第四章-常用吸聲材料與混響時(shí)間

第四章常用吸聲材料與混響時(shí)間

本章要點(diǎn)：廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)中常用的吸聲材料和結(jié)構(gòu)及其特性運(yùn)用EASE4.1軟件進(jìn)行吸聲材料的鋪設(shè)和設(shè)置各類廳堂的最佳混響時(shí)間運(yùn)用EASE4.1軟件進(jìn)行混響時(shí)間的計(jì)算和優(yōu)化廳堂聽眾區(qū)、聽眾座椅和廳堂顏色的設(shè)置方法廳堂的噪聲設(shè)置和控制吸聲材料與結(jié)構(gòu)的類型多孔材料多空材料的種類很多，以麻、棉、木絲、獸毛、玻璃棉等纖維材料加入適當(dāng)粘合劑制成的板材等。特點(diǎn)：吸聲系數(shù)隨頻率的升高而增大，并在高頻區(qū)出現(xiàn)不同程度的起伏。第一節(jié)常用吸聲材料和結(jié)構(gòu)穿孔板結(jié)構(gòu)是在金屬板、薄木板、水泥板或石膏板上穿以一定密度的圓孔，并在背后設(shè)置一定的空氣層和多空材料。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸聲特性可以預(yù)計(jì)。微穿孔板常用鋁板，所以不生銹，也不怕氣流、水、溫度、濕度等的侵蝕，適用于特殊環(huán)境。共振板結(jié)構(gòu)

是將膠合板、木纖板等具有一定彈性的薄板大面積的釘在龍骨上，使板后留有一個(gè)空氣腔，形成共振吸聲結(jié)構(gòu)。把聲能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為熱能?？臻g吸聲體是一種設(shè)計(jì)好懸掛或懸挑在室內(nèi)空間的一種吸聲結(jié)構(gòu)。由于空間吸聲體有2個(gè)以上的面與聲波接觸，其有效吸聲面積遠(yuǎn)大于其投影面積。對(duì)于一些空間特別高大的廳堂，如果混聲時(shí)間過長(zhǎng)，需要大量吸聲，且布置吸聲材料的位置受到限制，此時(shí)可以考慮使用空間吸聲體。簾幕一般可以將簾幕看成是薄的多空材料，如果將它貼墻懸掛，主要吸收高頻成分，如果距離墻面有一定距離懸掛，轉(zhuǎn)而吸收中、高頻?？勺兾曮w為適應(yīng)不同音質(zhì)要求而設(shè)置的一種吸聲性能可以改變的一種吸聲結(jié)構(gòu)。觀眾和座椅觀眾吸聲主要是有衣服引起的，對(duì)中、高頻有明顯的吸收作用。座椅的吸聲系數(shù)由于其材質(zhì)、結(jié)構(gòu)不同，差別會(huì)比較大。二、吸聲材料與結(jié)構(gòu)的選用原則滿足聲學(xué)環(huán)境的要求合理控制混響時(shí)間，避免出現(xiàn)聲音缺陷室內(nèi)空氣質(zhì)量避免使用容易發(fā)揮甲醛等有毒有害物質(zhì)的材料。建筑節(jié)能盡可能選用蓄熱系數(shù)小、傳熱系數(shù)小的吸聲材料。裝飾效果和美學(xué)要求吸聲材料合理搭配，使廳堂在全頻范圍內(nèi)都具有較為平直的頻響特性三、對(duì)廳堂內(nèi)表面吸聲處理要遵循如下設(shè)置原則優(yōu)先處理最容易受到聲波作用的表面,使這些面充分吸收聲波,以達(dá)到降低混響時(shí)間的作用。最適宜作吸聲處理的面是頂棚,其次是觀眾廳后墻和側(cè)墻。布置吸聲材料時(shí)還要考慮,不宜僅對(duì)少數(shù)幾個(gè)面采用強(qiáng)吸聲材料,而其他面不作吸聲處理。側(cè)墻布置吸聲材料時(shí)還要與采光(窗戶)等因素一起考慮。某些情況下,廳堂屋頂用玻璃幕墻采光要與采用空間吸聲體吸聲結(jié)合起來(lái)考慮,以便使吸聲效果盡量與裝飾效果協(xié)調(diào)一致。要考慮對(duì)舞臺(tái)后墻的吸聲處理,以降低聲反饋,提高傳聲增益。

