第3.4室内音质设计

3、反射声时间序列分布
近次反射声很 重要
客观指标
人们最先听到的是直达声，之后是来自各个界面的反射声。一 般，直达声后50ms内到达的声音称近次反射声——对加强直达声 响度、提高清晰度、维护声源方向起到很大作用。 对语言，提出清晰度D（definition) 概念；对于音乐，提出明晰 度C(Clarity)的概念。
4.7 各类厅堂的音质设计
4.4 体型设计
作用： ——直接关系到直达声分布；反射声空间和时间分布；
是否有声缺陷。 ——体型设计是厅堂音质设计的重要内容之一。 一、体型设计的方法 ——声线法又称虚声源法。
由于大厅堂尺寸远远大于波长，主要考虑声反射，故
大厅堂可用声线法进行体型设计。几何声学法考虑声反射， 忽略声音波动性（声绕射）。将大大简化分析工作且很大程 度上符合实际。
平面形状
3.4.2.2 争取与控制好近次反射声，以保证近次反射声的分布。 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。（顶棚剖面和侧墙反射面设计）
声学设计手册
每座容积V/n： 大厅容积V与观众 数n比值。 不同用途的厅堂 的混响时间与每座 容积关系较大。
用途
音乐厅 歌剧院 多功能厅、礼堂 演讲厅、教室
推荐每座容积 （m3)
8~10 6~8 5~6 3~5
电影院
4
用途 以音乐为主 多功能厅
推荐每座容积（m3) 6~8 3.5~5
以语言为主
3.5~4.5
——正确控制混响时间及其频率特性
5）防止出现回声、多重回声、声聚焦、声影区、声染色 等音质缺陷。
——注意避免和消除声缺陷，与体型设计有关
四、音质设计的内容 1、大厅容积的确定
2、厅堂体型设计
3、混响时间的设计 4、扩声系统的设计
核心内容
4.2 ห้องสมุดไป่ตู้间容积的确定
厅堂声学设计的首要任务是根据用途和音质要 求确定厅堂有效容积。
1、剖面设计（顶棚设计）——声场分布均匀 台口附近：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。 中后部：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：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
4、空间感
音质主观评价量
指室内环境给人的空间感觉，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。 5、清晰度 ——语言清晰度 指语言用房间中，声音是否听得清楚。清晰度与混响时间有 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。 6、无声缺陷（基本要求） 如回声、颤动回声、声聚焦、声影区、声染色等音质缺陷。 7、低的背景噪声干扰。
概述 一、厅堂音质设计程序 厅堂音质设计是厅堂建筑的一个组成部分，作为一个专 业，必须与建筑各专业协同工作，并从初步设计阶段就进入 角色。 厅堂音质设计指标、内容及专业关系，随建筑类别、演 出方式、听音对象(人耳或传声器)不同，音质要求不同。 ——音质设计程序基本相同。 建筑师应根据预定音质指标，按设计程序组织各专业协 调工作，并将声学要求与厅堂体型、内装修、陈设、通风和 照明等密切地配合起来。——声学处理不是作为一种追加设 施，而是融合于建筑整体艺术设计中，使成为有机结合体。
体形设计的五项原则：
（1）保证直达声到达每个观众。 （2）保证近次反射声的分布。 （3）防止产生回声及其他声学缺陷 （4）采用适当的扩散处理 （5）舞台反射板的运用
3.4.2.1 充分利用直达声，以保证直达声到达每个观众。
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。
建筑师的作用
二、厅堂音质设计步骤 1、选址、总平面设计——用地选择——噪声、振动 为保证室内背景噪声处于较低水平，厅堂地址的选 择至关重要。 厅堂地址选择要充分考虑日益增长的交通噪声，有 时还应考虑航空噪声的影响，避免附近有较大的噪声 源。——厅堂位置应远离铁路线、地铁及主要交通干线、 高噪声工厂。 2、确定音质设计标准
长，如要有效反射200Hz以上声波，宽度不能小于1.7m。
直达声、近次反射声（早期反射声）、混响声或回声。
4、反射声空间分布 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。
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——使用两耳互相关 函数IACC来表示空间围绕感。IACC越小，表明房 间反射造成的双耳到达信号相关性越小，空间围绕 感越强。
首先，自S和A分别引直线经过P，求SP和AP延长线夹角的等分线， 该等分线向右的延长部分即为所求的顶棚倾斜面。在AP延长线上，量SP 等长，得到虚声源S’，连接S’B与已求出之分角线交于Q， PQ即为所需长 度。 为使大厅后部座席有更多的一次反射声，如同图中CB区域，可由Q继 续用同法作图，连CQ线并延长，求出CQ延长线与SQ夹角的等分线，进 一步找到虚声源S”，连S”B与等分线交于R，则QR即为可使声音反射到 CB区域的反射面。
客观指标 二、 客观指标
1、声压级
房间中某处声压级反映——响度。声源功率一定 时，增大声压级需获得更多反射声。 2、混响时间T60及频率特性曲线 混响时间T60与室内丰满度、清晰度有很大关系。 T60越长，越感丰满，但清晰度越差； T60越短，越感 “干 ”，但清晰度提高。 T60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；RT高频适当增长，声音有明亮感。
