建筑物理声学室内音质设计

1、第六讲第六讲 室内音质设计室内音质设计6.1 6.1 厅堂分类及其特性厅堂分类及其特性6.2 6.2 室内音质设计要求室内音质设计要求6.3 音质设计关注的指标音质设计关注的指标6.4 6.4 音质设计步骤和方法音质设计步骤和方法6.5 6.5 室内音质评价与鉴定室内音质评价与鉴定按按声声源源性性质质分分语言用厅堂语言用厅堂音乐用厅堂音乐用厅堂多功能厅堂多功能厅堂教室、会议室、播音室、法庭等教室、会议室、播音室、法庭等特点：特点：用于语言交流，响度变化用于语言交流，响度变化范围小、清晰度要求高、混范围小、清晰度要求高、混响时间较短。响时间较短。专门用于音乐演出：音乐厅专门用于音乐演出：音乐厅特

2、点：特点：用于音乐欣赏，响度变用于音乐欣赏，响度变化范围大、清晰度和丰满度化范围大、清晰度和丰满度要求高、混响时间较长。要求高、混响时间较长。电影院、歌剧院、礼堂、舞厅等电影院、歌剧院、礼堂、舞厅等特点：特点：特点间于语言用厅堂与音特点间于语言用厅堂与音乐厅之间；有调节功能最好。乐厅之间；有调节功能最好。6.2 室内音质设计要求室内音质设计要求（3）满意的清晰度、明晰度、丰满度和立体感可懂度：可懂度：听者对语言的理解和听懂程度听者对语言的理解和听懂程度，习，习惯上当语言单位间有上下文联系时，用可懂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。度；上下文无联系时用清晰度。清晰

3、度：清晰度：听者对语言听者对语言听得清楚的程度听得清楚的程度。清晰。清晰度与混响时间和响度有直接关系，还与声音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的空间的反射情况及衰减的频率特性等综合因素有关。因素有关。清晰度与可懂度间关系清晰度与可懂度间关系清晰度与声压级关系清晰度与声压级关系清晰度的客观描述清晰度的客观描述清晰度与噪声间关系清晰度与噪声间关系清晰度与明晰度间关系清晰度与明晰度间关系丰满度：丰满度： 室外声音由于缺乏反射声使人感觉室外声音由于缺乏反射声使人感觉“干干瘪瘪”，不丰满。指相对于室外而言，室内声，不丰满。指相对于室外而言，室内声音音质的提高程

4、度；或指人们对声音发出后音音质的提高程度；或指人们对声音发出后“余音余音”的感觉。或称活跃的感觉。或称活跃( (余音悠扬），余音悠扬），或称亲切（坚实饱满）或称温暖（音色浑或称亲切（坚实饱满）或称温暖（音色浑厚）。厚）。 影响丰满度的物理指标是影响丰满度的物理指标是混响时间混响时间。（4）合适的混响时间）合适的混响时间语言厅语言厅: :0.80.81.11.1秒；秒；音乐厅音乐厅: :稍长些，稍长些，与体积有与体积有关。关。6.3 音质设计关注的指标音质设计关注的指标6.4 音质设音质设计的步骤计的步骤和方法和方法 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,

5、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

6、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：目的：主要从区域主要从区域规划和单体设计上规划和单体设计上控制外界噪声。控制外界噪声。方法：方法：（1）利用噪声等值）利用噪声等值线线（2）利用过渡地带）利用过渡地带和吵闹场所屏蔽噪和吵闹场所屏蔽噪声。声。（3）将静室与闹室）将静室与闹室集中分开布置等集中分开布置等。总图总图布置布置例例第二步：确定厅堂容积第二步：确定厅堂容积目的：目的：保证厅内有保证厅内有足够的响度足够的响度与与合适的混合适的混响时间响时间。对于以自然声为主的厅堂，大厅的体积有对于以自然声为主的厅堂，大厅的体积有一定限度。一定限

7、度。 （推荐值见下表）（推荐值见下表）以电声为主的可以不受限制。以电声为主的可以不受限制。方法：方法：按每座容积确定。按每座容积确定。人的吸声量占房间人的吸声量占房间吸声量吸声量1/32/3。不同用途的厅堂的混响时间。不同用途的厅堂的混响时间与每座容积率关系较大。与每座容积率关系较大。第三步：厅堂体形设计目的目的：（1）充分利）充分利用直达声与反射声用直达声与反射声 （2）避免）避免声音缺陷声音缺陷方法方法：从平面和剖从平面和剖面两方面考虑；面两方面考虑；利利用声线分析法进行用声线分析法进行分析分析关系到直达声、近次反射声、混响声在室内的分布关系到直达声、近次反射声、混响声在室内的分布情况，对

