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音乐厅室内音质设计声环境理论_图文

声环境理论及其分析

学院:土木工程与建筑学院 姓名: 胡根根

班级: 12 建筑学(2)班 学号: 指导老师: 1210641224 张辉

目录
摘要、前言· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·2 1、前言· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·3 2、体型设计 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3 3、声扩散处理· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 4、演奏台设计 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·4 5、音乐厅声环境主观要求和客观评价量建筑· · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 5.1 影响厅堂声环境的因素归纳· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 5.2 研究因素总结归纳表· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·5 6、音质设计要求准则· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·6 7、国家大剧院音乐厅· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·7 7.1 声学材料分析· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·8 8、德国柏林爱乐音乐厅· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·8 9、结语· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·9

参考文献· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 10

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音乐厅的室内音质设计分析 ___以国家大剧院和柏林爱乐音乐厅为案例
摘要:
音乐厅音质设计除了和其他有音质要求的建筑一样满足一些共同要求外, 它 在建筑上与其他的剧场的主要不同之处在于没有单独的舞台空间,不设乐池, 演奏席与观众席在同一空间之间,演出大都靠自然声。本文就其音质设计在对听 众的一种欣赏音乐的感受,和设计的要求、方法和措施,最后结合具体案列再具 体分析。 关键词:音乐厅;音质;体型;声扩散;演奏台;国家大剧院;柏林爱乐音 乐厅

Indoor concert hall sound design analysis _____To the National Theatre and the Berlin
Philharmonic Hall case

Abstrac:In addition to the concert hall sound
design and other quality requirements as to satisfy some common architectural requirements, it is the main difference with the other theater in the building at no separate stage space, with no orchestra pit, I played with the same space between the auditorium, performing mostly by natural sound. In this paper, its sound design experience to the audience an appreciation of music, and requirements, methods, and measures designed to last, then the specific case out specific analysis.
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Key words:Concert Hall; sound; figure; sound
diffusion; bandstand; National Theatre; Berlin

Philharmonic Hall 1、前言
音乐厅和其他有音质要求的建筑, 如剧场、 多功能厅、 会堂、 电影院等一样, 其音质设计必须满足一些共同要求:合适的响度;声能充分扩散、均匀分布;最 佳的混响时间及其频率特性;没有回声、颤动回声、声聚焦、声影等音质缺陷; 没有噪声干扰等。此外,由于音乐厅通常靠其本身良好的自然声音质, 而不借助电声系统来满足音乐演出的要求。 它在厅堂建筑中对音质设计的要求最 高, 因而在音乐厅音质设计时必须特别注意其体型设计、声扩散处理和演奏台设 计。

