建筑聲學-第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件

1、 第十四章 音 質(zhì) 設(shè) 計一、教學目的 掌握音質(zhì)評價標準，掌握廳堂音質(zhì)體型設(shè)計原則和方法，掌握混響時間設(shè)計方法。了解不同類型各類廳堂的音質(zhì)設(shè)計特點。二、學時安排總學時：6學時學時分配：學生預(yù)習講授1， 課堂講授、討論3， 演示實驗1。 第十四章 音 質(zhì) 設(shè) 計一、教學目的三、教學方法1、先預(yù)習并寫出預(yù)習報告，2、課堂提問、討論和老師講授。3、基礎(chǔ)題作業(yè)4、混響時間測試演示實驗四、知識要點1、廳堂音質(zhì)的主客觀評價方法和指標2、音質(zhì)設(shè)計的主要內(nèi)容三、教學方法3、廳堂音質(zhì)的體形設(shè)計（1）、容積的確定（2）、爭取和控制前次反射聲（3）、避免音質(zhì)缺陷4、混響時間設(shè)計（1）、最佳混響時間的確定（2）、混響

2、時間頻率特性的確定5、音樂廳、會議廳、體育館等音質(zhì)設(shè)計特 點3、廳堂音質(zhì)的體形設(shè)計第一節(jié) 音質(zhì)評價標準及音質(zhì)設(shè)計內(nèi)容一、主觀評價標準 1、合適的響度： 聽聞最基本的要求，有足夠 的響度，聽眾才能接受、識別信息，才能有 聽的好與壞的問題。 要求：語言類6070方，音樂類 80方左右。 2、低的噪聲干擾：廳堂雖有足夠的響度，但有 較高的噪聲將使聲信息識別困難。 第一節(jié) 音質(zhì)評價標準及音質(zhì)設(shè)計內(nèi)容3、無聲學缺陷： 出現(xiàn)聲學缺陷的聲學建筑是失敗的設(shè) 計，完全無法使用。1）回聲： 大小和時差都大到足以和直達聲區(qū)別 開的反射聲或由其它原因返回的聲。2）顫動回聲： 一連串快速、連續(xù)可察覺的回聲?；?聲迫使聽

3、者注意力高度集中，但信息 仍很難識別，使人疲勞，感到厭煩， 甚至無法忍受，故回聲使廳堂中最嚴 重的缺陷。3、無聲學缺陷：3）聲聚焦： 部分區(qū)域響度過大，另一部分區(qū)域響度過 低，聽聞吃力或根本聽不清的現(xiàn)象。4）聲染色： 由房間共振所賦予的一種特征型音色。4、高的清晰度 它可保證語言與音樂信息接受準確，分辨 其細節(jié)可識別，能全面的接受聲信號。1）評價 語言清晰度 音節(jié)清晰度3）聲聚焦：建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件5、好的音色這主要是對音樂的要求）豐滿度 指聲音飽滿、圓潤，溫暖、渾厚 有彈性，有 余音悠揚之感，反之干澀單薄。2） 親切感（力度） 聲音透亮，堅實有力，反之聲音較散，發(fā)飄、無 力。取

4、決于早期反射聲的延遲時間，即20ms左右 的早期反射聲的有無及多少5、好的音色3）擴散感（環(huán)繞感） 一種被音樂所包圍的感覺，沉浸在音樂中， 空間感好、方位感好，有臨場感，反之場所 印象差。取決于房間的大小，擴散設(shè)計的使 用。4）清晰度 對音色細微變化的感覺，對樂音層次的感 覺。3）擴散感（環(huán)繞感）二、客觀技術(shù)指標1、混響時間及頻率特性 A 混響時間的長短 B 頻率特性是否平直 是衡量廳堂音質(zhì)的最基本、重要的參數(shù)， 也是設(shè)計階段準確控制的指標。作用：直接對清晰度、豐滿度、明亮度的等影響， 混響時間適當，可保證各聲部間平衡。評價：1254KHz6個倍頻帶。以500Hz為代表，大量 的經(jīng)主觀評價認定

