第四章 室内声场与音质
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声学-4.室内音质设计
2．分散式 在面积较大、天花很低的厅，用集中式布置无法使声压分布均匀时，将许 多个单个扬声器分散布置在天花板上。这种方式可以使声压在室内均匀分布， 但听众首先听到的是距自己最近的扬声器发出的声音，所以方向感不佳。如 果设置延时器，将附近的扬声器的发声推迟到一次声源的直达声到达之后， 方向感可以明显改善，但在这之后还会有远处的扬声器的声音陆续到达，使 清晰度降低，为此必须严格控制各个扬声器的音量与指向性。
多重回声的产生是由于大厅内特定界面之间产生的多次反复反射。在一般观 众厅里，由于声源在吸声性的舞台内，厅内地面又布满观众席，不易发生这 种现象。但在体育馆等大厅中，场地地面与天花可能产生反复反射，形成多 重回声。即使在较小的厅中，由于形状或吸声处理不当，也有可能产生多重 回声，在设计时必须注意。
(4)采用适当的扩散处理 扩散处理就是用起伏的表面或吸声与反射材料的交错 布置等方法，使反射声波发生散乱。它不仅用于消除 回声和声聚焦，而且可以提高整个大厅的声场扩散程 度，增加大厅内声能分布的均匀性，使声音的成长和 衰减过程滑顺；同时，它还有助于避免强反射可能造 成的“染色现象” 。‘染色现象”是单个的强反射 声或间隔相近的一系列强反射声与直达声叠加产生的 声音频普变化，它使原有的声音音色失真。 扩散处理一般布置在第一次反射声的反射面以外的各 个面，如侧墙与天花的中、后部、后墙等等。
1．集中式 在观众席的前方或前上方(一般是在台口上部或两侧)设置有适当指向性 的扬声器或扬声器组合(一般是声柱或扬声器组合，在音质要求不高的厅中 也可以是喇叭式扬声器)，将扬声器的主轴指向观众席的中、后部。这是剧 场、礼堂及体育馆等常采用的布置方式。其优点是方向感好，观众的听觉 与视觉一致，射向天花、墙面的声能较少，直达声强，清晰度高。
3室内声场与音质
（二）简正方式和简正频率
概念：声波在互相平行的一对刚性界面之间传播时，如果距 离为半波长的整数倍（L=n•λ/2），就会产生共振（形成驻波 ）。相应的频率称简正频率（或固有频率、共振频率），相 应的驻波传播方式称简正振动方式，或简正方式 。
室内驻波不仅可以发生在矩形房间的X、Y、Z三个轴向（如图
1
第一节 室内声场
2
第二节 室内音质评价
3
第三节 室内音质的改善
第四节 吸声与隔声材料的结构与机理
一、室内声场的基本特征
概念：室内声场是指声源辐射的声波在封闭的室内空间传播时所形 成的声场。 （一）室内声的组成 对室内的脉冲声源辐射的一个脉冲声，室内听音者首先听到的应是
直达声； 接着是从最近的反射面（地面、墙壁、天花板等）反射过来的“第
由于室的周边界面对声的反射作用，当室内声源停止发声后 ，室内声并不立即停止，而是继续持续一段时间，这种声的 残响现象通常称之为混响。
由于室形状的复杂性或线度比例失当，声波在室内传播时， 还有可能产生回声、聚焦、蛙鸣以及前面已提及的声染色等 特异声现象。
二、混响和混响时间
（一）室内声场的建立、稳定和衰减
赛宾公式：
0.161V
T60
S
T60—闭室的混响时间(s)； S—室内表面总面积(m2)，包括地面、墙面和天花板；
—墙壁、天花板、地板等房间内表面的平均吸声系数； V—闭室的容积。
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算 艾润公式
式中，若 ——〉1时，则T60——〉0，这和理论结果 是一致的，艾润公式克服了赛宾公式的局限性。
4-2中的“1”，即为X向驻波），还可以发生在X-Y、X-Z或Y-Z 三个平面内（如图4-2中的“2”），也可以发生在空间的其它 方向（如图4-2中“3”）。“l”称为轴向驻波，“2”称为切向 驻波，“3”称为斜向驻波。
概念：声波在互相平行的一对刚性界面之间传播时，如果距 离为半波长的整数倍（L=n•λ/2），就会产生共振（形成驻波 ）。相应的频率称简正频率（或固有频率、共振频率），相 应的驻波传播方式称简正振动方式，或简正方式 。
