家庭影院房間初步聲學(xué)方案

1、家庭影院房間聲學(xué)設(shè)計(jì)初步方案設(shè)計(jì)日期：2010-04-07一 總體概況1.1項(xiàng)目概況項(xiàng)目為家庭影院房間。主要功能為播放影片。該廳空間構(gòu)型為一矩形空間，該廳面積為12.5，室內(nèi)容積為28.7m³。設(shè)計(jì)座位為2座。1.1 聲學(xué)設(shè)計(jì)依據(jù)1、中華人民共和國(guó)建設(shè)部、廣播電影電視部標(biāo)準(zhǔn)電影院建筑設(shè)計(jì)規(guī)范（JGJ58-88）2、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電影院視聽(tīng)環(huán)境技術(shù)要求（GB/T 355794）。3、國(guó)家廣播電影電視總局文件關(guān)于印發(fā)電影星級(jí)評(píng)定暫行辦法和電影院星級(jí)評(píng)定要求（廣發(fā)影字【2002】838號(hào)）。4、中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)劇場(chǎng)、電影院和多用途廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T50356200

2、5）。5、數(shù)字立體聲電影院的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GY/T183-2002）。6、甲方提供的建筑平面及裝飾平、剖面圖紙。1.2聲學(xué)設(shè)計(jì)概述從建筑設(shè)聲學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)的角度上講，家庭影院房間是影片錄音的放音室，而且要真實(shí)地反映錄音的效果。家庭影院房間的混響時(shí)間，都應(yīng)有平直的混響頻率特性以及強(qiáng)吸聲較短的混響時(shí)間。但是考慮到控制低頻混響的實(shí)際困難，相對(duì)于中頻而言，一般允許低頻混響時(shí)間略有提升。而高頻由于被吸收，實(shí)際情況又多為偏低。由于家庭影院內(nèi)的放映平均聲壓級(jí)可達(dá)8085dB，甚至更高。因此，根據(jù)本家庭影院的使用功能為立體聲要求；背景噪聲應(yīng)控制在NR-30或35dB(A)左右。否則影廳放映時(shí)不可能有立體感。同時(shí)；還有

3、做好所用外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲工作。1.3 房間圖紙二 音質(zhì)設(shè)計(jì)分析2.1音質(zhì)設(shè)計(jì)概述音質(zhì)設(shè)計(jì)主要是指通過(guò)對(duì)房間的體型以及室內(nèi)的界面材料的設(shè)計(jì)，使得廳堂具有符合廳堂聲學(xué)功能的使用。音質(zhì)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有廳堂的體型空間設(shè)計(jì)分析、最佳混響時(shí)間的分析、聲缺陷設(shè)計(jì)分析、吸聲材料設(shè)計(jì)、混響時(shí)間設(shè)計(jì)、吸聲材料布置位置設(shè)計(jì)、聲擴(kuò)散設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬。2.2廳堂概括分析 該廳空間構(gòu)型為一矩形空間，該廳面積為12.5，室內(nèi)容積為28.6m³。設(shè)計(jì)座位為2座。2.21長(zhǎng)寬比家庭影院房間的最佳長(zhǎng)寬比為1.5，允許范圍為1.5±0.2，該廳的長(zhǎng)寬比值為1.66。位于家庭影院房間最佳長(zhǎng)寬比范圍內(nèi)。 2.2.2

4、每座容積廳堂的每座容積關(guān)系廳堂內(nèi)的聲學(xué)材料的布置面積。通常的情況，如果廳堂內(nèi)的每座容積大時(shí)，需要較多的吸聲材料。因此較合適的每座容積可以有效的節(jié)省裝飾的費(fèi)用，并且合理的利用空間。推薦的最佳每座容積為6.08.0m³/座。而該項(xiàng)目的的每座容積為6.25m³/座，符合要求 2.3廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)分析最佳混響時(shí)間混響時(shí)間是音質(zhì)設(shè)計(jì)中的最重要的數(shù)據(jù)。最佳混響時(shí)間是綜合廳堂的使用功能、容積、空間構(gòu)型、聲源狀況等因素確定。從使用功能上分析、該項(xiàng)目的用途為立體聲家庭影院房間聽(tīng)聲場(chǎng)所。電影廳為重放電影對(duì)白、音樂(lè)、環(huán)境聲音、特效聲音等，由于在電影制作的過(guò)程中，已經(jīng)對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行處理。電影廳的功能

5、就是還原電影中的聲音信號(hào)，因此要求電影廳具有較短的混響時(shí)間即強(qiáng)吸聲處理，以減少房間對(duì)電影聲音的影響。圖1中為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)劇場(chǎng)、音樂(lè)廳和多功能廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T 50356-2005）中的電影院廳堂中頻最佳混響時(shí)間的推薦值。根據(jù)圖1所示，該廳的中頻最佳混響時(shí)間為之間。 數(shù)字立體聲電影院的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（GY/T183-2002）中頻混響時(shí)間的上限和下限值計(jì)算式為；中頻混響時(shí)間上限值：RT600.07653V0.287353中頻混響時(shí)間下限值：RT600.0328V0.333333綜合以上國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可以確定，該項(xiàng)目各廳中頻最佳混響時(shí)間范圍為。表1混響時(shí)間的頻率特性設(shè)計(jì)范圍F（Hz）125250