選用吸聲材料時(shí),必須考慮材料吸聲頻率特性的均衡性,以保持聽眾良好的聽聲感覺。對(duì)吸聲材料本身也要提出如下要求:在寬的頻率范圍內(nèi)具有高的吸聲系數(shù),且容重要小,防潮性好,無(wú)損害人體健康的氣味,不腐蝕吸聲結(jié)構(gòu)的骨架,不易燃燒,施工簡(jiǎn)便,吸聲性能長(zhǎng)期穩(wěn)定,兼顧裝飾效果與價(jià)格。

四、吸聲材料的設(shè)置步驟確定采用某種材料最多的面首先考慮在建模中采用某種材料最多的面是哪些面,例如墻面。先選擇一個(gè)面,呈黃色然后用[F3]鍵命令把全部采用同樣材料的面作為一個(gè)選擇面并以紅色邊線顯示,再按Ctrl+F3打開材料選擇選單,選擇MASONRYPT(抹灰的磚墻),按OK鍵,全部紅色面就都從原來(lái)的“理想全吸聲材料”改成為“抹灰的磚墻”。再確定采用某些特定材料的面最后確定頂棚材料材料的調(diào)整五吸聲材料設(shè)置的一種誤區(qū)混響時(shí)間是說明一座廳堂建筑聲學(xué)特性的一個(gè)客觀參量。它取決于廳堂建筑的容積和內(nèi)表面材料在不同頻率下的吸聲量。換言之,當(dāng)一座廳堂建筑容積確定(與之對(duì)應(yīng)的建筑模型也就確定),此時(shí)內(nèi)表面放置不同吸聲材料就會(huì)得出不同的混響時(shí)間-頻率特性曲線。采用理想吸聲材料得出“理想混響時(shí)間”是一部分設(shè)計(jì)者進(jìn)行EASE設(shè)計(jì)存在的一種誤區(qū)

所謂“理想混響時(shí)間”如圖曲線所示。

“理想混響時(shí)間”是經(jīng)過房間建模和吸聲材料設(shè)置,通過Eyring或Sabine公式按EASE規(guī)定的程序計(jì)算出來(lái)的。

EASE軟件吸聲材料數(shù)據(jù)庫(kù)Full中包括189種不同的吸聲材料,廳堂建筑中常用的吸聲材料大多包含在其中。這里也包括幾種特殊的吸聲材料,即理想吸聲材料。所謂理想吸聲材料,就是這種材料的吸聲系數(shù)不隨頻率的改變而改變。例如吸聲材料的吸聲系數(shù)為10%,在任何頻率下都保持吸聲系數(shù)10%不變,此外還有20%,…,90%等,因此這種材料也稱為百分比材料。把房間的“面”設(shè)置為百分比材料,經(jīng)過程序計(jì)算就會(huì)得出“理想混響時(shí)間”曲線。該曲線不能作為反映該實(shí)際廳堂聲學(xué)特性的客觀技術(shù)參數(shù),而是通過用“虛擬材料”構(gòu)建的房間導(dǎo)出的假想混響時(shí)間。用這樣的混響時(shí)間所進(jìn)行的一切聲學(xué)特性模擬和運(yùn)算的結(jié)果(包括各種效果圖),也都不反映和代表現(xiàn)實(shí)廳堂聲學(xué)特性的真實(shí)情況,因此不能完全用于指導(dǎo)廳堂施工和說明此工程設(shè)計(jì)廳堂預(yù)計(jì)達(dá)到的聲學(xué)效果。第二節(jié)吸聲材料的鋪設(shè)與設(shè)置鋪設(shè)吸聲材料查看面的屬性工程編輯窗口，鼠標(biāo)右鍵菜單，Properties鼠標(biāo)右鍵菜單面屬性窗口名稱欄屬性欄材料欄點(diǎn)屬性欄材質(zhì)屬性欄材質(zhì)屬性窗口鋪設(shè)吸聲材料選擇吸聲材料EASE4.1材料庫(kù)修改吸聲材料如果修改的材料不在預(yù)先選定的材料中的話，需要進(jìn)入面屬性編輯窗口，在材料庫(kù)中重新選擇新的材料，再鋪設(shè)到需要修改的面上；如果修改的材料已經(jīng)存在于選定的材料中，那么只要選定需要修改的面，右鍵進(jìn)入快捷菜單，選擇ChangeWallMaterial（快捷鍵F2）即可

添加坐席區(qū)面屬性窗口，TwoFolder，IsCoatOf添加坐席區(qū)設(shè)置坐席區(qū)第三節(jié)混響時(shí)間混響時(shí)間混響時(shí)間T是指當(dāng)聲源在房間內(nèi)停止發(fā)聲后，殘余聲能在房間內(nèi)往復(fù)反射，經(jīng)吸聲材料吸收，其聲能密度衰變60dB所需要的時(shí)間。賽賓公式：艾潤(rùn)公式：賽賓－努特生公式：艾潤(rùn)－努特生公式：

