建筑、光影和声音对建筑的影响.ppt

建筑、光影和声音,秦佑国 清华大学建筑学院,建筑与技术第六讲,光与人的视觉特性,光的物理特性 波长：可见光的波长范围 380 780 nm 复合光的光谱 光辐射通量 人对光的感觉 颜色感：不同波长的单色光引起人不同的颜色感； 亮度感的光谱效应：人对555nm的黄绿光最敏感； 视觉锐度（分辨率） ； 对比视敏度； 视觉适应、视觉惰性、残像效应、对比效应、双眼效 应、视错觉等。,建筑光环境设计,天然采光 充分利用天然光，使室内具有足够的和均匀的照度；借助光影设计达到建筑空间的艺术表现； 室内照明设计 照度及均匀度、亮度与亮度对比、光色、显色性、防止眩光、艺术性; 室外照明与城市照明设计和规划; 绿色照明：照明节能，防止光污染；,自然采光,人工照明,路易康：“设计空间就是设计光。”,多西 班加罗尔印度管理学院,耶鲁大学不列颠艺术中心,柯里亚 斋浦尔博物馆,萨尔克生物研究所,mit 小教堂,安藤忠雄,现代教堂设计利用光影表现宗教氛围,耶路撒冷高等法院,周凯 天津 冯骥才文学馆,我国的建筑设计教学忽视光对建筑形象和空间的塑造。 学生们无意识地在一个均匀的光照下（犹如无影灯下）构思建筑体形和空间，只是在渲染图上画些阴影，在拍模型照片时给个光照。 一般建筑师在设计时也缺乏这方面的思考。,西方绘画有光影，中国传统绘画通常无光影 不同的文化与艺术传统,照明设计不只是为了展现建筑（实体）空间，更重要的是营造一个“光的空间”。,城市夜景照明,交通照明：道路、桥梁、车站、航空港、码头等的照明； 公众活动照明：广场、休闲场地、文体活动场地等的照明； 夜间景观照明：城市标志物、历史文化遗址、重要建筑、商业中心、风景园林等的照明。 城市夜景照明的作用：安全保障、定位和导向、繁荣城市、美化城市。 夜景照明的设计原则：主体选择、突出重点、显示主题、创造特色、慎用彩光、提高品位、实用安全、绿色节电。 中国城市照明缺乏规划和设计，喜欢“热闹”，多用彩光、动态、花哨，象形、卡通化、游乐场化，品味不高。,“观灯”还是“观光”？ 在火光源的时代，中国有观灯彩的传统。,中国溶洞喜用彩光，营造幻境 欧美溶洞照明显示地质形态,节能路灯，换得好！2005/11/24 位于金水区政一街上的30盏槐花灯，曾一度以它别致的外观成为该路一大“亮点”。可是，昨日从市政府传出消息，这些槐花灯将被替换。 30盏槐花灯总共装有1650个灯泡，每年都要检修一次，投入大量人力物力花费肯定不低。由于路灯具有公益性，属于公共设施，其购置、装设、维修费用及电费都需要地方财政掏钱。财政上的每一分钱都来源于纳税人，说到底还是老百姓为这一大“亮点”埋单。换成一体化高压钠灯，每只功率70瓦，两排30个路灯总共才210个灯泡，其用电量要比原来省多了。省电就是省钱，可以把省下的钱用在老百姓更需要的公共设施上。 路灯不同于景观灯，其基本功能就是照明，在兼顾造型之时，其间隔距离和亮度能让夜行者安然行于坦途就行。节能路灯，换得好！ 在司机视线高度范围内有明亮的灯光，造成眩光干扰。,城市夜间照明,绿色照明,防止光污染 玻璃幕墙造成的反射眩光 不适当的城市照明对居民的干扰 不适当的道路照明对司机的干扰 城市缺失了星空 节约照明能源 使用高效和节能灯具 再生能源利用 减少生态环境和野生动物的影响,照明节能：( 美国照明用电占其总用电量的2025，中国目前约占12，但年增长率达15。） 充分利用天然光，减少白天室内的人工照明； 适当降低照明标准和减少照明时间（针对过高标准和奢华而言） 采用高效节能灯和灯具； 根据环境条件和使用情况，自动控制和调节照明。,现代城市人难以见到星空,全球的夜间照明亮度分别,建筑声环境,声源传声途径接收者 房间的声学特性 材料和结构的声学特性：吸声、隔声、反射 建筑环境中的噪声及其传播 建筑环境噪声控制：保证建筑环境的安静要求 室内音质设计：保证声音信息（语言、音乐）交流的质量,城市噪声 “噪”字古汉语的解释是“噪者扰也”，“群呼烦扰也”。 在古罗马，作家martial住在临街的公寓里，他写道；“夜晚街上的噪声响得好象整个罗马正通过我的卧室”，有个评论家说：“如果martial晚上能睡上好觉，也许能写出更好的文章”。 