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第4章室内音质设计2 38页PPT文档_图文

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

4.4 体型设计 作用: ——直接关系到直达声分布;反射声空间和时间分布;
是否有声缺陷。
——体型设计是厅堂音质设计的重要内容之一。 一、体型设计的方法
——声线法又称虚声源法。 由于大厅堂尺寸远远大于波长,主要考虑声反射,故 大厅堂可用声线法进行体型设计。几何声学法考虑声反射, 忽略声音波动性(声绕射)。将大大简化分析工作且很大程 度上符合实际。

1、体形的确定方法:声线法,又称虚声源法 目前厅堂音质设计初期最常用的方法一般将声源配置
在演员主要表演区——距大幕线2~ 3m,离舞台面1.6m。 把听众席区域AB和在台口处顶棚起始点P按建筑设计要求 确定(P点按便于获得早期反射声来确定)就可求出从台 口开始的一次反射面的倾斜角度,以使反射声分布于整个
AB区域。

几何作图(1)

首先,自S和A分别引直线经过P,求SP和AP延长线夹角 的等分线,该等分线向右的延长部分即为所求的顶棚倾斜面。 在AP延长线上,量SP等长,得到虚声源S’,连接S’B与已求 出之分角线交于Q, PQ即为所需长度。
为使大厅后部座席有更多的一次反射声,如同图中CB区 域,可由Q继续用同法作图,连CQ线并延长,求出CQ延长线 与SQ夹角的等分线,进一步找到虚声源S”,连S”B与等分线 交于R,则QR即为可使声音反射到CB区域的反射面。

几何作图(2)

几何作图(3)

二、体型设计的原则
当大致地确定了大厅的有效容积后,将进行大厅体 型设计——音质设计的重要方面,对确保大厅音质具有 决定性的作用。
大厅体型设计主要包括直达声、近次反射声的控制 和利用;声扩散和防止音质缺陷等。
设计中常会遇到许多建筑功能与艺术处理上的矛盾。 因此,必须掌握确保音质的基本准则,结合建筑设计各 专业的要求灵活而又细致地加以贯彻。

4.4.2.1 充分利用直达声,以保证直达声到达每 个观众。
直达声对响度和清晰度有最重要的作用, 应尽可能地从体型设计上考虑充分地利用直 达声。
对厅堂音质设计而言,体型设计首先应 使直达声不受遮挡,能到达每一位观众。要 考虑到声源的指向性,大厅不宜过宽,特别 是大厅的前部不宜过宽。大厅地面应有足够 升起,以避免过度掠射吸收及观众的相互遮 挡。一般能满足视线要求也就能满足声学要 求。





35

1、缩短直达声传播的距离



直达声的强度随传播距离而衰减——确定厅堂平面形 状时,不要把听众席拉得太长。——控制纵向长度

如:—个矩形平面的厅堂,不如一个容纳同样人数的 扇形大厅能使观众更接近声源;

当一层平面的听众延伸得太远时,可将部分听众设置 在二层或三层楼座,以保持较小的直达声传播距离。

1500座以 上设楼座

2、避免直达声被遮挡和被听众掠射吸收
直达声被厅堂的柱子、栏杆、前排听众所遮挡、高中 频声能会损失很多,应当避免。
但如果听众席地面起坡太小,直达声从声源掠过听众 的头顶到达后部听众,声能将被大量吸收。因此前后排座 位升起应不小于100mm。——起坡
3、适应声源的指向性
声源所发的高频声指向性很强,为了保证清晰度和 音色的完美,厅堂的平面形状应当适应声源的指向性。使 听众席不超出声源的前方140°夹角的范围。——长的平 面比扁宽的平面有利。
平面形状

观众席设楼座和地面起坡

4.4.2.2 争取与控制好近次反射声,以保证近次反射声的分布。
近次反射声又称前次反射声或早期反射声,指直达声后 50ms内到达的反射声。——对于增加直达声的响度和提高清 晰度都有重要作用。
争取较多的早期反射声并使其均匀分布,是厅堂体型设 计中的重要内容。
体型设计应争取和控制早期反射声,可利用几何声学作 图法,可检验大厅反射声分布及延迟时间,或进行大厅反射
面设计。(顶棚剖面和侧墙反射面设计)

几何作图法

1、平面设计: (1)矩形(窄长形平面)

基本平面形状

特点:a ) 当规模不大时,由于平面较窄,侧墙一次反射声

能较均匀地分布于大部分观众席。

b )当规模较大时,侧向反射不利,可利用台口(前部侧墙)

进行改进(倾斜)八字形使之成为钟形平面。

(2)扇形平面

特点:前区具有相当大部分座位缺乏来自侧墙的一次反射声,

来自后墙的反射声则很多,且弧形后墙易形成声聚焦;

但可使大部分座位靠近舞台布置。多用于剧场、会场(表演性)