室内驻波不仅可以发生在矩形房间的X、Y、Z三个轴向（如图
1
第一节 室内声场
2
第二节 室内音质评价
3
第三节 室内音质的改善
第四节 吸声与隔声材料的结构与机理
一、室内声场的基本特征
概念：室内声场是指声源辐射的声波在封闭的室内空间传播时所形 成的声场。 （一）室内声的组成 对室内的脉冲声源辐射的一个脉冲声，室内听音者首先听到的应是
直达声； 接着是从最近的反射面（地面、墙壁、天花板等）反射过来的“第
由于室的周边界面对声的反射作用，当室内声源停止发声后 ，室内声并不立即停止，而是继续持续一段时间，这种声的 残响现象通常称之为混响。
由于室形状的复杂性或线度比例失当，声波在室内传播时， 还有可能产生回声、聚焦、蛙鸣以及前面已提及的声染色等 特异声现象。
二、混响和混响时间
（一）室内声场的建立、稳定和衰减
赛宾公式：
0.161V
T60
S
T60—闭室的混响时间(s)； S—室内表面总面积(m2)，包括地面、墙面和天花板；
—墙壁、天花板、地板等房间内表面的平均吸声系数； V—闭室的容积。
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算 艾润公式
式中，若 ——〉1时，则T60——〉0，这和理论结果 是一致的，艾润公式克服了赛宾公式的局限性。
4-2中的“1”，即为X向驻波），还可以发生在X-Y、X-Z或Y-Z 三个平面内（如图4-2中的“2”），也可以发生在空间的其它 方向（如图4-2中“3”）。“l”称为轴向驻波，“2”称为切向 驻波，“3”称为斜向驻波。
第十一讲 室内音质设计
几何声学法(声线法)
2、体形的确定原则 （1）保证直达声到达每个观众。 （2）保证近次反射声的分布。
（3）防止回声等声学缺陷。
（4）采用适当的扩散处理。 （5）舞台反射板。
2 c
f a 4
b 0.15 a
b 0.15 a
式中：a为扩散体宽度m
b为扩散体凸出部分高度m c为声速
as
39.618
空场
a
- ln 1 - a
(
)
0.14 0.15 1.09 54.018
T60 £ ¨s£ ©
å
满场
as
- ln 1 - a
(
a
)
0.19 0.21 0.78
T60 £ ¨s£ ©
教室混响时间频率特性曲线
2.00 1.80 1.60
混响时间
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz
空间吸声体.
控制混响时间在2秒内(墙内侧尽可能做吸声处
理)
设置强指向性扩声系统(体育馆 噪声很大,混响
时间长,常用声柱\声面\号筒扬声器,且采用集中
与分散结合式布置)
体育馆电声系统的布置
集中式为:在场地中央上部悬挂组合声柱\声面 或号筒扬声器,主轴指向周围的观众席. 分散式布置:将若干扬声器或组合分散布置在
4.4
各类建筑的音质设计
播音室 电影院 练乐室
法庭
演讲厅和阶梯教室 体育馆
露天剧场
改善现有厅堂的音质
Physics@
播音室
用于播、录节目。小型的16~25m2的面积、50~60m3容积， 较大的120m2、容积700m3。要求自然声混响,声学指标要求 特殊。
2、体形的确定原则 （1）保证直达声到达每个观众。 （2）保证近次反射声的分布。
（3）防止回声等声学缺陷。
（4）采用适当的扩散处理。 （5）舞台反射板。
2 c
f a 4
b 0.15 a
b 0.15 a
式中：a为扩散体宽度m
b为扩散体凸出部分高度m c为声速
as
39.618
空场
a
- ln 1 - a
(
)
0.14 0.15 1.09 54.018
T60 £ ¨s£ ©
å
满场
as
- ln 1 - a
(
a
)
0.19 0.21 0.78
T60 £ ¨s£ ©
教室混响时间频率特性曲线
2.00 1.80 1.60
混响时间
1.40 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz
空间吸声体.
