Transcript 九音质设计概论
音质设计概论
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音质设计目标
混响感和清晰度之间有适当的平衡 具有适当的响度 具有一定空间感 具有良好的音色，低中高适度平衡 无噪声干扰、无回声、多重回声、声聚焦、声影等音质缺陷
音质设计的物理指标
具有合适的混响时间及其频率特性 具有合适的声压级 具有较大的侧向能量因子或较小的双耳互相关系数 具有丰富的早期反射声 对整个大厅来说，要求声场分布均匀 背景噪声低、无回声、多重回声、声聚焦、声影等音质缺陷
音质设计的内容
1
、 选址、建筑总图设计和各种房间的合理配置，是防止 外界噪声和附属房间对主要听音房间的噪声干扰。
2
、在满足使用要求的前提下，确定经济合理的房间容积 和每座位容积
3
、通过体型设计，充分利用有效声能，使反射声在时间 和空间上合理分布，并防止出现声缺陷。
4
、根据使用要求，确定合适的混响时间及其频率特性， 计算大厅吸声量、选择吸声材料与结构，确定其构造 做法。
音质设计的内容
5
、根据房间情况及声源声功率计算室内声压级大小，并 决定是否采用电声系统（对于音乐厅，演出交响乐时 仅用自然声）
6
、确定室内允许噪声标准，计算室内背景声压级，确定 采用哪些噪声控制措施
7
、在大厅主体结构完工之后，室内装修进行之前，进行 声学测试，如有问题进行设计调整。
8
、工程完成后进行音质测量和评价
9
、对于重要的厅堂，必要时应用计算机仿真及缩尺模型 技术配合进行音质设计。
大厅容积的确定
在大厅音质设计中，首先是根据大厅的规模和用途 确定其容积，除声学方面的要求外，还需考虑建筑艺 术造型、经济条件、空调和卫生等方面的因素。就音 质而言，确定大厅容积时主要考虑保证大厅有合适的 混响时间和足够的响度。 人声和乐器声等自然声源的声功率是有限的，大 厅的容积越大，声能密度越低，室内声压级越低，满 足不了响度的要求。因此，用自然声演出的大厅，为 保证大厅有足够的响度，容积不能太大。
大厅容积的确定
从混响时间计算公式可以看出，混响时间等于大 厅容积与总吸声量之比，在总吸声量中，观众和座椅 的吸声量所占的比例很大，在一般剧场中可占总吸声 量的
2/3.
因此控制大厅容积和观众人数之间的比例， 在一定程度上，控制了混响时间。在实际工程中，常 使用每座容积这一指标。若每座容积取值适当，就可 以在尽可能少用吸声材料的情况下得到合适的混响时 间，从而降低造价。
大厅体型设计
体型设计的原则和方法 充分利用声源的直达声 争取和控制早期反射声，使其具有合理的时间和空间 分布 适当的扩散处理，使声场达到一定的扩散程度 防止出现声学缺陷
大厅体型设计
充分利用声源的直达声 直达声对响度和清晰度有最重要的作用，应尽可能地从体型 设计上考虑充分地利用直达声。 对厅堂音质设计而言，体型设 计首先应使直达声不受遮挡，能到达每一位观众。要考虑到声源 的指向性，大厅不宜过宽，特别是大厅的前部不宜过宽。大厅地 面应有足够升起，以避免过度掠射吸收及观众的相互遮挡。一般 能满足视线要求也就能满足声学要求。 直达声的强度随传播距离而衰减
——
确定厅堂平面形状时， 不要把听众席拉得太长。
——
控制纵向长度
.
如
—
个矩形平面的厅 堂，不如一个容纳同样人数的扇形大厅能使观众更接近声源；当 一层平面的听众延伸得太远时，可将部分听众设置在二层或三层 楼座，以保持较小的直达声传播距离
.