房間內(nèi)空氣吸收4m（m－1

）

頻率（Hz）溫度（C°）相對(duì)濕度（％）10204060801000150.0130.0060.0040.0040.003200.0110.0060.0040.0040.003300.0070.0050.0040.0040.0032000150.0440.0220.0110.090.008200.0360.0170.0100.0090.008300.0230.0130.0100.0090.0084000150.0900.0740.0360.0240.021200.1010.0580.0290.0220.020300.0800.0390.0250.0220.0208000150.1280.1920.1190.0790.061200.1860.1880.0950.0650.053300.2380.1280.0670.0560.051最佳混響時(shí)間混響時(shí)間是廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，它的任務(wù)是使室內(nèi)具有適合使用要求的混響時(shí)間及其頻率特性。廳堂的混響時(shí)間根據(jù)其容積大小、使用用途、節(jié)目類型以及演出規(guī)模，在500～1000Hz范圍內(nèi)有著不同的最佳控制范圍。

最佳混響時(shí)間的確定時(shí)間上限時(shí)間下限時(shí)間上限時(shí)間下限混響時(shí)間頻率特性的確定頻率（Hz）混響時(shí)間比值歌劇話劇、戲曲電影院會(huì)堂、報(bào)告廳、多用途廳1251.0～1.31.0～1.21.0～1.21.0～1.32501.0～1.151.0～1.11.0～1.11.0～1.15500～10001.001.001.001.0020000.9～1.00.9～1.00.9～1.00.9～1.040000.8～1.00.8～1.00.8～1.00.8～1.0理想比值容差范圍混響時(shí)間的設(shè)置與優(yōu)化查看混響時(shí)間數(shù)據(jù)工程編輯窗口，Edit→RoomData

房間數(shù)據(jù)（艾潤(rùn)）房間數(shù)據(jù)（賽賓）查看混響時(shí)間曲線工程編輯窗口，View→RoomRT

房間混響時(shí)間曲線（艾潤(rùn)）房間混響時(shí)間曲線（賽賓）查看滿場(chǎng)混響時(shí)間工程編輯窗口，鼠標(biāo)右鍵菜單，ChangeWallMaterial房間數(shù)據(jù)混響時(shí)間的優(yōu)化時(shí)間上限時(shí)間下限時(shí)間上限時(shí)間下限實(shí)際曲線工程編輯窗口，Tools→OptimizeRT優(yōu)化混響時(shí)間選擇備用材料目標(biāo)混響時(shí)間查找目標(biāo)材料優(yōu)化后的混響時(shí)間優(yōu)化后的混響時(shí)間時(shí)間上限時(shí)間下限優(yōu)化后的曲線房間的其他設(shè)置加入聽眾區(qū)工程編輯窗口，Insert→AudienceArea

加入聽眾區(qū)加入聽眾區(qū)加入聽眾座椅工程編輯窗口，鼠標(biāo)右鍵菜單，SeatOnArea工程編輯窗口，

Insert→ListenerSeat工程編輯窗口，鼠標(biāo)右鍵菜單，InsertSeatGrid

加入聽眾座椅設(shè)置房間顏色主程序窗口，View→StandardRendering

三維繪圖窗口選擇房間顏色房間顏色第三節(jié)噪聲控制噪聲控制的一般要求噪聲控制的主要目的就是將各項(xiàng)噪聲源對(duì)觀眾廳的干擾降到最低限度。對(duì)于噪聲干擾，除了設(shè)計(jì)時(shí)要考慮將觀眾廳安置在相對(duì)安靜的環(huán)境中外，還要考慮減弱室內(nèi)噪聲的能量。

觀眾廳內(nèi)的噪聲限值觀眾廳類型自然聲采用擴(kuò)聲系統(tǒng)歌劇、舞劇劇場(chǎng)NR-25NR-30話劇、戲曲劇場(chǎng)NR-25NR-30單聲道普通電影院—NR-35立體聲電影院—NR-30會(huì)堂、報(bào)告廳和多用途禮堂NR-30NR-35NR值倍頻帶中心頻率（Hz）31.5631252505001000200040008000NR-25（dB）725543352925211918NR-30（dB）765948393430262523NR-35（dB）796352443835323028NR-40（dB）826756494340373533NR-45（dB）86716153484542