十六世纪英王享利八世禁止夜晚鞭打妇女，这不是为了保护妇女，而是挨打妇女的叫喊会干扰邻居，对违禁者要处以罚款。 1860年一个英国物理学家写道：“大部份街道铺了花岗岩石板，铁轮子的四轮马车在上面行驶，发出的响声妨碍人们的交谈。白天，伦敦的喧闹声，令人可怕，一种永不间断的隆隆声伴随着其他一切声响”。,噪声污染是四大环境污染（空气污染、水污染、垃圾、噪声）之一。二十年世纪末，在发达国家空气污染、水污染有了很大的改善，而噪声污染改善不大。噪声污染将成为二十一世纪环境污染控制的主要问题。 世界卫生组织（who）认为，噪声不同程度地影响人的精神状态；噪声严重影响人们的生活质量；在一定意义上，是一个影响人健康的问题。,住宅受到室内外各种噪声的干扰,噪声标准,大量的调查表明，住宅在开窗的情况下，室外环境噪声传入室内，室内外噪声级大约有10db 之差。把上述两个表格比较一下，会发现，对于处于 02类区域中的住宅，若环境噪声达标，住宅室内噪声级就满足要求；但对于3、4类区域，即工业区和交通干线道路两侧，若建有住宅，则尽管环境噪声达到标准，室内噪声级也不能满足标准的要求，除非住宅不开窗。事实正是这样，在上述两类区域中建有的住宅，居民普遍抱怨噪声干扰。,在各种噪声干扰中，交通噪声居首位。一方面, 我国交通干道本身噪声水平高，另一方面, 在交通干道两侧盖住宅，尤其是高层住宅在全国有很大的普遍性。 其次是施工噪声。我国基建规模很大，全国是个大工地。一处盖房，四邻不安。 工业噪声对住宅干扰，主要在工厂和居住区混杂的区域。此外，居住区内的公用设施如锅炉房、水泵房、变电站等，以及邻近住宅的公共建筑中的冷却塔、通风机、空调机等的噪声干扰，也相当普遍。 社会生活噪声，目前集贸市场、流动商贩、卡拉ok厅、迪斯科舞厅、街头秧歌队等，对居民引起噪声干扰也很普遍。,改善交通干线两侧的住宅声环境 住宅平面设计，外墙构件设计考虑对交通噪声的防护护； 窗子的隔声、采光和通风这三方面的功能之间是矛盾的，难以兼顾 双层窗交错开启是一种简便有效的措施；,深圳金海湾住宅采用的 交错开启双层窗,降低交通噪声对沿路住宅干扰的另一个方法是设置声屏障。 声屏障的隔声效果主要去决于屏障的高度、声源（车辆）距屏障的距离、受声点（住户）距屏障的距离和高度，即由这几个因素确定的声波绕射路径与无屏障时直线传播路径的“声程差”。所以，声屏障的隔声效果是设计结果，而不是声屏障的产品性能。,声屏障的降噪量取决于“声程差”（a + b d）,美国的声屏障,北京西三环的声屏障,巴黎声屏障,住宅楼内，住户间生活噪声相互干扰，在我国是一个普遍问题。 一方面因为电视机、音响设备、家用电器的普及，住宅室内声级比以往提高，而且难以隔绝的低频成分增加更多；另一方面轻结构隔墙的推广使用，使墙体隔声性能比传统的粘土砖墙差。 楼板撞击声隔绝问题也很严重，更具普遍性。 电梯、卫生间上下水等设备噪声也是相互干扰的问题。 住宅楼内住户自己进行室内装修，一家装修，全楼受扰。,住宅的分户墙隔声 隔声是隔墙的重要的功能要求，设计者和建造者必需给于足够的重视 墙越厚重、越密实，隔声越好。瑞典规定住宅分户墙应是25cm的混凝土墙。不能牺牲墙的隔声性能，追求墙体重量的减轻； 采用轻质墙体材料和结构，隔声量普遍低于 40db ，不能用作分户墙。 住宅设计时，建筑设计应和结构设计协调，使分户墙正好也是承重墙。 如果分户墙不可避免地要使用轻质填充墙，则需要采用双层墙或复合结构，保证隔声性能满足标准要求。 墙上不能有孔洞，如：管道孔、电器开关安装洞、施工洞等。,隔声与吸声的不同 概念的不同： 隔声是利用隔墙把噪声源和接受者分隔开，两者分别处 于两个空间（房间）中。 吸声是声波入射到吸声材料表面上，声能被吸收，降低了反射。声源与接受者处与同一个空间（房间）中。 材料的不同：厚重密实的材料隔声性能好（质量定律），如混凝土墙。 松散多孔的材料吸声系数较高，如玻璃棉。 度量的不同： 隔声用对数标度，分贝db表示。50db才是很好的隔声，即入射到隔墙上的声能只有1/100000(十万分之一)透过墙，传到另一侧的房间。