听音室声学设计实例分析

听音室声学设计实例分析
王季卿 （ 同济大学 声学研究所，上海 !"""#$ ）
・ 设计分析 ・
无定论， 通常在所推荐的一定比例范围内可有多种 主要介绍 # 间形状和尺寸基本相同， 只是室内 的音质 处理上有 些 变 化 的 大 听 音 室 （ %， & 和 ’ 室） 设计（ 平面如图 $） 和效果比较。 选择。这里首先受制于层高， 该工程中梁底可实现 的室内净高分别为 #(# ) 和 #(* )。又钢筋混凝土柱 的间距使室内净宽可达 +(+ ) 和 +(* )。于是确定 % 室长度为 ,(# )， & 和 ’ 室长度为 ,(- )。它们的 ./
-- 厚超细玻璃棉，墙体与混凝土地面和楼板连接
处的上、 下槛， 均衬垫橡胶条使之密缝。听音室的木 地板和地搁栅在隔墙处也是断开的， 使之尽量减少 侧向传声， 有关构造详见图 2。 建成后两处的实测隔
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声 频 工 程
图 (- 所示 $ 组 (!,.& --- /0 的曲线来看，它们没 有显示出有很大起伏存在， 衰变曲线基本呈直线性。 完工后组织试听， 用同样的设备和节目源， 一些有经 验的听者评价认为均不错， 也有人认为 1 室首选。 （ 对 234 和 567 扩散体的实用问题， 初步认 $） 识是： 散射有效频段都不宽， 且在中频偏高范围， 从 这一点看它们并不比常用的几何形扩散体有太多优 越性。用胶合板制成的几何形扩散体在低频是有不 小共振吸收的， 但 234 扩散体的低频吸收也许更强 些， 吸收频带更宽一些。再说， 前者可采用厚实材料 来减少其吸收， 而后者则由于吸收机理不同， 难以避 免。 一个更为突出的问题是， 目前所用尺寸的上述各 种扩散体， 对于解决小房间内低频（ 声 !,- /0 以下） 场的扩散帮助都不大，而通常认为正是这些低频段 的声场最不易处理。当然， 也可以这样解释， 它们的 低频吸收意味着增加室内阻尼，缓解了声场起伏不 匀的矛盾，就有利于音质的改善。熟悉了 234 和 对于室内声学设计者来 567 扩散体的声学性能后， 说， 多了几种选择。 （ 人们常说扩散对音质很重要， 但是对于它的 &） 主观效应究竟如何， 长期来一直处于“ 玄虚状态” 。 注 意到最近的一个主观试听实验 *&+， 在消声室中用 (8$ 模型对三角形扩散体和平坦表面的反射声情况， 作 “ 音色效应” （ 的主观评价比较。实验结 9:;<= >??>@9A） 到的混响时间认为是合适的。 （ 声场扩散一直是大家关心的另一个问题。 但迄 !） 今既无声学参量可资考核，也无标准化方法用来鉴 定。国内曾有人用室内稳态声压级来表征声场扩散 显然非常不妥。物理学上对扩散声场是有确切含义 的， 根据国标 "# $%&’—(%)) 《 声学名词术语》 ， 它的 定义是： “ 能量密度均匀，在各个传播方向作无规分 布的声场” 。前者又称均匀性， 后者称各向等同性或 同向性。 两者是不可或缺的条件， 对某一位置上的音 质来说， 后者更具重要意义。 有关室内声学中声场扩 散的评价讨论可参阅文献*$+。 在此， 沿用 ,- 年代常用的定性分析办法， 即按 所记录混响衰 深圳凌嘉电音有限公司 丁仁涛
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声 频 工 程
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不能忽略，其吸收带宽和吸声量与胶合板厚和几何 尺寸有关。 为了错开共振频率和扩展有效扩散频率， 在 ! 和 " 室内的竖立布置弧形扩散体选用了如图 结果 /%1见图 )， 因此， 如果在它的表面覆以对中、 高频 吸声的薄层材料（ 例如 0& (( 阻燃泡沫塑料之类） ， 可望成为兼具宽频带的吸声体。该工程中曾作为一 种候补调节措施，完工调试后认为没有必要而未再 使用。 已知有效扩散频率与槽深和糟宽有关，利用了 混凝土梁的深度， 把藏在顶棚空间内的槽深做到 $& 分别有 &5$ ’( 翼片隔开， 每一单 ’(。槽宽取 +5% ’(， 元的槽数（ 奇素数 6 ） 取 7（ 见图 $ ） ， 根据计算有效扩 散频段约为 **&8% &&& 9:。这些 #& ’(;#& ’( 的预 制单元在顶棚上作交错的席纹式布置 （ 见图 0 ） ， 以 改善多方向扩散效果。在 < 听音室的后墙上还布置 了整片 ,-. 扩散体（ 见图 0） 。 在 < 听音室墙面上所用的 “ 最长序列” （ 234） 扩散体如图 # （ 所示。可见它的总厚度比 ,-. 扩 =）
0/1 比例分别为 $/$(2-/!(+$ 和 $/$(+3/!(+2，取最接 近（ 的比例来考虑的。它们的容积则分别 $4$(24!(+） # 为 $+, ) 和 $2" )# （ 均未扣除向室内突出的扩散
体） 。
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吸声和扩散处理
根据一般经验， 容积 $2" )# 听音室的混响时间