控制混响时间在2秒内(墙内侧尽可能做吸声处
理)
设置强指向性扩声系统(体育馆 噪声很大,混响
时间长,常用声柱\声面\号筒扬声器,且采用集中
与分散结合式布置)
体育馆电声系统的布置
集中式为:在场地中央上部悬挂组合声柱\声面 或号筒扬声器,主轴指向周围的观众席. 分散式布置:将若干扬声器或组合分散布置在
4.4
各类建筑的音质设计
播音室 电影院 练乐室
法庭
演讲厅和阶梯教室 体育馆
露天剧场
改善现有厅堂的音质
Physics@
播音室
用于播、录节目。小型的16~25m2的面积、50~60m3容积， 较大的120m2、容积700m3。要求自然声混响,声学指标要求 特殊。
第四章 室内声场与音质
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算 艾润公式 式中，若 ——〉1时，则T60——〉0，这和理论结果 是一致的，艾润公式克服了赛宾公式的局限性。 当 <<1时，-ln（1— 式就一样了。 ）约等于 ，这和赛宾公
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（三）混响时间的频率特性 由于室内各界面材料或界面结构对不同频率的吸声系 数不一样，因此，对不同的频率的声波，房间的混响 的时间也不一样。这一特性称为混响时间的频率特性 ，或叫做T60频谱。 一般情况下，如无特别说明，一个房间的混响时间是 指500Hz声波的混响时间。
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算 通常，在声场均匀分布的封闭室内的混响时间可用著 名的赛宾(W.C.Sabine)公式进行工程估算 ：
0.161V T60 = Sα
T60—闭室的混响时间(s)； S—室内表面总面积(m2)，包括地面、墙面和天花板； —墙壁、天花板、地板等房间内表面的平均吸声系数； V—闭室的容积。
第一节 室内声场
二、室内声场分布
（二）混响半径 混响半径 当直达声场与混响声场的声能相等时，受声 点到声源的距离r称为混响半径rc 。 设室内一点声源，声功率为W，距声源r处的直达声声密 度 ed = W / 4πr 2 c ；另一方面该声源又建立起的混响声 能密度 e = 4W / cR 与r无关。
一、室内声场的基本特征
（三）室内声场的基本特征
如果室内声源辐射的是连续稳定声波，那么在室内各受音点 接受到的声压值也是稳定的，但由于反射声对直达声迭加的 结果，声压随声源距的衰减没有象室外声场那样明显。 由于室的周边界面对声的反射作用，当室内声源停止发声后 ，室内声并不立即停止，而是继续持续一段时间，这种声的 残响现象通常称之为混响。 由于室形状的复杂性或线度比例失当，声波在室内传播时， 还有可能产生回声、聚焦、蛙鸣以及前面已提及的声染色等 特异声现象。
提高室内声场音质的方法
提高室内声场音质的方法要提高室内声场音质，可以采取以下方法：1.合理的房间设计：优化房间的声学设计可以显著改善室内声场音质。
考虑到各种因素，如房间的大小、形状、墙壁材质、天花板、地板和隔墙等，选择合适的声学材料来控制声波的反射、吸收和散射。
2.使用吸音材料：在房间中添加吸音材料，如吸音板、吸音石膏板、吸音窗帘等，可以有效减少声波的反射和吸收噪音，从而改善声场音质。
这些吸音材料可以放置在墙壁、天花板、地板和角落等位置。
3.控制噪声源和回音：降低房间内的噪声水平，如关掉电视、电脑等电器设备，避免噪声的产生。
另外，缓解回音问题也是提高室内声场音质的重要因素。
可以使用吸音材料来减少回音和混响，或通过布置家具和装饰物来改善声场。
4.布置音响设备：合理布置音响设备也是提高室内声场音质的关键。