2、体型设计
体型设计即平剖面设计, 它直接影响音乐厅内直达声、早期反射声和混响声 在时间和空间上的分布情况,是音乐厅音质设计重要的一环。 音乐厅的平面形式主要有矩形、扇形、圆形、马蹄形和不规则形等。矩形平 面的特点是侧向反射声分布比较均匀, 尤其当宽度较窄时有丰富的早期侧向反射 声,而这正是古典式音乐厅音质优美的主要原因。所以,现在许多音乐厅都仍然 采用这种“鞋盒式”的平面。 可是矩形平面不能容纳较多的听众,而扇形、圆形和马蹄形平面则可以在保 证良好视角、视距的前提下容纳更多的听众。但这将使大厅缺少侧向反射声,而 且容易产生回声、声聚焦等音质缺陷。为克服这些不足,近年来开始在大厅内悬 吊侧向反射板,为听众提供早期侧向反射声。 对于一些大型音乐厅, 为了提高声场的扩散程度及获得早期侧向反射声,还 采用了不规则形状的平面。这样,大量的听众不仅能够靠近演奏台,同时可以利 用将听众席划分成若干座席区的分隔矮墙,向听众提供更多的早期侧向反射声。 这种自由的布局给建筑设计提供了更大的回旋余地, 同时又能满足音质设计的要 求。 剖面设计首先要求确定大厅的总容积,以保证大厅有足够的响度和混响时 间。大厅混响时间与总容积成正比,与总吸声量成反比。而在总吸声量中听众吸 声所占比例很大(可占 1/2~1/3) ,因此,控制每座容积也就在一定程度上控制 了混响时间。 为获得合适的混响时间, 音乐厅每座容积一般建议控制在 7~10 m3/ 人。但有时受经济、建筑造型等条件的限制,不可能有太大的容积,而希望利用 屋顶空间来保证大厅的混响时间,这就出现了“浮云顶棚” 。这时大厅的混响时 间由浮云上下空间的平均吸声系数、总容积及浮云的悬挂率、吊高等因素决定。 各种形状的浮云顶棚还可使大厅获得充分扩散的声场。 但这也使大厅的声场更加 复杂,设计时要特别谨慎,如设计不当,不仅不能增加大厅的混响时间,反而会 形成一个巨大的吸收体。
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3、声扩散处理
声扩散程度和音乐厅音质有密切的关系,古典式音乐厅音质之所以优美,除 了上述和体型有关外,大厅内的许多装饰处理,如壁柱、壁龛、雕刻、藻井式顶 棚,甚至华丽的大吊灯都起了很大的作用。 大厅充分的声扩散可使声能分布均匀,混响时间衰减平稳,以保证合适的早 期衰减时间,同时还能消除可能出现的回声、声聚焦等音质缺陷。音乐厅的声扩 散处理可以结合室内艺术要求采用各种形式,如半壁柱、外露梁,锯齿形、波浪 形的天棚和墙面,浮雕式的细部处理,将立体的几何体悬挂于大厅内,采用不规 则的平剖面形式等,这里顶棚的声扩散对大厅的音质特别重要。 声扩散处理的效果取决于扩散体的尺寸, 只有当尺寸与要扩散的声波波长相 当时,才有理想的扩散效果。因此,为了保证低频声的扩散,扩散体应有一定的 大小。 同时为了在较宽的频率范围内取得理想的扩散效果, 应采用几种不同尺寸、 不同形状的扩散体组合在一起。如果尺寸、形状过于单一,它们之间将产生干涉 现象,而达不到满意的扩散效果。 现在许多音乐厅按照数论中的二次剩余序列来设计声扩散墙面, 这种墙面看 上去象凸凹起伏的、不规则排列的竖条,目的是扩散声音,它可保证室内声场的 均匀性,使声音更美妙动听。这种声扩散墙面扩散声音的原理是,声波到达墙面 的某个凹凸槽后,一部分入射到深槽内产生反射,另一部在槽表面产生反射,两 者接触界面的时间有先后, 反射声会出现相位不同,叠加在一起成为局部非定向 反射, 大量不规则排列的凹凸槽整体上形成了声音的扩散反射。它比一般形状的 传统扩散体具有更好的扩散特性, 同时可以在较宽的频率范围内获得理想的扩散 效果。

4、演奏台设计
演奏台是一座音乐厅的核心,犹如乐队中最大的一件乐器,它的设计好坏将 直接影响大厅的音质和演员演奏水平的发挥。 它是音乐厅音质设计中最复杂的问 题之一。 对于演员,除了要求和听众一样的声学条件,如混响时间等要求外,很重要 的一点还要求演员之间能够互相听闻,以达到乐队演奏的整体和谐,使各声部的 音乐在演奏台充分融合后再送给听众。 对于演员的相互听闻,早期反射声是最重要的,合适的延时时间是 17 ~ 35ms, 短延时的反射声还能改善乐队的整体感。对于演员的相互听闻和乐队的整 体感,中高频(500~2000Hz)的反射声起决定作用。各声部提供的早期反射声 要相互平衡, 声级差不应大于 3dB。 此外, 充分的声扩散是音质优美的重要因素, 演奏台的扩散反射。由于中高频起主要作用,扩散体的尺寸可以较小些。 的侧墙、 后墙及顶棚如果只有定向反射并不能产生满意的效果,还必须具有 丰富许多音乐厅在演奏台上方都设有舞台反射板,形式有平板式、棱锥形及有机 玻璃圆环等。 这些舞台反射板除了为前中排听众提供一些早期反射声外,主要是 为乐队设置的。它能为演员提供早期反射声,尤其是中高频的反射声,使各声部 之间保持良好的相互听闻条件, 保证乐队有良好的合奏条件,使各声部在演奏台
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充分平衡、融合后再均匀地投射给听众。这些舞台反射板应当大小交错布置,整 齐单调的尺寸和排列将影响其发射效果。