5、為音質(zhì)良好的觀眾廳，進 行RT測定所得到的統(tǒng)計平均值作為標準。二、客觀技術(shù)指標2、聲脈沖響應(yīng)分析（反射聲的時間分布） 早期反射聲：在房間內(nèi)，可與直達聲共同產(chǎn) 生所需音質(zhì)效果的各反射聲； (50ms內(nèi)所到達的反射聲。)1）對響度的影響 50ms以內(nèi)的反射聲起到加強直達聲的作用， 其數(shù)量越多，響度增大越明顯2）對清晰度的影響 聲學比越高越清晰。2、聲脈沖響應(yīng)分析（反射聲的時間分布） 3）對豐滿度的影響 缺乏早期反射聲，使直達聲與混響聲脫節(jié)，感 覺聲斷續(xù)，飄浮， 聲音干澀。 使低頻RT較中頻RT長，保證30ms內(nèi)早期反射聲 的數(shù)量，可增加聲音的豐滿度和溫暖感。 4）對親切感的影響 20ms左右的早期

6、反射聲的多少決定了親切感。 3、方向性擴散（反射聲的空間分布） 廳堂中指定位置各方向反射聲的強度與數(shù) 量4、語言傳輸指數(shù)RASTI 用模擬人語言的調(diào)制信號，測試房間中信 號 經(jīng)傳輸后，其包絡(luò)的變化來表達房間 對音質(zhì)的改變。5、 背景噪聲A聲級或是NR數(shù)討論：為什么混響時間相同的大廳音質(zhì)可能不同？3、方向性擴散（反射聲的空間分布）討論：為什么混響時間相同的三、音質(zhì)設(shè)計內(nèi)容音質(zhì)設(shè)計必須是聲學工程師、建筑師、業(yè)主密切合作、相互協(xié)調(diào)。一個音質(zhì)良好的大廳一定是集體合作的結(jié)晶。主要包括以下方面：1）選址：建筑總圖設(shè)計和各房間的合理配置，目的 是防止外界噪聲和附屬房間對主要聽音房 間的噪聲干擾。2）確定容積

7、：在滿足使用要求的前提下，確定經(jīng)濟 合理的房間容積和每座容積。三、音質(zhì)設(shè)計內(nèi)容3）通過體型設(shè)計，充分利用有效聲能，使反射 聲在時間和空間上合理分布，并防止聲學缺 陷。4）根據(jù)使用要求，確定合適的混響時間及頻率 特性，計算大廳吸聲量，選擇吸聲材料與結(jié) 構(gòu)。5）根據(jù)房間情況及聲源聲功率大小計算室內(nèi)聲 壓級大小，并決定是否采用電聲系統(tǒng)。6）確定室內(nèi)允許噪聲標準，計算室內(nèi)背景聲壓 級，確定采用哪些噪聲控制措施。3）通過體型設(shè)計，充分利用有效聲能，使反射7）在大廳主體結(jié)構(gòu)完工之后，室內(nèi)聲學裝修前， 進行聲學測試，如有問題進行設(shè)計調(diào)整。8）工程完成后進行音質(zhì)測量和評價。9）對于重要的廳堂，必要時應(yīng)用計算機

8、仿真及縮 尺模型技術(shù)配合進行音質(zhì)設(shè)計。10)對有擴聲系統(tǒng)的廳堂，尚必須配合電聲工程師 進行擴聲設(shè)計。建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件第二節(jié) 大廳容積的確定1、確定容積需考慮的因素1）響度: 體積大，聲源不變的情況下，聲能密度D 小，則Lp較小 以電聲為主（保證響度）體積不受限制 以自然聲為主(音樂廳） 體積受限制 第二節(jié) 大廳容積的確定2）混響時間 RT與V成正比，與A成反比。廳堂中，觀眾吸聲量占所需總吸聲量的1/22/3，故觀眾吸聲量起很大的作用。 控制好廳堂的容積V與觀眾人數(shù)的比例，就在相當程度上保證或控制了RT2）混響時間2、每座容積 對已判定為音質(zhì)良好的廳堂大量統(tǒng)計分析所得到的結(jié)果。