以下是一些布置和设置音响设备的方法：5.音箱位置：将音箱放置在房间的适当位置。
理想情况下，音箱应该放置在离主听众位置相对称和前方的位置，以实现均衡的声场分布。
避免将音箱放置在角落或靠近墙壁，这样可能会引起声音的反射和变形。
6.均衡调节：根据房间的特性和特定音乐要求，调整音响设备的音量、频率响应和音色平衡。
使用均衡器、数字信号处理器等设备来调整和优化声音效果。
7.合适的音箱类型：根据房间大小和用途选择合适的音箱类型。
如有需要，可以选择带有低频扩展系统的音箱，或者根据房间需求添加低音炮来增强低音效果。
8.音频线缆和连接器：确保使用优质的音频线缆和连接器，避免信号质量的损失。
选用适当的线缆类型和长度，以保持音频信号的高保真性和稳定性。
9.调试和测试：在设置和调整音响设备后，进行调试和测试以确认音场效果。
使用测试音频或其他音乐来检查声音的均衡、立体感和清晰度，进行必要的微调和优化。
10.定期维护：音响设备需要定期检查和维护，以确保其正常运行和保持良好的音质。
清洁音箱、检查连接线、保养设备和及时修复故障都是保持良好声场音质的重要步骤。
建筑声学_第四章厅堂音质设计
5、音乐厅一般不作吸声处理。
二、会议厅 设计特点：
1、混响时间根据容积大小确定，0.5—1.8S。 尽量控制短混响。对较大型会议厅作强吸声 处理。
2、作强吸声处理的会议厅体型设计比 较自 由。没有特别的要求。
3、如果天花或其他部位不做吸声处理，则应 按声学要求设计，做声线图使反射声音均 匀分布在观众席上，并注意避免回声。
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）确定容积：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，并防止声学缺 陷。
4）根据使用要求，确定合适的混响时间及频率 特性，计算大厅吸声量，选择吸声材料与结 构。
吸声量占所需总吸声量的1/2~2/3，故观众吸 声量起很大的作用。
控制好厅堂的容积V与观众人数的比例，就 在相当程度上保证或控制了RT
2、每座容积
对已判定为音质良好的厅堂大量统计分 析所得到的结果。
音乐厅8—10m3/ 每座， 歌剧院6—8 m3/每座， 多用途剧场、礼堂5—6m3/每座， 讲演厅、大教室4m3/每座（推荐值）。
3、 确定V方法 功能——选每座容积 容量——观众数量
考虑其它要求
体积
根据功能确定选每座容积 根据观众数量确定厅堂面积 由上两项确定层高。
作业：
设计一个1000座的剧场，请问剧场面 积是多少，层高是多少？假设每人平 均占地1平米。
第三节、体型设计
一 体型设计原则 1、 充分利用直达声——保 证直达声可达到每个听众 1）影响因素： a 长距离的自然衰减- 6dB/
5）根据房间情况及声源声功率大小计算室内声 压级大小，并决定是否采用电声系统。
二、会议厅 设计特点：
1、混响时间根据容积大小确定，0.5—1.8S。 尽量控制短混响。对较大型会议厅作强吸声 处理。
2、作强吸声处理的会议厅体型设计比 较自 由。没有特别的要求。
3、如果天花或其他部位不做吸声处理，则应 按声学要求设计，做声线图使反射声音均 匀分布在观众席上，并注意避免回声。
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）确定容积：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，并防止声学缺 陷。
4）根据使用要求，确定合适的混响时间及频率 特性，计算大厅吸声量，选择吸声材料与结 构。
吸声量占所需总吸声量的1/2~2/3，故观众吸 声量起很大的作用。
控制好厅堂的容积V与观众人数的比例，就 在相当程度上保证或控制了RT