大厅体型设计
争取和控制早期反射声 近次反射声又称前次反射声或早期反射声，指直达声后
50ms
内到达的反射声。
——
对于增加直达声的响度和提高清晰 度都有重要作用。争取较多的早期反射声并使其均匀分布，是厅 堂体型设计中的重要内容。体型设计应争取和控制早期反射声， 可利用几何声学作图法，可检验大厅反射声分布及延迟时间，或 进行大厅反射面设计。
大厅体型设计
平面形状与反射声分布 矩形（窄长形平面） 当规模不大时，由于平面较窄，侧墙一次反射声能较均匀地分 布于大部分观众席。 当规模较大时，侧向反射不利，可利用台口（前部侧墙）进行 改进（倾斜）八字形使之成为钟形平面。 扇形平面 特点： 前区具有相当大部分座位，缺乏来自侧墙的一次反射声，来 自后墙的反射声则很多，且弧形后墙易形成声聚焦；但可使大部 分座位靠近舞台布置。多用于剧场、会场（表演性）的厅堂。 改进： 利用顶棚给多数观众席提供一次反射声；侧墙可以做成折线 形，以调整侧向反射声方向；后墙宜扩散或吸声处理以消除声聚 焦。
大厅体型设计
六边形平面 第一次反射声易沿墙反射，厅中部缺乏一次反射声。 改进：改变侧墙倾角。 圆形或椭圆形平面 第一次反射声易沿墙反射，厅中部缺乏一次反射声；弧形墙面 易形成声聚焦。 改进：把侧墙做成锯齿形，使反射声达到中前部；后墙宜扩散 或吸声处理以消除声聚焦。
大厅体型设计
剖面与顶棚设计 通常将台口附近的吊顶、墙面做成定向反射面。一方面，同 样的面积靠近台口可反射更多的声能；另一方面，台口附近的反 射面能把声音反射到观众厅的前区。 观众厅的中后部可适当做扩散处理，或根据造型要求灵活设 计，只要不造成声缺陷就可。 反射面应用较厚重、坚硬的材料，如钢板网抹灰等。尺寸应 足够大，较小方向尺寸至少大于反射声波的波长，如要有效反射
200Hz
以上声波，宽度不能小于
1.7m
。
大厅体型设计
增加侧向反射声
大厅体型设计
适当的扩散处理 室内的柱子、灯具、各种凹凸起伏的装饰对声波都有扩散效 果。精心设计的扩散体应是室内装修设计的
—
部分。形式可根据 装修效果确定。最简单的扩散体形有三角柱体、半圆柱体等。 （
1
）扩散体尺度与材料： 尺度： 扩散体的宽度和厚度与声波波长比较应满足的要求。
a=220/f b>0.15a
材料：密实 （
2
）交叉布置吸声材料 （
3
）房间内无规则悬吊扩散体（如同混响室） （
4
）二次剩余扩散体
GRD
：德国施罗德提出
大厅体型设计
防止出现声学缺陷 （
1
）回声 产生条件：
2
个条件缺一不可 强度和大小大到足以和直达声相比较的反射声； 时差大于
50ms
的反射声。（强度小无害，时差小于 有益）
50ms
出现部位：舞台、乐池、观众厅前区能听到回声 产生部位：前部天花、楼座栏板、后墙 防止措施：前部天花：吸声、扩散、控制高度； 楼座栏板：吸声、改变倾角； 后墙：吸声、扩散、改变后墙天花的倾角。
大厅体型设计
（
2
）颤动回声 定义：声波在特定界面间的往复反射所产生，声源位于两平行界面 间。声源位于吸声较强的舞台，观众席里又布满观众，不易发生 颤动回声。 出现部位：平行墙面间，且声源位于两平行界面间。 产生原因：（体育馆建筑）声源与接收点（观众）在同一空间；墙 面硬反射。 防止措施：墙夹角大于
5
°；吸声、扩散。
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大厅体型设计
（
3
）声聚焦： 凹曲面（如弧形墙面、穹顶等）使声场分布不均匀的现象。 出现部位：弧形墙面、凹顶棚前空间的某个区域 防止措施：控制圆弧形半径
R
与高度
h
，应使
h
很大于
R
； 凹曲面上强吸声，通过减弱反射声强度来避免声聚焦 在凹曲面下悬挂扩散反射板。
大厅体型设计
（
4
）声影区 观众席较多的大厅，一般要设眺台，以改善大厅后部观众席的 视觉条件，如眺台下空间过深，则易遮挡来自顶棚的反射声，在 该区形成声影区。 出现部位：楼座眺台下部 出现原因：眺台过深 危害：眺台下响度不足 防止措施：控制眺台开口比即开口高度
H
和深度
D
的比例 多功能厅：
D≤2H
；音乐厅：
D≤H
眺台下顶棚应可向后倾斜，使反射声落到眺台下座席上
大厅体型设计
（
5