6、5001k2k3k4kTf60/T500601.21.01.11.01.00.81.00.71.00.60.9圖1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50356-2005中頻最佳混響時(shí)間推薦值混響時(shí)間頻率特性設(shè)計(jì)分析混響時(shí)間的頻率特性是指低頻和高頻相對(duì)于中頻混響時(shí)間的比例關(guān)系。在考慮施工造價(jià)、音質(zhì)要求、室內(nèi)設(shè)計(jì)難度和施工難度等因素的基礎(chǔ)上，觀眾廳內(nèi)混響時(shí)間盡量做到低頻略長(zhǎng)、中高頻趨平的特點(diǎn)，倍頻程各中心頻率的混響時(shí)間與中頻混響時(shí)間之比追求的設(shè)計(jì)目標(biāo)詳見(jiàn)表1聲缺陷分析廳堂的主要聲學(xué)缺陷有回聲、顫動(dòng)回聲、聲聚焦、聲染色，產(chǎn)生聲學(xué)缺陷的主要因素有房間的空間構(gòu)型以及廳內(nèi)各界面的材料的吸聲性能等因素?；芈暵曇艚?jīng)過(guò)聲源發(fā)

7、出后，直接通過(guò)聲音介質(zhì)直接傳到聽(tīng)聲者的為直達(dá)聲，而經(jīng)過(guò)其他界面或是結(jié)反射后傳到聽(tīng)聲者的為混響聲，而直達(dá)聲與混響聲延時(shí)超過(guò)0.1s后，人耳即可明顯分辨出。即可以聽(tīng)到回聲現(xiàn)象。由于回聲與直達(dá)聲重疊，所以會(huì)影響聽(tīng)聲效果。避免回聲的主要方法為：一、縮短聲學(xué)傳播的聲程，即將聲能較大的早期反射聲時(shí)延降低；二、在反射面設(shè)置吸聲材料，降低反射聲能。顫動(dòng)回聲顫動(dòng)回聲指的是平行墻面產(chǎn)生的往復(fù)反射的聲音，從聽(tīng)覺(jué)上感覺(jué)有一串來(lái)回反射的聲音。避免顫動(dòng)回聲的主要方法有：一、避免平行的聲強(qiáng)反射墻面；二、墻面設(shè)置吸聲材料；三、在墻面上設(shè)置聲擴(kuò)散體或結(jié)構(gòu)。聲聚焦聲聚焦指的是指凹面對(duì)聲波形成集中反射，使反射聲聚焦與某個(gè)區(qū)域，造成

8、聲音在該區(qū)域特別響的現(xiàn)象，聲聚造成聲能過(guò)分集中，使聲能匯聚點(diǎn)的聲音。嘈雜，而其他區(qū)域聽(tīng)音條件變差，擴(kuò)大了聲場(chǎng)不均勻度，嚴(yán)重影響聽(tīng)眾的聽(tīng)音條件。避免聲聚焦的方法有：一、避免凹面等空間構(gòu)型；二、在產(chǎn)生聲聚焦的界面上設(shè)置強(qiáng)吸聲材料；三、在聲聚焦的界面上設(shè)置聲擴(kuò)散結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^(guò)廳堂的聲場(chǎng)不均勻度參數(shù)反映是否存在聲聚焦現(xiàn)象。本方案通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方式計(jì)算出聲場(chǎng)不均勻度的方法進(jìn)行分析。 聲擴(kuò)散設(shè)計(jì)分析聲音在入射到材料表面時(shí)，材料除了要對(duì)聲音進(jìn)行吸收外，還要對(duì)聲波進(jìn)行反射。而不同的材料或結(jié)構(gòu)對(duì)于聲波的反射的特性不相同。圖2中所示的是不同結(jié)構(gòu)對(duì)聲波的擴(kuò)散的性能比較圖2不同結(jié)構(gòu)對(duì)聲波的擴(kuò)散作用聲擴(kuò)散主要是通過(guò)幾

9、何結(jié)構(gòu)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在室內(nèi)界面設(shè)置凸型體，如球切面、圓柱面、多邊形、三角形等。幾種聲擴(kuò)散體的剖面結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3所示。建議在電影廳內(nèi)側(cè)墻使用聲擴(kuò)散體，避免顫動(dòng)回聲、聲聚焦等聲學(xué)缺陷。 具體設(shè)置方案見(jiàn)？房間最佳比例及簡(jiǎn)正諧波分析該房間為矩形空間，剛性的矩形空間容易產(chǎn)生駐波現(xiàn)象，從而影響房間內(nèi)低頻聲的分布，而比例合適的房間會(huì)具有比較良好的簡(jiǎn)正諧波分布。圖4表示的該房間的簡(jiǎn)正諧波的分布，每個(gè)點(diǎn)代表一個(gè)模式，當(dāng)房間內(nèi)各模式間的頻率相差較小時(shí)，房間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)駐波現(xiàn)象，稱為簡(jiǎn)正諧波的兼并現(xiàn)象。而合適的房間比例可以避免產(chǎn)生兼并現(xiàn)象。而在長(zhǎng)寬高達(dá)到一定比例時(shí)，為矩形房間的最佳比例，即最優(yōu)房間比例。由于該房間的長(zhǎng)已經(jīng)固