各频率基本平直一致。选吸 指标取 "(*5"(+ 6 范围， 声材料为 + 7) 厚玻璃棉加阻燃布的预制件， 它们与 竖条扩散体间隔地交替布置在墙面上。离墙 $"5$+ 折褶 $""8 ） 布置在房间一端或两端 7) 的丝绒幕帘（ 则作为调节吸收之用。室内墙角处另有可移动的 高 !(+ ) （ 构造见图 ! ） ， 它们 *" 7)9*" 7) 吸声方拄， 的两个侧面为 + 7) 厚玻璃棉吸声 ，另两个侧面为 可根据需要选用 $5* 个， 分别向室内暴 $(" 7) 木板， 露它们的两个表面以调节混响。
果表明扩散体有助于改善音色，但只在离反射面 (
B 之内感受到两者有明显差异，大于 $ B 时就不明
显了， 尤其对高频。听音室中的声场当然复杂得多， 尤其对于不同形式扩散体要作出比较更是不易。再 说，扩散对室内音质的影响恐怕不单是音色一个方 面。这个问题有待研究探索。 听音室的音质和一般中小型播录室有类似的要 求，因此该工作中所遇到的声学设计问题，对播音 室、 录音室亦有参考价值。
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隔声设计
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讨论
（ 听音室音质设计中的合适混响范围大致上 0）
已有共识。根据最新主观试听实验结果， 当混响时 间短至 #4. 5 左右时，其最小分辨范围约为 #4#1 5， 因此对合适 混响时间的 容许偏差可 以掌握了。 完 工后的听音 评价 中 ， 大家 对目前所达
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变曲线的直线 性和起伏性， 来观察这 $ 个 听音室在声场 扩散方面的问 题和差异。从
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房间比例的选定
按室内声学原理提示的一般设计规则， 听音室 室内墙面扩散处理通常采用胶合板做成弧形 或三角形等柱体， 它们的尺寸与有效扩散频率下限 的关系大致如图 # 。这类扩散体的低频共振吸收也
的容积要尽可能大一些为好， 房间的比例不要太接 近整倍数。这里还要考虑到现有房屋层高和柱距以 及总体布局上的限制条件。鉴于房间的最佳比例并
:编者按;
作为编者， 在看过这篇文章之后， 很是希望能有更多的读者与我们一起分享。作者介
绍了自己在建声设计中所尝试的 # 种不同的设计方案， 特别是对这 # 种方案进行了客观的对比、 分 析， 尤其值得玩味。相信读者在看过这篇文章之后， 不管是在实践还是认识方面， 都会有所收益。
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散体小得多。故尤其适用该工程中的隔声木板窗和 隔断门（ 如 ! 室后墙上的） 等表面的扩散处理。按此 工程所选尺寸计算，它的有效扩散频段约在 " ### （ $"##） %& 范围。 基本 ! 室、 ’ 室和 ( 室的实测混响时间见图 )， 都符合设计指标。 声性能见图 +， 高于一砖厚的砖墙。其中频（ 1## 和 声压级差!11 ,’ ， 使两室同时使用互不干 0 ### %&） 扰。 门扇均采用 3# ,’ 定型隔声门，并采用了声闸 式双道门， 使总体隔声效果不受影响。 考虑原有房屋荷载限制， 隔声设计必须采用轻 型结构。考虑到在音乐高潮时的室内声压级有可能 达到 +# ,’! 或更高，对于相邻两听音室之间的隔 声应满足要求， 通过墙和楼板的侧向传声也就必须 同时考虑。 所用墙体由分离的 " 个轻钢龙骨墙组成， 总厚 度达到 "*# --。 其中之一为 * 层 . -- 厚 /( 板， 另 一个为双层 0* -- 厚石膏板，龙骨之间均填充 1#
# 所示的 $ 种尺寸。 ! 室还在一个端墙上水平地布
置了一组同样的弧形扩散体。 此外， 板后的龙骨隔板 取 % 种间距（ ， 以减少过于集中的共 $& ’( 和 )* ’(） 振吸收。 国外有采用另一种按“ 平 %& 世纪 +& 年代以来， 方余数” 设计的槽栅形（ 新型扩散体。 这种平面 ,-.） 状扩散体也具有较好的可控散射效果，但要求较深 槽沟， 才能具有较低频的散射效果， 有关设计原理可 见参考文献/01的介绍。在国内则尚未见使用经验的 报道。 该工程有机会从对比中观察其效果， 不失为一 次尝试。另有一种也是根据数论设计的伪随机编码 “ 最长序列” （ 式扩散体， 它基本上是“ 平板式” 234） 的， 有效扩散频段则很窄， 但制作简单得多， 也没有 像 ,-. 那样在低频段有可观的吸收。 有关 ,-. 扩散体吸收的 实 验 （ 见 图 *） 和计算
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* 参考文献 +
天津科学技术出版社 *(+ 王季卿 C 建筑厅堂音质设计 C 天津：
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赵 松 令C 膺 随 机 扩 散 体 吸 声 性 能 的 数 值 分 析 与 *!+ 盛 胜 我 ， 实验研究 C 声学学报， ： (%%)， !(（ &） )!-D)!&C ： *$+ 王 季 卿 C 声 场 扩 散 与 厅 堂 音 质 C 声 学 学 报 ， !--(， !) （ ,）