是 来自头顶,方向感不佳。这种情 况常在舞台两侧低处或舞台的前 缘布置扬声器,叫做“拉声像扬 声器”。(2)在集中式布置之外, 在观众厅天花、侧墙以至地面上 分散布置扬声器。这些扬声器用 于提供电影、戏剧演出时的效果 声,属重放系统。或接混响器。 增加厅内的混响感。


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