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建筑物理 声学 室内音质设计_图文

第六讲

室内音质设计

6.1 厅堂分类及其特性 6.2 室内音质设计要求 6.3 音质设计关注的指标 6.4 音质设计步骤和方法 6.5 室内音质评价与鉴定

6.1 厅堂分类及其特性
教室、会议室、播音室、法庭等




语言用厅堂

特点:用于语言交流,响度变化 范围小、清晰度要求高、混 响时间较短。 专门用于音乐演出:音乐厅 特点:用于音乐欣赏,响度变 化范围大、清晰度和丰满度 要求高、混响时间较长。


性 质 分

音乐用厅堂

多功能厅堂

电影院、歌剧院、礼堂、舞厅等 特点:特点间于语言用厅堂与音 乐厅之间;有调节功能最好。

6.2 室内音质设计要求 (1)合适的响度
响度:指人们听到的声音的大小。足够的响度 是室内具有良好音质的基本条件,它与声 压级和频率有关。 合适:对于语言用厅堂,不低于60~65dB; 对于音乐厅, 40~80dB;干扰噪声的水 平应低于所听音10dB。 影响因素:声源功率;厅堂体积;房间的体形 和吸声状况;允许噪声级;扩声系统。

(2)声能分布均匀
指响度均匀,声压级差别不大。

录音室:1~3dB;

一般厅堂:±3dB。
与厅堂体形、扩散、 吸声处理有关。

(3)满意的清晰度、明晰度、丰满度 和立体感
可懂度:听者对语言的理解和听懂程度,习 惯上当语言单位间有上下文联系时,用可懂 度;上下文无联系时用清晰度。

清晰度:听者对语言听得清楚的程度。清晰 度与混响时间和响度有直接关系,还与声音 的空间的反射情况及衰减的频率特性等综合 因素有关。

清晰度与可懂度间关系

清晰度与声压级关系

清晰度的客观描述

直达声后50ms内到达的声音能量与总声能之 比值。

清晰度与噪声间关系

清晰度与混响时间之间关系

明晰度:
一是指听者能清楚辨别音乐每种声源的音 色; 二是指听者能听清音乐的每个音符。

是指近次反射声能与总的声能之比。

清晰度与明晰度间关系

丰满度: 室外声音由于缺乏反射声使人感觉“干 瘪”,不丰满。指相对于室外而言,室内声 音音质的提高程度;或指人们对声音发出后 “余音”的感觉。或称活跃(余音悠扬), 或称亲切(坚实饱满)或称温暖(音色浑 厚)。 影响丰满度的物理指标是混响时间。

立体感(空间感): 是指人们对声音的感受具有身临其境 的效果,听视方向一致,真实。 包括方向感、距离感(亲切感)、围绕感 等。 空间感与反射声的强度、时间分布、空 间分布有密切关系。

(4)合适的混响时间
语言厅: 0.8~1.1 秒; 音乐厅: 稍长些,

与体积有
关。

(5)动态范围大:
听众能听清低声压级声音与高声压级声音。

(6)无任何声学缺陷:
声聚焦、颤动回声、回声、近似回声、声 影等。

6.3 音质设计关注的指标
(1)声压级Lp: 房间中某处的声压级反映了该处的响度。在 声源功率一定的情况下,更多的反射声可增 大声压级。 (2)混响时间T60: T60与室内的混响感、丰满度、清晰度有很大 关系。T60越长,越感丰满,但清晰度越差; T60越短,清晰度提高,但声音“干涩 ”。

T60的频率特性与音色有一定关系。T60低频 适当增长,声音有温暖感、震撼感;T60高 频适当增长,声音有明亮感、清脆感。

(3)反射声时间序列分布:
清晰度D(difinition)

明晰度C(Clarity)

(4)反射声时间序列分布:
来自前方的近次反射声能够增加亲切感, 来自侧向的反射声能够增加环绕感。一般 讲,听者左右两耳接收的侧向反射声有较 大差别,形成了人们对声源的空间印象。

总图布置、房间组合 目的:防止外界噪声和附属房间对主要听音室的影响和噪声干扰 . 方法:布局合理,现场测定噪声. 确定容积 目的:满足使用要求,造价合理 方法:综合建筑、结构、声学、照明通风,造价施工等因素