以自然声为主的厅堂体积的推荐值
用途 教室 讲演 2000~3000 话剧 6000 独唱、独奏 12000 大型交响乐 25000
最大容积（m3) 500
（二）合适的混响时间
——引入每座容积
混响时间计算公式
——人吸声量占房间吸声量很大一部分。如剧院观众厅， 观众吸声量占总吸声量的1/2～1/3。故建筑方案设计中，通过 控制容积V与观众数n比值，一定程度上能控制混响时间。 ——每座容积来控制厅堂容积。如果选择适当，就可在 不用或少用额外吸声处理的情况下得到适宜混响时间。
根据用户的使用要求，确定音质设计标准，主要包括 确定声音响度、混响时间及室内允许的噪声级等。
厅堂音质设计的步骤
3、进行音质设计
包括体型设计、混响时间设计、吸声材料与吸声结构的 选择与布置、防噪措施与扩声系统设计等。 4、测定、调整与评价鉴定——重要步骤 竣工后应组织试演，并请观众、演员、声学专家及建
筑工作者进行评价和现场测定，总结经验，提出竣工说明，
必要时还需适当修改和调整，直到满意为止。
4.2 室内音质评价标准
一、音质主观评价标准 1、响度
音质主观评价量
合适的语言响度级60~70方；音乐稍高
人们听到声音的大小。足够响度是室内具有良好音质的 基本条件。——与响度相对应的物理指标是声压级。 2、丰满度——音乐丰满度 指人们对声音发出后“余音”的感觉。室外，声音感觉 “干瘪”，不丰满。——与丰满度相对应的物理指标是混响 时间。 3、色度感——音色 声源音色保持和美化。——保持音色不失真。——美化 声源，如“温暖”、“明亮”。——相对应的物理指标主要 是混响时间频率特性及早期衰减的频率特性 。
第3.4章 室内音质设计
1 2 3 4 5 6 室内声学原理 室内音质评价标准 大厅容积的确定 房间的体型设计 混响时间设计 电声系统设计
围蔽空间声学现象
• 音质：房间中的传声质量决定于混响时间、传输频率特性、 声场分布、噪声级等 • 音质设计：在建筑设计中从音质上保证建筑适合使用要求 所采取的步骤，包括厅堂体型、每座容积和混响时间的确 定以及吸声材料的选择和布置。同时消除回声、声聚焦和 过高的背景噪声
建筑设计任务书内通常只提供厅堂规模(容量)、 建筑面积和造价。 从声学设计角度，确定厅堂有效容积，一般应根 据保证有足够响度与合适混响时间两方面确定。
一、决定因素
（一）保证厅内有足够的响度。
400万人同时大声讲话产生 功率相当于一只40W灯泡 的电功率
人所能发出的自然声能是很有限的，声功率较弱。 如果厅堂容积很大而又不注意充分利用，则随着与声源距 离增加，直达声将有较大衰减，而早期反射声补强作用有 限。 合适的语言响度级60~70方；音乐稍高
1、体形的确定方法：声线法，又称虚声源法
目前厅堂音质设计初期最常用的方法一般将声源配置在演员主要
表演区——距大幕线2～ 3m，离舞台面1.6m。把听众席区域AB和在台 口处顶棚起始点P按建筑设计要求确定（P点按便于获得早期反射声来 确定）就可求出从台口开始的一次反射面的倾斜角度，以使反射声分 布于整个AB区域。
直达声后50ms内到达声 能与50ms后声能比值
直达声后 80ms内
混响声与回声 50ms以外的反射声一般被认为混响声。
混响声越多、越强，丰满度、环绕感好，但清晰度差；50ms 以外的强反射声会产生回声。近次反射声和混响声中间不能 脱节，否则，虽混响时间较长但丰满度不够。 混响声与回声的区别：
50ms以外的反射声一般被认为是混响声，对声音延续； 而50ms以外的强反射声会产生回声，与直达声相比听起来是 两个声音。 混响声与回声和反射声的关系： 混响声与回声均为反射声，混响声为有益的反射声，回 声为有害的反射声。
【例题】：设计一座可容纳1200观众的多功能厅堂，应如何 选择较为合适的容积？
根据多功能厅每座容积的推荐值：3.5～ 5m3/座
可得：V=1200× （3.5～ 5） =（4200～ 6000）m3
第4章 室内音质设计
4.1 室内声学原理 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 室内音质评价标准 大厅容积的确定 房间的体型设计 混响时间设计 电声系统设计
1、缩短直达声传播的距离
小 于 35 米
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。 1500座以 上设楼座
二、体型设计的原则 当大致地确定了大厅的有效容积后，将进行大厅体 型设计——音质设计的重要方面，对确保大厅音质具有 决定性的作用。 大厅体型设计主要包括直达声、近次反射声的控制 和利用；声扩散和防止音质缺陷等。 设计中常会遇到许多建筑功能与艺术处理上的矛盾。 因此，必须掌握确保音质的基本准则，结合建筑设计各 专业的要求灵活而又细致地加以贯彻。
三、 音质设计步骤 音质设计应遵循以下几个步骤： 1）防止外部噪声及振动传入室内，使室内的背景噪声足够 低。——注意避免室内外噪声的影响
2）使室内各处都有足够响度，并保证声场分布尽可能均 匀。 ——充分利用直达声以保证合适响度
3）听众各点应安排足够的近次反射声。——合理分布近次 反射声
4）使房间具有与使用要求相适应的混响时间。
2、避免直达声被遮挡和被听众掠射吸收
直达声被厅堂的柱子、栏杆、前排听众所遮挡、高中 频声能会损失很多，应当避免。
但如果听众席地面起坡太小，直达声从声源掠过听众 的头顶到达后部听众，声能将被大量吸收。因此前后排座 位升起应不小于100mm。——起坡
观众席设楼座和地面起坡
3、适应声源的指向性 声源所发的高频声指向性很强， 为了保证清晰度和音色的完美，厅堂 的平面形状应当适应声源的指向性。 使听众席不超出声源的前方140°夹 角的范围。——长的平面比扁宽的平 面有利。