8、音质有很大的影响，是声学设计的主要内情况，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。（天花墙面）形式做法，反射板设计等。（1）充分利用直达声的措施：）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。听众吸收衰减更快。B B、观众席尽量靠近声源布置、观众席尽量靠近声源布置平面平面：采用扇形、六角形、马蹄形：采用扇形、六角形、马蹄形剖面：剖面：观众厅人数观众厅人数15001500人时，采用人时，采用一层眺台；一层

9、眺台；25002500人时，二层或多层人时，二层或多层眺台。眺台。典型平面形状典型平面形状 剖面形状分析剖面形状分析矩形：矩形：容量较小，声能分布较均匀（侧容量较小，声能分布较均匀（侧墙反射）：座区前部反射声空白墙反射）：座区前部反射声空白小；宽度大于小；宽度大于30m30m，会在前区中，会在前区中部产生回声，而且边座偏离声源部产生回声，而且边座偏离声源辐射主轴多。辐射主轴多。钟形：钟形：容量较小，对减少反射距离很有容量较小，对减少反射距离很有效；后墙作成曲率半径较大曲面。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，结构简单，施工方便，空间规整，适于中小型。适于中小型。扇形：扇

10、形：视角良好，视距较好，偏座较视角良好，视距较好，偏座较多。声音效果决定侧墙与轴线多。声音效果决定侧墙与轴线夹角，一般不应大于夹角，一般不应大于22.5，应在应在10左右。侧墙做成扩散左右。侧墙做成扩散体，后墙曲率半径要大，曲率体，后墙曲率半径要大，曲率中心在午台后。中心在午台后。倒扇形能为听众提供更多反射。倒扇形能为听众提供更多反射。六角形：六角形：偏座少，用于伸出式舞台偏座少，用于伸出式舞台的场合，如话剧院、会议的场合，如话剧院、会议厅等。厅等。声场分布均匀，座区中心声场分布均匀，座区中心能接受更多反射声；能接受更多反射声；侧墙前短后长较好；视距侧墙前短后长较好；视距近，视角好。近，视角好

11、。圆形：圆形：声场分布不均，有声场分布不均，有沿边沿边反射反射和和声聚焦；声聚焦；沿墙应做扩散处理；沿墙应做扩散处理；视角偏，座位多，直达视角偏，座位多，直达声程短。声程短。卵形：卵形：声场不均可能性大，沿墙应声场不均可能性大，沿墙应设扩散体，视角好，偏而远设扩散体，视角好，偏而远的座位少。的座位少。有利于声场扩散和均匀，视有利于声场扩散和均匀，视线好。线好。15m：听不费力，可懂听不费力，可懂度度100%，1520m：听闻良好，听闻良好，95%2025m：听闻满意，听闻满意，85%30m：不用电声极限。不用电声极限。C、按可懂度等值线布置观众席：、按可懂度等值线布置观众席：可懂度等值线：可懂

12、度相等的点连接而成的曲可懂度等值线：可懂度相等的点连接而成的曲线。线。对于扬声器也对于扬声器也有方向性，且有方向性，且高频的方向性高频的方向性更强。更强。D、座位尽量布、座位尽量布置在以声源为顶置在以声源为顶点的点的140角范角范围内。围内。E、足够的地面坡度升高：、足够的地面坡度升高：减少声吸收，以视线要求即可，后排较减少声吸收，以视线要求即可，后排较前排升高，一般为前排升高，一般为12cm。声线分析方法：以声线分析方法：以5为角引出。为角引出。（2）充分利用有益反射声的措施：）充分利用有益反射声的措施：确定反射面的位置、角度、尺寸、材确定反射面的位置、角度、尺寸、材料选择：料选择：A、控制

13、厅堂高度与宽度、控制厅堂高度与宽度北京师范大学音乐厅上海大剧院观众厅反射面设计注意：反射面设计注意：反射板的尺寸应大于声波波长；反射板的尺寸应大于声波波长；材料选用密实坚硬，反射性能好的材料，如材料选用密实坚硬，反射性能好的材料，如抹灰砖墙、混凝土板，厚度大于抹灰砖墙、混凝土板，厚度大于1919mmmm的木板，的木板，大于大于1616mmmm石膏板，大于石膏板，大于3030mmmm的抹灰吊顶等；的抹灰吊顶等；充分利用靠近声源的天花和墙面做反射面，充分利用靠近声源的天花和墙面做反射面，处理好反射面与面光，耳光孔与扬声器之间处理好反射面与面光，耳光孔与扬声器之间关系，避免声能的逸散和被遮挡。关系，