50db隔声的墙上，若有了面积只占1/1000的孔洞，墙隔声降到只有30db。 吸声用线性标度，吸声系数达0.2以上就可称为吸声材料，0.9是很高的吸声系数，但取对数，只是10db，也就是说用来当做隔声用，只有10db。 没有什么既“隔音”又“吸音”的材料。,楼板撞击声的隔绝 住房私有化和住户室内装修的发展，为改善楼板撞击声性能带来了机会； 家庭人口结构变化和生活水平的提高，撞击声干扰有所降低； 地面材料的使用：地毯、木地板有所改善，而石材和磁砖地面作用不大； 采用 “浮筑楼面”；这是在楼板结构层上铺设弹性垫层材料，其上再做楼面层； 浮筑楼面能保证楼面撞击声隔声达到一级标准，所增加的投资与中、高档商品住宅的售价相比是很小的。,厅堂音质,古希腊的剧场,意大利庞贝古罗马剧场,中世纪英国的街头演出,四川宜宾李庄的戏台,颐和园大戏台,意大利米兰卡斯卡拉歌剧院（1778年）,歌剧院是人们显示地位和财富的社交场所，看歌剧是上流社会的一种流行时尚。看人与被人看、聚会交谈似乎比看戏还重要，这正是巴洛克观众厅久盛不衰的重要原因之。桑德就曾说过：“意大利人在歌剧院的包厢里接待来宾实属当时一种流行的时尚，在这里可以打牌，用晚餐，看戏，欧洲各地也竞相仿效。”,巴黎歌剧院（18611875）,“巴黎的首饰盒”,设计巴黎歌剧院的建筑师加尼尔勤于追求达到良好音质那些难以捉摸的因素，但在他所著的巴黎歌剧院一书中，又承认最后得碰运气，他得出的结论是“杂技表演那样闭了眼睛紧紧握住下降中的气球，唉呀！我到了”。 巴黎歌剧院具有非常好的音质。加尼尔说：这不是我的功劳，我不过戴上荣誉的帽子而已。他又说：这不是我的过失，我为了掌握这门稀奇古怪的科学付出了很大辛劳，但经过15年的折磨，我发现很难越雷池一步。我勤于读书，常与哲学家探讨，却一点也得不到可以指导我行动的指南；相反地，只有一些相互矛盾的说法。长年累月地读书研究，寻求解答，但经过这些努力，得到的认识是：一个房间要有良好的音质，可以做成狭长的或者横阔的、高的或矮的、木料或者石料、圆的或者方的等等。,赛宾,aaaaa architectural acoustics as an art 厅堂音质与其说是科学不如说是一门艺术。,轰动一时的失败 1960年代，著名美国建筑声学家白瑞纳克（beranek）有两件事轰动国际建筑声学界： 1962年出版了一部巨著：“music，acoustics and architecture”。 以他为声学顾问的纽约林肯中心菲哈莫尼音乐厅建成后，其音质很差，成为轰动一时的失败。,最好的音乐厅都是近代声学发展以前建成的。,奥地利维也纳音乐厅 1870年,再好的音乐厅是不可复制的，维也纳金色大厅再好，也不能在其他城市照样子盖。 但是乐器是可以复制，甚至可以批量生产。一把音质很好的小提琴、一架音质很好的钢琴，如能复制，其他人也会想拥有。,schroeder 将厅堂音质问题归结为三个方面： 1）物理方面：给定了形状和界面材料的房间里，声波在其间是如何传播的？ 2）心理声学方面：给定了已知的声场，人们在其间听到了什么？ 3）美学方面：给定了已知的声场和可听的内容的全部信息，人们喜欢什么样的音质？,月落乌啼霜满天 江枫渔火对愁眠 姑苏城外寒山寺 夜半钟声到客船, 唐 张继 枫桥夜泊,场所时空：姑苏城外、夜半 （离乡游子） 心境情：对愁眠 （乡愁） 视觉景：月落、霜满天、江枫、渔火、寒山寺、客船 landscape 听觉声：乌啼（自然声）、钟声 （人文声） soudscape,声音对环境视觉审美landscape的作用， 环境landscape对听觉审美的影响,声景学 soundscape,声景（soundscape）学的缘起,soundscape（声景）的概念由加拿大音乐家 r. murray schafer 在20世纪60年代末70年代初提出。起初是指 “the music of the environment”（环境中的音乐），即在自然和城乡环境中，从审美角度和文化角度值得欣赏和记忆的声音。他和其研究小组调查了温哥华的“环境中的音乐”，出版了the vancouver soundscape一书，并在加拿大cbc ideas广播电台开设了“canada soundscape” 的广播节目。