的厅堂。

改进:利用顶棚给多数观众席提供一次反射声;侧墙可以

做成折线形,以调整侧向反射声方向;后墙宜扩散或吸声处理

以消除声聚焦。

(3)六边形平面 特点:第一次反射声易沿墙反射,厅中部缺乏一次反
射声。 改进:同扇形即改变侧墙倾角。
(4)圆形或椭圆形平面 特点:第一次反射声易沿墙反射,厅中部缺乏一次反
射声;弧形墙面易形成声聚焦。 改进:把侧墙做成锯齿形,使反射声达到中前部;后
墙宜扩散或吸声处理以消除声聚焦。 建筑师部可保持所需建筑形状,内部空间根据声学设
计。

平 面 形 状 及 声 学 处 理 方 法

2、剖面设计(顶棚设计)——声场分布均匀 台口附近:通常将台口附近的吊顶、墙面做成定向反射
面。一方面,同样的面积靠近台口可反射更多的声能;另一 方面,台口附近的反射面能把声音反射到观众厅的前区。
中后部:观众厅的中后部可适当做扩散处理,或根据造 型要求灵活设计,只要不造成声缺陷就可。
反射面:反射面应用较厚重、坚硬的材料,如钢板网抹 灰等。尺寸应足够大,较小方向尺寸至少大于反射声波的波 长,如要有效反射200Hz以上声波,宽度不能小于1.7m。

一 次 反 射 声 均 匀 分 布 的 顶 棚 形 式

北京师范大学音乐厅 (顶棚与侧墙设计)

4.4.2.3 争取扩散(sound deffusion)反射:声场分布均匀 1、 扩散处理的作用:
使声能更加均匀的分布,消除颤声、回声等音质 缺陷。 2、扩散处理的措施: 1)采用不规则的平剖面; 2)采用不同的声学材料交替布置; 3)厅堂内包厢及装饰的应用

达到声扩散的途径

3、扩散体尺度
扩散体尺寸 如f=100Hz,其有效扩散体尺寸为:a大于等于2.2m;
b大于等于0.33m;

4.4.2.4消除声缺陷:与体型设计有关的声缺陷 1、回声(echo generation)、多重回声(颤动回声)(flutter echo) 1)回声: (1)产生条件:2个条件缺一不可
强度和大小大到足以和直达声相比较的反射声; 时差大于50ms的反射声。(强度小无害,时差小于 50ms有益) (2)出现部位:舞台、乐池、观众厅前区能听到回声 (3)产生部位:前部天花、楼座栏板、后墙 (4)防止措施: 前部天花:吸声、扩散、控制高度; 楼座栏板:吸声、改变倾角; 后墙:吸声、扩散、改变后墙天花的倾角。

2)颤动回声(多重回声):一连串回声
(1)定义:声波在特定界面间的往复反射所产生,声源位
于两平行界面间。
(2)出现部位:平行墙面间,且声源位于两平行界面间。 (3)产生原因:(体育馆建筑)声源与接收点(观众)在 同一空间;墙面硬反射。
(4)防止措施:墙夹角大于5°;吸声、扩散。

2、声聚焦:凹曲面(如弧形墙面、穹顶等)使声场分布不均 匀的现象。
1)出现部位: 弧形墙面、凹顶棚前空间的某个区域
2)防止措施: (1)控制圆弧形半径R与高度 h,应使h远大于R; (2)凹曲面上强吸声,通过减弱反射声强度来避免声聚焦; (如空间吸声体) (3)在凹曲面下悬挂扩散反射板。

顶棚形状呈圆弧形状——易产生声聚焦及增加混响时间。北京地区某 车间剖面图,车间总面积880m2,容积4000m3,屋顶为双曲扁壳结构,横 向三跨,纵向六跨。 由于建筑设计时未考虑声学问题,造成混响时间过 长(18.7s)及声聚焦缺陷,致使车间内面对面讲话难以听清,交流十分不 便,因此不得不投入巨大物力、财力进行声学改造——悬挂空间吸声体。
——建筑设计与建筑声学设计是一个问题的两个方面,必须同时考虑, 才能获得理想效果。

3、声影区(shadow zone) 观众席较多的大厅,一般要设眺台,以改善大厅后部观众
席的视觉条件,如眺台下空间过深,则易遮挡来自顶棚的反 射声,在该区形成声影区。
(1)出现部位:楼座眺台下部 (2)出现原因:眺台过深 (3)危害:眺台下响度不足 (4)防止措施:控制眺台开口比即开口高度H和深度D的 比例 多功能厅:D≤2H;音乐厅:D≤H 眺台下顶棚应可能向后倾斜,使反射声落到眺台下座席上

声 影 区 进 深 与 开 口 高 度 的 比 例

上海大剧院观众厅

音乐厅

剧院

多功能厅、礼堂

某教室、讲堂

某演播室

体育馆

小结:室内音质设计(2) 重点:厅堂音质设计中体型设计的原则;与体型 设计有关的音质缺陷及防止。 难点:厅堂音质设计中体型设计内容及声线分析 法。

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