6.4 音质设 计的步骤 和方法

体型设计 目的:充分利用有效声能、避免音质缺陷 方法:几何声学作用或模型实验

噪声控制 目的: 保证室内达 到噪声允许标准。 方法: 计算和试验 隔声措施、 设备噪 声控制

混响时间选择和 控制 目的: 达到合适的 混响时间。 方法: 计算布置吸 声材料、 模型试验

声场计算 目的: 响度达到合 适,声能分布均 匀。 方法: 计算或模型 试验

扩声系统设计 目的: 有足够的响 度和清晰度。 方法:计算设计

施工中的测试和调整 目的:检查音质设计指标 方法:现场测量、采取措施

音质鉴定 目的:指标是否达到要求 方法:客观指标测量,主观评价

第一步: 总图布置及房间组合 目的:主要从区域 规划和单体设计上 控制外界噪声。 方法: (1)利用噪声等值 线 (2)利用过渡地带 和吵闹场所屏蔽噪 声。 (3)将静室与闹室 集中分开布置等。

总图 布置 例— 陕西 汉中 文化 馆

第二步:确定厅堂容积
目的:保证厅内有足够的响度与合适的混 响时间。

对于以自然声为主的厅堂,大厅的体积有 一定限度。 (推荐值见下表)
以电声为主的可以不受限制。 用途 讲演 话剧
6000

独唱

大型交 响乐

最大体积(m3) 2000~ 3000

10000 20000

方法:按每座容积确定。人的吸声量占房间 吸声量1/3~2/3。不同用途的厅堂的混响时间 与每座容积率关系较大。 用途 音乐厅 歌剧院 多功能厅、礼堂 演讲厅、教室 推荐每座容积(m3) 8-10 6-8 5-6 3-5

电影院

4

第三步:厅堂体形设计
关系到直达声、近次反射声、混响声在室内的分布 情况,对音质有很大的影响,是声学设计的主要内 容:平面、剖面形式、房间尺寸比例、室内反射面 (天花墙面)形式做法,反射板设计等。

目的:(1)充分利 用直达声与反射声 (2)避免 声音缺陷 方法:从平面和剖 面两方面考虑;利 用声线分析法进行 分析

(1)充分利用直达声的措施: 直接影响响度和清晰度;直达声有衰减,被 听众吸收衰减更快。

A、控制厅堂长度

保证直达声到达每个观众,控制纵向长度: 对于语言声<30m;对于扩声系统可以放宽, 但对于电影院即使用扩声<40m(声像才同 步)。

B、观众席尽量靠近声源布置
平面:采用扇形、六角形、马蹄形

剖面:观众厅人数 >1500人时,采用 一层眺台;>2500 人时,二层或多层 眺台。

典型平面形状 剖面形状分析

矩形: 容量较小,声能分布较均匀(侧 墙反射):座区前部反射声空白 小;宽度大于30m,会在前区中 部产生回声,而且边座偏离声源 辐射主轴多。

钟形:
容量较小,对减少反射距离很有 效;后墙作成曲率半径较大曲面。 结构简单,施工方便,空间规整, 适于中小型。

扇形: 视角良好,视距较好,偏座较 多。声音效果决定侧墙与轴线 夹角,一般不应大于22.5°, 应在10°左右。侧墙做成扩散 体,后墙曲率半径要大,曲率 中心在午台后。 倒扇形能为听众提供更多反射。

六角形: 偏座少,用于伸出式舞台 的场合,如话剧院、会议 厅等。 声场分布均匀,座区中心 能接受更多反射声; 侧墙前短后长较好;视距 近,视角好。

圆形: 声场分布不均,有沿边 反射和声聚焦; 沿墙应做扩散处理; 视角偏,座位多,直达 声程短。

卵形:

声场不均可能性大,沿墙应 设扩散体,视角好,偏而远 的座位少。

有利于声场扩散和均匀,视 线好。

C、按可懂度等值线布置观众席: 可懂度等值线:可懂度相等的点连接而成的曲 线。 15m:听不费力,可懂 度100%,

15~20m:听闻良好, 95% 20~25m:听闻满意, 85%
30m:不用电声极限。

对于移动的声源,用重合的部分。

D、座位尽量布 置在以声源为顶 点的140°角范 围内。 对于扬声器也 有方向性,且 高频的方向性 更强。

E、足够的地面坡度升高: 减少声吸收,以视线要求即可,后排较 前排升高,一般为12cm。 声线分析方法:以5°为角引出。

F、经济地安排座位宽度、排距、过道。

过道尽量布置在偏座处,一般不大于1m宽。

(2)充分利用有益反射声的措施: 确定反射面的位置、角度、尺寸、材 料选择:

A、控制厅堂高度与宽度
50ms内到达有益,允许声程差 =50*0.34=17m。观众厅高度<8.5m 房间宽度<17m B、在靠近声源处布置反射面。 如利用午台与面光之间的天花,与耳光之 间侧墙、声反射罩等,利用眺台天花花或 后墙提供反射声。