1975年 schafer在欧洲巡回作学术报告，并采集了欧洲城市和乡村的 soundscape样本，出版了european sound diary和five village soundscape， 从而把 soundscape推广到欧洲。 正因为soundscape主要是指自然环境（包括乡村的田园环境）中的声音，所以又被称为“acoustic ecology”（声音生态学）。1978年 barry truax出版了handbook for acoustic ecology。,声景学的范畴 soundscape由sound（声）和scape（景）构成，是借鉴landscape而来。landscape在中文被译成“景观”或者直译成“地景”。landscape architecture中文译成“景观学”或“景观建筑学”、“风景园林学”，是一个传统学科领域。所以，soundscape可以译为“声音景观”，简称“声景”，作为一个学科领域，可称为“声景学”。 尽管soundscape的概念从提出到现在已有30多年，开展研究的国家和学者不断增加，方兴未艾。但是对soundscape的理解和研究范畴的界定并没有统一，这也是必然的。一个新学科的出现是相对于现有学科而言的，也正是在与传统学科的差异中确立自己的。本文试图从人、声音、环境三者之间的关系，通过与相关传统学科的比较来界定声景学的范畴。,在人环境关系中，传统的landscape architecture（景观学），研究人通过视觉感知，对自然环境和人工环境的审美体验，通常不考虑听觉对环境中声音的感知。所以这是一个“无声”的视觉审美，是一个“寂静”的景观，好比是一张照片、一部无声电影。景观建筑师（landscape architect）在作景观规划和景观设计时，通常只是考虑视觉形象，画出表现图。 但人在观看环境景观时，在欣赏风景时，不仅仅是眼睛在看，耳朵也在听。人对环境的审美体验是视觉感知和听觉感知协同完成的。缺少了听觉，只有视觉，其美学意境是不完整的。“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，若没有了钟声，其美学意境、文学意境就差远了。,所以，soundscape（声景学）的研究范畴之一就是在传统landscape（景观学）的人对环境的视觉审美中，如何考虑声音，包括自然声音和人文声音（具有人文含义的声音）及其听觉感知的作用和影响，它涉及到视觉景观与“在场”声音在审美上配合和协同关系的研究，进而在景观规划和设计中进行声景的规划和设计。这是景观专业可以探索和发展的领域，而不是目前只是由声学专业的人在做。 至于通过电声设备给不同现实环境在不同时段配置背景音乐和背景声音，也有人将其纳入声景设计的范畴；但对电影和电视画面（虚拟场景和环境）配音配乐恐怕不应属于声景范畴。,在人声音关系中，传统的生理和心理声学（psychology acoustics）研究人的听觉机理和声音作为一个物理刺激如何引起人的感觉和知觉反应，它以作用于人耳的声音作为起点，不涉及环境，也不涉及声音的文化与审美内容。语言声学和音乐声学则主要研究以声音为媒体传播的信息和音乐美学，也不涉及环境。 但人在倾听声音和欣赏音乐时，其审美感觉并不仅仅取决于听觉的感知，还和“在场”的环境及对其的视觉感知有关，人对声音的审美体验是听觉感知和视觉感知协同完成的。,所以，声景学的另一个研究范畴是，研究人与声音的关系中环境的影响，且主要是人以审美目的倾听时，“在场”环境的影响。例如，在音乐厅中听吹笛者的演奏，在音响设备前听cd播放的笛声，与在月光下隔着一汪池水倾听从花丛中传来的笛声（红楼梦第76回：“ 凸碧堂品笛感凄情”），以及在乡间田埂上听从牛背上牧童吹出的笛声，感受显然不同。同样，“夜泊枫桥”中“乌啼”“钟声” 配合着“月落、霜满天、江枫、渔火”才能听出游子的乡愁。 至于在音乐vcd、dvd和卡拉ok中为音乐和歌声配上画面，也是虚拟场景和环境，也不应属于声景学的范畴。,在声音环境关系中，传统的建筑