）声染色 出现原因：由于共振频率的简并会出现声染色。（低频）由于大房 间的共振频率数目较多，容易分布均匀，故大房间可不考虑声染 色现象。
混响时间设计 混响时间设计的具体内容包括：
1
、选择最佳混响时间及其频率特性
2
、混响时间计算（体积和吸声量计算）；
3
、室内装修材料的选择与布置。
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混响时间设计
最佳混响时间
T 60
及
T 60
频率特性曲线的确定：
1
、最佳混响时间
T 60
的确定 定义：中频
500Hz
所对应的混响时间称最佳混响时间。 特点：与功能、容积有关 试验表明：房间用途不同，其最佳混响时间也不相同：用于语言的 房间
——
电影院、报告厅、会议室、教室等，其最佳混响时间要 比用于音乐的房间
——
音乐厅、歌剧院短些。 房间容积不同，其最佳混响时间也不同：房间容积大的，最 佳混响时间要比容积小的长些。
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混响时间设计
最佳混响时间
T 60
的频率特性：
1
、语言类： 对于主要用于语言的房间，尤其是播音室，为提高语言的清 晰度，低频混响时间应不高于中频
——
其混响时间的频率特性曲 线以保持平直为好。 计算混响时间的频率：
125Hz
，
250Hz
，
500Hz
，
1000Hz
，
2000Hz
，
4000Hz—— 6
个倍频程的中心频率。
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混响时间设计
2
、音乐类： 对于音乐用房间，为使声音增加丰满、浑厚的效果，应提高 低频混响时间，使低频
(125
～
250Hz)
混响时间为中频
(500
～
1000Hz)
混响时间的
1.3
倍左右．最多不超过
1.6
倍；而高频（
2000
～
4000Hz
）的混响时间则应与中频相同（实际上可略低 于中频）。 计算混响时间的频率：
63 Hz
、
125Hz
、
250Hz
、
500Hz
、
1000Hz
、
2000Hz
、
4000Hz
、
8000Hz —— 8
个倍频程的中心频率。
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混响时间设计
混响时间的计算 步骤：
1
、据房间使用要求及确定混响时间及其频率特性的设计值。
2
、根据设计完成的体型，计算出房间的容积
V
和内表面积
S
。
3
、根据混响时间计算公式求出房间平均吸声系数。一般采用改进的 伊林公式：
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混响时间设计
4
、计算房间内固有吸声量，包括室内家具和观众的吸声量等。房间 所需总吸声量减去固有吸声量即为所需增加的吸声量。
5
、查阅材料及结构的吸声系数数据，从中选择适当的材料及结构， 确定各自的面积，以满足所需增加的吸声量及频率特性。一般常 需反复选择、调整，才能达到要求。 混响时间设计及装修效果要求确定一个方案，然后用混响时 间计算公式进行验算。通过反复修改、调整设计方案，直至混响 时间满足设计范围为止。
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混响时间设计
选择与布置室内装修材料
1
、充分掌握各种吸声材料与结构的吸声性能；
2
、各种吸声材料与结构的位置确定 舞台周围墙面、天花、侧墙下部应布置反射性能好的材料， 以便向观众席提供早期反射声。 观众厅后墙宜布置吸声材料或结构，以消除回声干扰。如所 需吸声量较多时，可在大厅中后部天花、侧墙上部布置吸声材料 和结构。 对有高大舞台空间的演出厅而言，观众厅和舞台空间通过舞 台开口成为“耦合空间”。 当舞台空间吸声较少时
——
就会将较多混响声返回观众厅， 使大厅清晰度降低。因此，舞台上应有适当吸声。吸声材料用量 应使舞台空间混响时间与观众厅基本相同为宜。
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