北京师范大学音乐厅

上海大剧院观众厅

反射面设计注意: 反射板的尺寸应大于声波波长; 材料选用密实坚硬,反射性能好的材料,如 抹灰砖墙、混凝土板,厚度大于19mm的木板, 大于16mm石膏板,大于30mm的抹灰吊顶等; 充分利用靠近声源的天花和墙面做反射面, 处理好反射面与面光,耳光孔与扬声器之间 关系,避免声能的逸散和被遮挡。

(3)进行声音扩散设计 扩散声:能使声场分布均匀,使清晰度提高、 声音柔和、创造亲切感。 声音遇到与声波相当的物体时,会产生 扩散,一些欧洲古典音乐厅音质所以良好, 除了房间形状比例有关外,还与室内许多装 饰处理有关,如壁柱、雕刻、藻井式天花, 大的吊顶等,可结合室内设计进行,如锯齿 形,波浪形天花和墙面,内表面贴浮雕式的 几何体,悬吊几何体,采用不规则的平面布 局。

柏林室内音乐厅

上海大剧院观众厅

多伦多路易.汤姆森音乐厅交响乐演奏情景

舞台 上方 扩散 处理

哈尔滨工人文化宫侧墙扩散处理

侧、后墙扩散处理

立柱扩散,凸体扩散

扩散体形状及设计

扩散体的尺寸计算

a—扩散体宽度

b—扩散体凸出部分

g—扩散体间距

(4)混响时间控制和吸声材料布置

A.确定 500HZ最佳 混响时间
常用最佳混响时 间 (秒 ) 音乐厅 1.8-2.2 剧院 1.4-1.7

多功能 电影院 高保真 录音室

1.0-1.3 0.8-1.0 0.4-0.6 0.3-0.4

B.确定其他频率下混响时间

C.确定最佳混响时间下的吸声量

D.实测混响时间确定已有吸声量

E.选择布置吸声材料料面积,确定吸声系数

F.根据吸声系数选择和布置吸声材料
避免吸声材料集中布置:与反射面、扩 散体错开、均匀布置。 混响时间较短的厅堂,演播室和录音室 需要布置较多吸声材料的。 G.计算满场与空场时混响时间与最佳值比较

(5)声学缺陷处理 A.回声与颤动回声处理
回声最易出现的地方是中 前坐区,顶棚、后墙、眺 台、侧墙反射。

颤 动 回 声

B.声聚焦处理: 多出现于具有凹形的平割面大厅中。 改变弧面曲率,吸声或扩散处理。

C.声影处理: 主要出现在眺台下面,控制开口比: 音乐厅:D≯H 歌剧院:D≯2H

6.5 室内音质评价与鉴定
语言声主观评价与鉴定

名称 响度 清晰度 宏亮感 自我感 回声 噪声

主观评价 合适、不够、轻 听得清 听不清 宏亮 干涩 不费劲 费劲 没有 有 安静 吵闹

声学术语 响度 清晰度 丰满度 反应及时性 回声干扰 噪声干扰

音乐声主观评价与鉴定
名称 响度☆ 饱满感☆ 亲切感 清楚感☆ 融合程度 主观评价 音量合适、不足 音质饱满 亲切 声音清楚 融合 不饱满 不亲切 不清楚 不融合 声学术语 响度 丰满度 亲切感 清晰度 整体感

平衡感
扩散感 乐队空间感

平衡
有柔和感 空间感

不平衡
不柔和 无空间感

平衡感
扩散 空间感

回声☆
噪声☆

没有
安静


吵闹

回声干扰
噪声干扰

扩声系统简介
组成:一般包括拾声、扩声、重放。

作用:提高声源在听众席的声级,提高大型 主席台后或两侧的声压级和清晰度; 配合戏剧、话剧歌剧、地方戏演出时音响效 果;利用人工混响和频响均衡器 , 达到某种声 学效果 ; 向观众厅以外地区(如候演室、化妆 室、灯控室人员)广播舞台演出实况 ; 对观众 厅、厅外和有关房间发布通知。 要 求 : 频 率 响 应 范 围 宽 : 对 语 言 300HZ~ 8000HZ,对音乐30~12000HZ;有足够的功率, 动态范围宽,室内平均语言声压级应达 79dB左 右;不产生回声和反馈、啸叫。

布置形式安装:集中 式、分散式、集中分 散式。

各类厅堂的音质设计

音乐厅(音质要求最高)

剧院(以语言声,对白为主)

电影院(兼顾音乐与语言声)

多功能厅、礼堂

教室、讲堂

录音室、演播室

体育馆、体育场


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