14、避免声能的逸散和被遮挡。声：声：能使声场分布均匀，使清晰度提高、能使声场分布均匀，使清晰度提高、声音柔和、创造亲切感。声音柔和、创造亲切感。 声音遇到与声波相当的物体时，会产生声音遇到与声波相当的物体时，会产生扩散，一些欧洲古典音乐厅音质所以良好，扩散，一些欧洲古典音乐厅音质所以良好，除了房间形状比例有关外，还与室内许多装除了房间形状比例有关外，还与室内许多装饰处理有关，如壁柱、雕刻、藻井式天花，饰处理有关，如壁柱、雕刻、藻井式天花，大的吊顶等，可结合室内设计进行，如锯齿大的吊顶等，可结合室内设计进行，如锯齿形，波浪形天花和墙面，内表面贴浮雕式的形，波浪形天花和墙面，内表面贴浮雕式的几何体，悬

15、吊几何体，采用不规则的平面布几何体，悬吊几何体，采用不规则的平面布局。局。柏林室内音乐厅柏林室内音乐厅上海大剧院观众厅上海大剧院观众厅多伦多路易多伦多路易.汤姆森音乐厅交响乐演奏情景汤姆森音乐厅交响乐演奏情景舞台舞台上方上方扩散扩散处理处理哈尔滨工人文化宫哈尔滨工人文化宫侧墙扩散处理侧墙扩散处理侧、后墙扩散处理侧、后墙扩散处理立柱扩散，凸体扩散立柱扩散，凸体扩散扩散体形状及设计扩散体形状及设计扩散体的尺寸计算扩散体的尺寸计算a扩散体宽度扩散体宽度 b扩散体凸出部分扩散体凸出部分g扩散体间距扩散体间距A.确定确定500HZ最佳最佳混响时间混响时间B.确定确定其他频率下混响时间其他频率下混响时间C

16、.C.确定最佳混响时间下的吸声量确定最佳混响时间下的吸声量D.实测混响时间确定已有吸声量实测混响时间确定已有吸声量E.选择布置吸声材料料面积，选择布置吸声材料料面积，确定吸声系数确定吸声系数避免吸声材料集中布置：与反射面、扩避免吸声材料集中布置：与反射面、扩散体错开、均匀布置。散体错开、均匀布置。混响时间较短的厅堂，混响时间较短的厅堂，演播室和录音室演播室和录音室需要布置较多吸声材料的。需要布置较多吸声材料的。 (5)声学缺陷处理声学缺陷处理A.回声与颤动回声处理回声与颤动回声处理回声最易出现的地方是中回声最易出现的地方是中前坐区前坐区, ,顶棚、后墙、眺顶棚、后墙、眺台、侧墙反射。台、侧墙反

17、射。颤颤动动回回声声B.B.声聚焦处理：声聚焦处理：多出现于具有凹形的平割面大厅中。多出现于具有凹形的平割面大厅中。改变弧面曲率，吸声或扩散处理。改变弧面曲率，吸声或扩散处理。C.C.声影处理：声影处理：主要出现在眺台下面，控制开口比：主要出现在眺台下面，控制开口比：音乐厅：音乐厅：DHDH歌剧院：歌剧院：D2HD2H 6.5 室内音质评价与鉴定室内音质评价与鉴定语言声主观评价与鉴定语言声主观评价与鉴定音乐声主观评价与鉴定音乐声主观评价与鉴定组成：组成：一般包括一般包括拾声拾声、扩声扩声、重放重放。扩声系统简介作用：作用：提高声源在听众席的声级，提高大型提高声源在听众席的声级，提高大型主席台后或两侧的声压级和清晰度主席台后或两侧的声压级和清晰度; ;配合戏剧、话剧歌剧、地方戏演出时音响效配合戏剧、话剧歌剧、地方戏演出时音响效果；利用人工混响和频响均衡器果；利用人工混响和频响均衡器, ,达到某种声达到某种声学效果学效果; ;向观众厅以外地区（如候演室、化妆向观众厅以外地区（如候演室、化妆室、灯控室人员）广播舞台演出实况室、灯控室人员）广播舞台演出实况; ;对观众对观众厅、厅外和有关房间发布通知。厅、厅外和有关房间发布通知。要求：要求：频率响应范围宽：对语言频率响应范围宽：对语言300HZ300HZ8000HZ8000HZ，对音乐，对音乐303012000HZ