10、定為4.52m，而根據(jù)該房型的比例經(jīng)過(guò)計(jì)算得知該房間的最優(yōu)房型為4.52m（長(zhǎng)）*3.3m（寬）*2.37m（高）。那么在進(jìn)行房間隔斷時(shí)房間的寬和高盡量靠近最優(yōu)的房型。圖4 設(shè)計(jì)隔斷尺寸根據(jù)實(shí)際的情況，房間的最終隔斷的形狀為通過(guò)簡(jiǎn)正諧波的運(yùn)算驗(yàn)證，該房間的尺寸所得的簡(jiǎn)正諧波各模式的簡(jiǎn)正頻率得知，在2階以內(nèi)的簡(jiǎn)正諧波共26個(gè)模式內(nèi)的頻率分布較為均勻，沒(méi)有較為嚴(yán)重的簡(jiǎn)并的現(xiàn)象，因此該房間的體形采用4.52m（長(zhǎng)）*3.3m（寬）*2.37m（高）的比例。該房間的房型比例不會(huì)出現(xiàn)聲染色的現(xiàn)象。圖5 低頻駐波分析圖聲線分析圖6 側(cè)墻反射聲聲線分析四視圖聲線分析 見(jiàn)圖6、圖7中的聲線分析，由主音箱發(fā)出的

11、聲線主要經(jīng)過(guò)標(biāo)注為暗紅色線條區(qū)域墻壁反射。因此宜在該部分墻壁設(shè)置擴(kuò)散板，通過(guò)聲擴(kuò)散作用防止該區(qū)域的第一次反射聲直達(dá)過(guò)強(qiáng)。同時(shí)防止過(guò)度吸聲造成的聲場(chǎng)不均的問(wèn)題。在該位置設(shè)置擴(kuò)散板同時(shí)也可以提高房間的早期反射聲。圖7 聲線分析z軸分析幕布方向三 具體聲學(xué)設(shè)計(jì)3.1 聲學(xué)材料 聲學(xué)材料的選擇原則l 聲學(xué)材料具有良好的吸聲性能l 聲學(xué)材料達(dá)到廳堂防火的要求l 聲學(xué)材料為市面常見(jiàn)聲學(xué)材料l 價(jià)格適當(dāng)l 安裝簡(jiǎn)便 聲學(xué)材料選用說(shuō)明由于聲學(xué)材料的吸聲系數(shù)和材料本身性能，聲學(xué)材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此在選用材料和施工的時(shí)候要嚴(yán)格遵照聲學(xué)方案中的種類和結(jié)構(gòu)。同種類型聲學(xué)材料相同結(jié)構(gòu)的情況下，由于生產(chǎn)原料及工藝的不同也

12、會(huì)導(dǎo)致吸聲性能的差異。本方案聲學(xué)材料的吸聲系數(shù)在表2中列出了常規(guī)聲學(xué)材料的吸聲系數(shù)。因此要求甲方在選用聲學(xué)材料時(shí)，需要材料廠家提供該聲學(xué)材料的國(guó)家權(quán)威聲學(xué)檢測(cè)部門的吸聲系數(shù)檢測(cè)報(bào)告。如果檢測(cè)報(bào)告與表2中所列的材料的吸聲系數(shù)相差較大，需要與聲學(xué)顧問(wèn)咨詢協(xié)商 說(shuō)明：由于是初步方案，不提供材料的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)圖。 大長(zhǎng)城吸聲板圖8大長(zhǎng)城吸聲板 聚酯吸聲板圖9 聚酯纖維吸聲板實(shí)物圖圖10 圓球型擴(kuò)散體擴(kuò)散板圖11 三角斜面擴(kuò)散體 聲學(xué)材料吸聲系數(shù)材料名稱及結(jié)構(gòu)125hz250hz500hz1khz2khz4khz聚酯吸聲板 0.220.560.860.990.960.98大長(zhǎng)城吸聲板0.430.210.150.060.060.04圓球擴(kuò)散體0.510.300.130.080.090.10三角斜面擴(kuò)散體0.540.340.150.090.080.08座椅0.120.240.300.450.480.51表2 吸聲材料吸聲系數(shù)表3.2 吸聲材料面積及位置由于是初步方案，僅給出各種材料的設(shè)置面積，具體位置和材料結(jié)構(gòu)等暫不提供。頂面頂面采用聚酯纖維吸聲板，和圓圈擴(kuò)散體墻面墻面采用聚酯吸聲板、大長(zhǎng)城板、三角斜面擴(kuò)散板。這三種的吸聲特性在各頻段