2、每座容积
对已判定为音质良好的厅堂大量统计分 析所得到的结果。
音乐厅8—10m3/ 每座， 歌剧院6—8 m3/每座， 多用途剧场、礼堂5—6m3/每座， 讲演厅、大教室4m3/每座（推荐值）。
3、 确定V方法 功能——选每座容积 容量——观众数量
考虑其它要求
体积
根据功能确定选每座容积 根据观众数量确定厅堂面积 由上两项确定层高。
作业：
设计一个1000座的剧场，请问剧场面 积是多少，层高是多少？假设每人平 均占地1平米。
第三节、体型设计
一 体型设计原则 1、 充分利用直达声——保 证直达声可达到每个听众 1）影响因素： a 长距离的自然衰减- 6dB/
5）根据房间情况及声源声功率大小计算室内声 压级大小，并决定是否采用电声系统。
第4章室内音质设计3
2、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。
常用最佳混响时间(秒)
音乐厅 剧院 多功能 电影院 高保真 录音室
二、混响时间的计算 步骤： （1）根据设计完成的体型，计算出房间的容积V和内表面积S。 （2）据房间使用要求及确定混响时间及其频率特性的设计值。 （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：
T60
S
0.161V
ln(1 )
4mV
4mV——空气吸收衰减系数，见表，在2000Hz以上考虑 空气的吸收。
4.6 室内电声设计
一般包括广播通讯、扩声、重放等系统。 一、 扩声重放系统
二、 扩声系统的原理
原理：传声器把自然声的声压转变为 交流电的电压，然后输送到扩音机放 大，再由扬声器将已放大的电压转换 成声能。
二、 扬声器布置要求
在室内如何布置扬声器，是电声
系统设计的重要问题，它与建筑 处理的关系也最密切。室内扬声 器布置的要求是：
保证混响时间及频率特性的措施： 施工中出现新的建筑材料，构造经实验室测量、鉴定后方可使用。
施工质量应严格、准确、施工过程中，必须进行混响时间测定，检 验理论计算与实际施工差异，根据需要调整才能保证音质的最后效 果。——混响时间计算结果为声学设计的参考值。
小结：室内音质设计（3） 重点：厅堂最佳混响时间的确定； 混响时间频率特性曲线。 难点：厅堂音质设计中混响时间的计算。 值得注意：良好的建声设计是完善的电声设计的 基础。
室内声场与音质
折环
纸锥 防尘帽 定心架 顶板 音圈 磁柱
音圈
纸盆 空气
柔顺引线 盆架 端子 空心环
2、号筒扬声器：
音频电流 音圈 空气 振膜 号筒
扬声器的主要性能指标
1、额定功率 扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。标称功率称额定功 率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大 输入功率。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。 为保证扬扬器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率 的2~4倍。 2、额定阻抗 扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时， 从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。 一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。