5、音乐厅声环境主观要求和客观评价量建筑
声环境是人们通过耳朵感知到周围声音的情况和条件。 声环境是建筑物理中 的一个方面,人们可以听到的所有声音都属于声环境的范畴。 建筑声学包括厅堂音质和噪声控制两大部分内容。厅堂音质是指为各种听 音场所建立最佳的语言或音乐的听闻条件:噪声控制是指降低噪声和整栋的干 扰。在噪声问题上,Blauert 率先给出了完整的声品质定义: “声品质是在特定 的技术目标或任务内涵中声音的适应性、声品质定义中的‘声’并不是指声波这 样一个物理事件,而是指人的听觉感知, ‘品质’是指人耳对声音事件的听觉感 知并最终做出主观判断的过程。 ” 在厅堂音质的问题上, 国内外研究普遍用音质好坏来描述厅堂声环境的优良 程度, 声环境从主题层面上可以理解为音乐厅内部所有声音(包括所有直达声和 混响声)对听众产生的听觉感受。

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影响厅堂声环境的因素归纳

根据白瑞纳克的研究,有 18 个术语大概可以涵盖了封闭空间中演奏的音乐 的全部重要方面:亲切感或临场感、混响或活跃度、空间感、明晰度、温暖感、 响度、眩声、嘹亮、平衡、融合、整体感及时响应、反射声纹理、无回声、动态 范围和背景噪声、声音的均匀性和影响音质的附加因素。

5.2 研究因素总结归纳表:

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6、音质设计要求准则:
(1) 使大厅具有较长的混响时间以保证厅内声场有足够的丰满度。音质评价好 的音乐厅都是混响时间长的。为此,必须有足够的每座容积,一般应在 8-10m? 左右,同时厅内尽量少用或不用吸音材料。在混响时间的频率特性上,应当使低 频适当高于中频,以取得温暖感。 (2) 充分利用近次反射声,使之均匀分布于观众席,以保证大多数座位有足够 的响度和亲切感, 特别注意增加侧向反射, 使厅内有良好的围绕感。 在古典的 “鞋 盒式”大厅,由于两侧墙是平行的,而且距离较近,顶棚较高,因此来自侧墙的 近次反射声丰富。 而侧墙向两侧墙展开的厅,必须将其形状处理成能向厅的中部 反射声音,或为此特别设置反射面。厅顶部的处理,除考虑向观众席反射外,还 应有适当部分的反射声返回演奏席,以利演唱、演奏者的互相听闻。 (3) 保证厅内具有良好的扩散。古典式大厅具有良好的装饰构件,可起扩散作 用,新式大厅也应布置扩散体。 此外,音乐厅的允许噪声标准要高于其他厅堂,评价指数在 NR20 以下。为 此,音乐厅的选址应注意远离交通干道等噪声较高的地区,内部要做好隔声,通 风系统要有足够的消声处理。 音乐厅内的演出一般不用扩声设备,但要考虑到语言扩声、现场转播及录音 的需要,还需设置声控室。
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7、国家大剧院音乐厅:

平面接近鞋盒形的音乐厅尺寸为 50m×35m×38m(最高点) , 可容纳观众 2017 人,每座容积 10 ㎡。平、剖面图如上: 设计中频混响时间为 2.2s.顶棚选用 4cm 厚的 GRC 板(即增强玻璃纤维水 泥板) ,墙面选用 2cm 厚的 GRC 板,采用干挂的施工工艺,以求有效的反射声 音(包括低频声) ,使管风琴、大提琴等乐器发出的声音更具震撼力和感染力。 演奏台附近的侧墙采用 MLS 扩散墙面,既增加了来自演奏台声音的扩散投射, 又可保证演奏者的自我听闻和各乐器演奏者相互听闻。 观众厅顶部悬挂的大型玻璃反射板, 既可减少到达听众席的直达声与反射声 之间的时差,又有助于演奏的声音向全场各个方向投射。 音乐厅相比较大剧院中的歌剧院、戏剧场共同的技术特点是: (1)多声道扩声系统; (2)在不改变设备连接等硬件系统的情况下,课依具体使用要求,实现多 种“声场”设置; (3)全数字化的扩声系统与模拟扩声系统结合 (4)设置的扩声用各种接口,方便演出活动; (5)多轨重放和多轨录音,便于现场效果的制作

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7.1

声学材料分析

工程上把吸声系数较大的材料与结构(一般大于 0.2)称为吸声材料或吸声 结构。其主要用途在于控制室内混响时间,消除音质缺陷。 如国家大剧院音乐厅“魅顶” ,音乐厅“魅顶”除了为音乐厅增添艺术的氛围, 它还是一个考虑升学效果的设计。对于音乐厅而言,第一重要的就是声音,一切 建筑和装饰设计都要为声音效果服务。 凹凸不平的顶棚, 更加有利于声音的扩散, 不规则图形的浮雕顶棚, 就是一个声音扩散器,把舞台上发出的声音扩散到观众 席的每一个角落。

8、德国柏林爱乐音乐厅
1963 年建成的柏林交响乐大厅,它彻底改善了传统的“鞋盒式”音乐厅的 形式,以演奏台为中心,在其周围布置不同高度的观众席,使观众与演奏台的距 离大为缩短。由于观众席平面的高度不同,其侧墙还能形成一定的反射声。演奏 台的上部布置了曲面的扩散板, 使乐队声可以向四周扩散。这种形式的音乐厅后 来被称为“梯田式”音乐厅,被广泛应用于以后的现代音乐厅的设计。

这座音乐厅对反射声途径的考虑,不是依靠围绕舞台的反射,而是把听众 区席再划分, 从而得到许多与听众席靠得较近的可以提供反射声的表面。这一经
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验至今仍有很好的参考价值。 从听众的主观感受看, 大多数席位听闻的声音是亲切的,在强的混响感里提 供了明晰度;此外,高度扩散的混响补充了对声音的空间感。在演奏台前席位的 音质感受肯定很好,但其他区席的音质显然会有较大的差别。

9、 结语
从上面我们知道了音乐厅的设计标准、要求和设计措施,音乐厅在形体、声 扩散和演奏台的设计上在音乐厅尺度较大的时候对音质有着重要影响, 音乐厅是 一种服务听众的公共建筑, 所以对于音乐的欣赏没人有着各自的主观、客观的评 价标准。但是在建筑音质听音方面要求入:明晰度、平衡的投射、演奏的内聚性、 无回声干扰、空间感、混响声级和延时率都有着相关的建筑设计措施,从而使得 音乐厅的音质尽可能的达到完美。

参考文献: (1) 白瑞纳克,音乐厅和歌剧院(王季卿,戴根华,项瑞祈 等译) , 美: 同济大学出版社, 2002,177~180,229~232,373~376. (2) 中国建筑科学研究院建筑物理研究所等单位,建筑声学 设计手册。北京:中国建筑工业出版社。 (3) 张武威, 关于室内混响时间的计算问题, 电声技术, 2005 —3:17~27. (4) 燕翔,国家大剧院的室内声学特点,演艺设备与科技, 2008—1:44~47 (5) 傅英杰,音乐厅声学原理探究,世界建筑,1995—10: 69~71. (6) 柳孝图,建筑物理(第三版) ,东南大学,中国建筑工业 出版社.2010

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