9、音樂廳810m3/ 每座， 歌劇院68 m3/每座， 多用途劇場、禮堂56m3/每座， 講演廳、大教室4m3/每座（推薦值）。 2、每座容積 3、 確定V方法 功能選每座容積 容量觀眾數(shù)量 根據(jù)功能確定選每座容積 根據(jù)觀眾數(shù)量確定廳堂面積 由上兩項確定層高?？紤]其它要求 體積考慮其它要求 體積作業(yè)：設(shè)計一個1000座的劇場，請問劇場面積是多少，層高是多少？假設(shè)每人平均占地1平米。作業(yè)：第三節(jié)、體型設(shè)計一 體型設(shè)計原則1、 充分利用直達聲保證直達聲可達到每個聽眾1）影響因素：a 長距離的自然衰減- 6dB/ 倍距離 b 遮擋和掠射吸收 （30m有1020dB的衰減） c 偏離輻射主軸角度增大 時

10、，高頻聲明顯減弱第三節(jié)、體型設(shè)計2）措施：a 控制大廳尺寸比例 避免過長。使觀眾席位盡可能靠近聲源， 一般劇場 長度 30m，最大33m， 音樂廳45m 設(shè)樓座； 短而寬布置：夾角1200，極限1400。b 避免被遮擋和掠射吸收； 地面應(yīng)有一定的坡度。 按視線要求進行設(shè)計即可。 錯位排列2）措施：建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件2 爭取和控制好早期反射聲（難點）A 早期反射聲的形成1）容易形成部位 天花 側(cè)墻 2）分析方式將時差轉(zhuǎn)換聲程差進行判斷50ms17m 30ms10.2m 20ms6.8m 2 爭取和控制好早期反射聲（難點

11、）3）一般原則按廳堂首排座位與聲源的距離10m 天花高度13m 廳堂寬度26m （按聲程差小于17m計算）超過此尺度，應(yīng)加以特殊處理3）一般原則SSR1R2D檢驗回聲：R1+R2-D17m已知平剖面圖，做聲線圖。根據(jù)聲線圖分析是否存在回聲，是否分布均勻，是否存在聲聚焦和聲影。A1SA1=SA1SSR1R2D檢驗回聲：已知平剖面圖，做聲線圖。A1SAB 天花形狀剖面設(shè)計1）前部天花（臺口附近） 天花可向廳內(nèi)絕大多數(shù)地方提供一次反射， 故其高度與傾角十分重要原則： 一次反射均勻的分布在大部分觀眾席。2）后部天花原則：向觀眾席及側(cè)墻擴散聲能。形式：如折板式、鋸齒式、擴散體式B 天花形狀剖面設(shè)計聲源位

12、置： 大幕線后23m，高1.5M 聲源位置： 大幕線后23m，高1.5M 建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件C 側(cè)墻處理平面形式1）基本平面分類 矩形、扇形、馬蹄形 演變： 鐘形、六角形2）平面形狀的選擇。原則： 前次反射聲的多少，聲場分布均勻，特 殊形狀應(yīng)作處理。 a 一般以鐘形、矩形平面較多 b 扇形平面，墻面與中軸夾角8100。 c 弧形墻面須做擴散或吸聲處理。 C 側(cè)墻處理平面形式一個簡單幾何形平面，若不做特殊處理，視線最好的中前區(qū)將會缺乏一次側(cè)向反射聲。一個簡

13、單幾何形平面，若不做特殊處理，視線最好的中前區(qū)將會缺乏建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件3）前部側(cè)墻a 盡可能減小耳光孔的面積減小聲能消耗b 耳光樓懸挑，高出舞臺面2m以上，其側(cè)面、底板 下部墻面按一次反射面設(shè)計。c 設(shè)跌落式包廂或挑臺 挑臺欄板，底板按一次反射面設(shè)計d 側(cè)墻內(nèi)設(shè)反射板 在透氣的側(cè)墻裝修內(nèi)設(shè)置（懸掛）高反射的板 （混凝土板、 厚木板）e 側(cè)墻內(nèi)傾擴大一次反射面，但其傾角100。3）前部側(cè)墻建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建