指向性 扬声器对不同方向上的辐射，其声压频率特性 是不同的，这种特性称为扬声器的指向性。它 与扬声器的口径有关，口径大时指向性尖，口 径小时指向性宽。指向性还与频率有关，一般 而言，对250Hz以下的低频信号，没有明显的 指向性。对1.5kHz以下的高频信号则有明显的 指向性。
灵敏度（dB/W） 扬声器的灵敏度通常是指输入功率为1W 的噪声电压时，在扬声器轴向正面1m处 所测得的声压大小。灵敏度越高，则扬 声器对音频信号中所有细节均能作出的 响应。作为Hi-Fi扬声器的灵敏度应大于 86dB/W。
电动式扬声器工作原理
纸盆扬声器大体由磁回路系统（永磁体、磁柱、 导磁板）、振动系统（纸盆、音圈）和支撑辅 助系统（定心支片、盆架、折环）等三大部份 构成。 当音圈中输入一个音频电流信号时，将它放在 固定磁场里，音圈会受到一个大小与音频电流 成正比、方向随音频电流变化而变化的力。这 样，音圈就会在磁场作用下产生振动，并带动 振膜振动，振膜前后的空气也随之振动，这样 就将电信号转换成声波向四周辐射。
纸锥 防尘帽 定心架 顶板 音圈 磁柱
音圈
纸盆 空气
柔顺引线 盆架 端子 空心环
2、号筒扬声器：
音频电流 音圈 空气 振膜 号筒
扬声器的主要性能指标
1、额定功率 扬声器的功率有标称功率和最大功率之分。标称功率称额定功 率、不失真功率。它是指扬声器在额定不失真范围内容许的最大 输入功率。最大功率是指扬声器在某一瞬间所能承受的峰值功率。 为保证扬扬器工作的可靠性，要求扬声器的最大功率为标称功率 的2~4倍。 2、额定阻抗 扬声器的阻抗一般和频率有关。额定阻抗是指音频为400Hz时， 从扬声器输入端测得的阻抗。它一般是音圈直流电阻的1.2~1.5倍。 一般动圈式扬声器常见的阻抗有4Ω、8Ω、16Ω、32Ω等。
指向性 扬声器对不同方向上的辐射，其声压频率特性 是不同的，这种特性称为扬声器的指向性。它 与扬声器的口径有关，口径大时指向性尖，口 径小时指向性宽。指向性还与频率有关，一般 而言，对250Hz以下的低频信号，没有明显的 指向性。对1.5kHz以下的高频信号则有明显的 指向性。
灵敏度（dB/W） 扬声器的灵敏度通常是指输入功率为1W 的噪声电压时，在扬声器轴向正面1m处 所测得的声压大小。灵敏度越高，则扬 声器对音频信号中所有细节均能作出的 响应。作为Hi-Fi扬声器的灵敏度应大于 86dB/W。
电动式扬声器工作原理
纸盆扬声器大体由磁回路系统（永磁体、磁柱、 导磁板）、振动系统（纸盆、音圈）和支撑辅 助系统（定心支片、盆架、折环）等三大部份 构成。 当音圈中输入一个音频电流信号时，将它放在 固定磁场里，音圈会受到一个大小与音频电流 成正比、方向随音频电流变化而变化的力。这 样，音圈就会在磁场作用下产生振动，并带动 振膜振动，振膜前后的空气也随之振动，这样 就将电信号转换成声波向四周辐射。
声学-4.室内音质设计
2．集中与分散结合的方式 (1)厅的规模较大，前面的扬 声器不能使厅的后部有足够的 音量 (2)集中式布置时，扬声器在 台口上部，由于台口较高，靠 近舞台的观众感到声音是来自 头顶，方向感不佳。这种情况 常在舞台两侧低处或舞台的前 缘布置扬声器，叫做“拉声像 扬声器”，
(3)在集中式布置之外，在观 众厅天花、侧墙以至地面上分 散布置扬声器。这些扬声器用 于提供电影、戏剧演出时的效 果声，属重放系统。或接混响 器。增加厅内的混响感。
一、大厅容积的确定
1、保证厅内有足够的响度。对于以自然声为主的厅堂，大厅的体积
有一定限度。以电声为主的可以不受限制。（推荐值见下表）
用途
讲演
话剧
独唱
大型交响乐
2000-3000 6000 10000 20000 最大体积（m3) 2、合适的混响时间。人的吸声量占房间吸声量很大的一部分。不同 用途的厅堂的混响时间与每座容积的关系较大。 用途 音乐厅 推荐每座容积（m3) 8-10
