05 室内音质设计

2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary. 1室内音质设计北京联合大学大学张福贵室内音质设计是指对音乐厅、剧院、体育馆、演播厅等对声音质量要求较高的民用建筑的设计。其目的是避免和减弱房间的声学特性的不利影响，或将不利影响变以有利因素，使听众能不受干扰地接收到有足够响纯真和美化了的声音。声波在室内的传播比在露天场合复杂得多，声源在室内发声和传播，界面的反射、吸收、扩散和透射，形成室内声学的特点。室内音质设计室内音质的影响因素1、听众与声源的距离2、听众对直达声的反射和吸收3、房间对直达声的反射和吸收4、来自界面相交凹角的反射声5、室内装修材料表面的散射6、界面边缘的声衍射7、障板背后的声影区8、界面的前次反射声9、铺地板的共振10、界面之间对声波的反射、混响和驻波11、声波透射基本要求对于要求有良好听闻条件的房间，建筑设计主要可以通过空间的体形、尺度、材料和构造的设计与布置，来利用、限制或消除上述若干声学现象，为获得优良的室内音质创造条件。在综合考虑各种有利于室内音质因素时，应力求取得与建筑造型和艺术处理效果的统一。厅堂分类及其特性按声源性质分语言用厅堂音乐用厅堂多功能厅堂教室、会议室、播音室、法庭等特点：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。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。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6065dB；对于音乐厅，4080dB；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。2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary. 2听众与声源的距离（考虑直达声）舞台区（2）声能分布均匀指响度均匀，声压级差别不大。录音室录音室：13dB；一般厅堂一般厅堂：±±3dB。与厅堂厅堂体形、扩散、体吸声处理有关。（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。2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary. 3清晰度与噪声间关系主要是背景噪声和侵扰噪声。背景噪声是由使用者使用室内空间引起的噪声，侵扰噪声是由外界透过建筑围护结构传入室内的噪声，这些噪声都会影响听闻效果。 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。早期反射声可以提高直达声的强度和亲切感。经常把反射声分为早期（50ms,80ms）和后期(50-,80msms-)要求其声能密度之比C50和C80。C50适应于以清晰为主的厅堂C80适应于以丰满为主的厅堂。C值大，表示清晰度较高，也即混响较短。C值小，表示丰满度，也即混响时间较长，也是说后期声能占很大比重。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。2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary. 4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:0.81.1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。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。2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary. 5（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。试验证明，在直达声之后2030ms以内到达的前次（一次、二次）反射声能起到加强直达声、提高响度、增加清晰度和丰满度的作用。音质设计的步骤和方法确定容积 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 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. 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。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 推荐每座容积（m3)音乐厅 88-10歌剧院 66-88多功能厅、礼堂 55-66演讲厅、教室 33-55电影院 4方法：按每座容积确定。要使大型厅堂有合适的混响时间，需要控制大厅的容积。人的吸声量占房间吸声量1/32/3。不同用途的厅堂的混响时间与每座容积率关系较大。2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary. 6第三步：厅堂体形设计目的：（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。体形设计方法1.几何声学法声线法，就是用垂直于声波波阵面的直线（声线）代表声能传播的方向，在遇到反射体时，声能传播遵循反射定律。2.模型试验法将设计方案按一定比例缩小，用吸声系数相近的材料制作模型，测得模型内的声场分布，分析结果，改进设计。体形设计的原则1.保证每位观众都能得到从声源来的直达声；2.保证前次反射声的良好分布；（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1500人时，采用一层眺台；>2500人时，二层或多层眺台。2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warranties, express or implied, in this summary. 7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。2013年9月27日10时2分© 2004 Microsoft Corporation. All rights reserved.This presentation is for informational purposes only. Microsoft makes no warra