14、筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件3、 擴散設(shè)計三種方式達到聲擴散的目的1）將廳堂內(nèi)表面處 理成不規(guī)則形狀 和設(shè)擴散體。2）體型設(shè)計中采用 不規(guī)則平、剖面 處理。3) 吸聲材料交叉布 置3、 擴散設(shè)計建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件擴散體尺寸擴散體尺寸4、消除聲缺陷1）回聲a 出現(xiàn)部位： 舞臺、樂池、觀眾席前部b 產(chǎn)生部位： 臺口前天花（過高）一次反射 樓座欄板 二次反射 后墻 二次反射c 危害： 干擾聽聞、破壞音質(zhì)4、消除聲缺陷d 措施：天花高度0.6的強吸聲 傾角.調(diào)

15、整向后部提供一次反射 擴散，不形成定向反射d 措施：天花高度50。 (b) 墻面擴散，吸聲處理2）顫動回聲建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件3）聲聚焦a 出現(xiàn)部位：弧形墻面、殼形天花前的空間某 位置。b 產(chǎn)生條件：曲率半徑小，強反射c 危害： 形成第二聲源，嚴重干擾聽聞 室內(nèi)聲場極不均勻d 措施： 避免使用弧形墻面 廳堂高度2R 弧形墻面上擴散吸聲處理3）聲聚焦建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件4）聲影a 出現(xiàn)部位：樓座挑臺下方b 產(chǎn)生條件：挑臺過深C 危害： 堂座后區(qū)反射聲被遮擋，響度不夠， 音質(zhì)較差。 措施： 取合適的樓座挑臺高度

16、與深度比 廳內(nèi)充分擴散聲能5）聲學缺陷出現(xiàn)的一般規(guī)律a 建筑形體（平剖面）不當b 室內(nèi)特殊部位設(shè)計不當c短混響時間4）聲影建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件 第四節(jié) 混響設(shè)計 一 混響時間設(shè)計標準 1、 最佳混響時間 1）定義：根據(jù)大量的、經(jīng)主觀評價認為是音質(zhì)良 好的觀眾廳進行RT測定，所得到的500Hz 的RT的統(tǒng)計值。 2）特點：不同使用功能，不同體積，最佳RT不同 3）確定方法： 功能+容積=最佳RT（500Hz） 4）實際偏差： 允許偏差 0.1sec或控制在10% 第四節(jié) 混響設(shè)計討論：從下

17、圖中總結(jié)出何種規(guī)律？討論：從下圖中總結(jié)出何種規(guī)律？2、頻率特性曲線1）定義： RT相應(yīng)與頻率的曲線2）范圍及特征a 范圍 一般要求 1254KHz 六個倍頻帶 高要求 808KHZ 八個倍頻帶b 特性： 語言用：平直（各個頻帶的RT相同為好） 音樂用：低頻稍高 2、頻率特性曲線不平度允許值，以500HzRT為標準低頻：125、250可略大到1.21.3倍高頻：2K、4K 可略小到0.9倍。理由：大廳堂低頻混響控制較困難， 各頻率均衡的吸聲材料較難選擇， 人耳對低頻聲不敏感。 容許低頻略大可提高豐滿度3）實際狀況 廳堂RT不均勻較多，特別是一次完工的廳堂。不平度允許值，以500HzRT為標準建筑

18、聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件二、RT設(shè)計步驟1、 計算廳堂準確的體積V、表面積S平、剖 面圖2、 確定最佳RT及頻率特性功能+容積3、 計算各頻帶f所需的總吸聲量A總4、 確定必須的固定吸聲量Af固5、 計算所需補充的吸聲量Af6、 吸聲材料的選擇可布置位置、構(gòu)造可行 藝術(shù)效果，使 Af=S11+ S22+ Snn7、 整理RT設(shè)計方案，驗算RT 二、RT設(shè)計步驟建筑聲學_第四章廳堂音質(zhì)設(shè)計課件第五節(jié) 各類廳堂的音質(zhì)設(shè)計一、音樂廳音質(zhì)設(shè)計特點（一）、音樂廳的設(shè)計原則 1、使大廳具有教長的混響時間以保證有足夠 豐滿度。2、為聽眾和樂師提供足夠強的側(cè)向早期和晚期 反射聲。3、使聽眾席有均勻的聲強分布和良好的聲擴 散，避免