此外音乐厅的允许噪声标准要高于其他厅堂评价指数应在20以下为此音乐厅的选址应注意远离交通干道等噪声较高地区内部要作好隔声通风系统要有足够的消声处理音乐厅内的演出一般不用扩声设备但要考虑到语言扩声现场转播及录音的需要还需设置声控室
第十三章
音质设计
音质的主观评价与客观指标 音质设计的方法与步骤 电声系统 各类建筑的音质设计
观众席较多的大厅，一般要设挑台，以改善大厅后 部坐席的视觉条件，但挑台下部坐席的声学条件往往 不利。首先，如跳台下空间过深，则除了掠射过前部 观众到达的直达声和部分侧墙反射声以外，天花的反 射声难以到达。同时，这部分空间的混响时间会比大 厅的其他部分为短。为了避免产生这种现象，跳台下 空间的进深不能过大，一般剧场及多功能大厅，不应 大于桃台下空间开口的2倍，对于音乐厅，进深不应 大于挑台下空间的开口。同时，挑台下天花应尽可能 作成向后倾斜的，使反射声落到挑台下坐席上。挑台 前沿的栏板，有可能将声音反射回厅的前部形成回 声．为此应将其形状作成扩散反射的或使其反射方向 朝向附近的 观众厅中最容易产生回声的部位是后墙(包括挑台上后墙)、与 后墙相接的天花，以及挑台栏杆的前沿等。如果后墙为凹曲面， 更会由于反射声的聚集加强回声的。
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第一节
一、室内声场的基本特征
（二）简正方式和简正频率
室内声场
概念：声波在互相平行的一对刚性界面之间传播时，如果距 离为半波长的整数倍（L=n•λ/2），就会产生共振（形成驻波 ）。相应的频率称简正频率（或固有频率、共振频率），相 应的驻波传播方式称简正振动方式，或简正方式 。 室内驻波不仅可以发生在矩形房间的X、Y、Z三个轴向（如图 4-2中的“1”，即为X向驻波），还可以发生在X-Y、X-Z或Y-Z 三个平面内（如图4-2中的“2”），也可以发生在空间的其它 方向（如图4-2中“3”）。“l”称为轴向驻波，“2”称为切向 驻波，“3”称为斜向驻波。
第一节
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算
室内声场
混响时间的定义：通常，我们定义Lp衰减60(dB)的时 间为混响时间。记为T60。 T60＝（Tb—Ta）×60/（Lpa—Lpb）
（1）T60 与房间内的声源声功率无关。 （2）左图中曲线上端为稳态时测点声压 级，下端为背景声压级，直线ab为衰减 过程。
第一节
二、室内声场分布
（三）声源指向因子
室内声场
混响半径 的计算，是采用电声源（无指向性声源） 。 电声系统所涉及的声源常具有指向性的声源。 指向因子Q：自由声场（无反射声的声场，此时，声源
ห้องสมุดไป่ตู้
周围无反射界面、或反射面a值均等于1）中，声源在 某方向上某点产生的声强Id与相同声功率无指向性声源 在该方向该点产生的声强Id0的比值为： Q I d
第四章
室内声场与音质
淮北师范大学 教育学院
张家年
本章主要内容
1 2 3 第一节 室内声场 第二节 室内音质评价 第三节 室内音质的改善 第四节 吸声与隔声材料的结构与机理
第一节
一、室内声场的基本特征
室内声场
概念：室内声场是指声源辐射的声波在封闭的室内空间传播时所形 成的声场。 （一）室内声的组成
声能密度也在室内空间的分布。
（一）房间常数
房间常数是房间吸声能力以及混响声声能密度的反映 4W 根据相关原理可导出右图公式： e S c( ) 1 式中，e为声能密度，W为声功率， 4 W S 设 R ，上式即为e 1 cR
第一节
二、室内声场分布
（二）混响半径
室内声场
混响半径 当直达声场与混响声场的声能相等时，受声 点到声源的距离r称为混响半径rc 。
测量方法：P41
V—闭室的容积。
第一节
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算
室内声场
艾润公式 式中，若 ——〉1时，则T60——〉0，这和理论结果 是一致的，艾润公式克服了赛宾公式的局限性。 当 <<1时，-ln（1— 式就一样了。 ）约等于 ，这和赛宾公
第一节
二、混响和混响时间
（三）混响时间的频率特性
第一节
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算
室内声场
通常，在声场均匀分布的封闭室内的混响时间可用著 名的赛宾(W.C.Sabine)公式进行工程估算 ：
0.161 V T60 S
T60—闭室的混响时间(s)； S—室内表面总面积(m2)，包括地面、墙面和天花板；
—墙壁、天花板、地板等房间内表面的平均吸声系数；
对室内的脉冲声源辐射的一个脉冲声，室内听音者首先听到的应是 直达声；
接着是从最近的反射面（地面、墙壁、天花板等）反射过来的“第 一反射声”。 紧接第—反射声后是从次近反射面反射过来的第二反射声，以及其 后的第三、第四等前期反射声。 再以后则是人单无法区分开的众多反射面、众多反射次数的众多反 射声的叠加…．。
第一节
二、混响和混响时间
室内声场
（一）室内声场的建立、稳定和衰减
室内声能密度从0到稳定值4W/cA的过程称为室内声场 的建立与稳定过程。 室内声能密度从稳定值4W/cA逐渐衰减为0的过程称为 室内声场的衰减过程。 图4-3描述了上述室内声场的这种建立、稳定和衰减过 程。图中，a、b、c三条曲线分别表示大小、形状相同 ，但室内界面吸声量不同的三个房间的上述过程。其 中曲线a所表示的房间吸声量最小，而曲线c所表示的房 间吸声量最大。
第一节
一、室内声场的基本特征
（二）简正方式和简正频率
室内声场
概念：声波在互相平行的一对刚性界面之间传播时，如果距 离为半波长的整数倍（L=n•λ/2），就会产生共振（形成驻波 ）。相应的频率称简正频率（或固有频率、共振频率），相 应的驻波传播方式称简正振动方式，或简正方式 。 室内驻波不仅可以发生在矩形房间的X、Y、Z三个轴向（如图 4-2中的“1”，即为X向驻波），还可以发生在X-Y、X-Z或Y-Z 三个平面内（如图4-2中的“2”），也可以发生在空间的其它 方向（如图4-2中“3”）。“l”称为轴向驻波，“2”称为切向 驻波，“3”称为斜向驻波。
第一节
一、室内声场的基本特征
（三）室内声场的基本特征
室内声场
如果室内声源辐射的是连续稳定声波，那么在室内各受音点 接受到的声压值也是稳定的，但由于反射声对直达声迭加的 结果，声压随声源距的衰减没有象室外声场那样明显。 由于室的周边界面对声的反射作用，当室内声源停止发声后 ，室内声并不立即停止，而是继续持续一段时间，这种声的 残响现象通常称之为混响。 由于室形状的复杂性或线度比例失当，声波在室内传播时， 还有可能产生回声、聚焦、蛙鸣以及前面已提及的声染色等 特异声现象。
室内声场
由于室内各界面材料或界面结构对不同频率的吸声系 数不一样，因此，对不同的频率的声波，房间的混响 的时间也不一样。这一特性称为混响时间的频率特性 ，或叫做T60频谱。
一般情况下，如无特别说明，一个房间的混响时间是
指500Hz声波的混响时间。
第一节
二、室内声场分布
室内声场
概念：室内声场分布，是指固定而稳定的声源发声后，其
设室内一点声源，声功率为W，距声源r处的直达声声密
2 度 e W / 4 r c；另一方面该声源又建立起的混响声 d 能密度 e 与r无关。 4 W /cR
W 4W 取某一半径rc，使得该点ed=e，即： 2 4rc c cR
解得
1 R r 或 r 0 . 14 R c c 4