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1、室内音质设计原理及方法概述为使有听闻要求的房间达到预期的音质设计指标，就需要根据建筑的类别和要求，与建筑各专业协同进行音质设计，其内容、设计程序和方法随建筑而各不相同。对于音乐厅、剧场这类音质要求较高的厅堂，应在自然声演出的条件下，为观众提供音乐丰满、音色纯真和音节清晰的听闻环境，使厅堂起到美化音色的作用；而会议室、报告厅、审判厅等建筑，则以语言可懂度为主要目标；关于多功能大厅，它包括多功能剧场、体育馆、宴会厅等，通常要根据其主要用途来确定，或设置可变声学结构，以适应多种功能各自的音质要求；录音、播音建筑不同于一般听音要求的房间，它要根据不同的录音工艺，适应传声器接收的种种要求；声学实验室应按
2、测试内容和要求进行音质设计。对于大量性建筑的住宅、旅馆、医院和学校建筑，主要是噪声控制，以求在室内创造安静、舒适的声环境。综上所述，室内音质设计设计的内容很广，不能一概而论。这里仅就音质要求较高的厅堂音质设计和评价作概要的叙述。厅堂音质设计厅堂音质设计的任务是用各种手段达到预计的音质设计指标（客观量），并通过相应的声学测量方法进行鉴别。但音质设计的最终目的是为满足人们的听闻要求，音质的优劣决定于听众的评价，这就涉及到人的主观感觉，由于人的听觉系统具有一定的生理和心理声学特性，人感受到的声音的音量（响度）、音高（音调）、音色（丰满度、明亮度、清晰度）等，这些描述声音的主观量，不能由客观参量来取代
3、，但它们受客观参量的支配，二者呈复杂关系，至今仅有少数主观参量与客观量的关系较明确。而多数还在探讨之中。国外在厅堂音质主观评价方面的工作主要是针对音乐厅建筑的。1985年日本神户大学安腾四一教授，在他所著的音乐厅声学一书中，提出了四个对良好音质有贡献的相互独立的物理量，揭示了主、客观之间的关系，以此能够精确的评价不同厅堂的音质，从而有可能使音乐厅音质设计建立在较为可靠的科学试验的基础上。对安腾四一的这一研究成果获得了很高的评价，但也有不同的意见，因此，还有待于实践的验证，由于安腾四一的评价方法，特别是对两耳上信号的不相干（IACC）的试验对于一般建筑设计和科研部门来说是难以实施的。此外，国内的
4、音乐厅建筑极少，而绝大多数是多功能厅堂和会堂。因此，音质的主观评价工作应采用既有科学性和可比性，又能结合国情，而被广大设计和使用部门所接受而付诸现实的方法。对此，笔者建议采用描述厅堂音质主观参量的评价术语、加权。并用评价调查表格的统计方法。本章将着重介绍国内有关这方面的研究成果。1、 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，它作为工程建设中的一个专业，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。厅堂音质设计的指标、内容，以及专业关系等随建筑类别、演出方式、听音对象（人耳或传声器）、音质要求而不同。但音质设计的程序是基本相同的。下图即为厅堂音质设计的程序和各个专业的关系。
5、建筑师应根据与预定的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、内专修和陈设、通风和照明等密切的配合起来。使声学处理不是作为一种追求设施，而是融合与建筑整体艺术设计之中，使之成为有机的结合体。2、 厅堂音质设计指标厅堂音质设计指标包括主、客观两方面，但最终是要满足使用者的听闻要求。这种要求对于语言和音乐是不同的。对于不同的厅堂、演出的剧目和方式，其侧重点也有差别，它可概括为如下几项主要内容：（一） 主观听闻感受主观听闻要求，可归纳为如下五方面：合适的响度：语言和音乐均要求足够的响度，这对自然声演出的厅堂尤为重要。一般认为感到合适的语言响度级为6070方；音乐要求稍高些。高的清
6、晰度：以语言清晰度为主的厅堂要求更高些。实践表明，不同音节清晰度与听觉感觉上的关系如下表所示：音节清晰度与听音感受的关系音节清晰度（%）85听音感觉不满意勉强可以良好优良音乐的清晰度包括乐器演奏时音符的清晰度和演唱时唱词的清晰度，目前还很难用数量来表示。足够的丰满度：这主要是对音乐演奏的要求，对于语言则是次要的。声音丰满度是一个很难确切定义的指标，通常认为它的含意有：语音悠扬（或称活跃），饱满（或称亲切）、音色浑厚（或称温暖）。概括的说，它可定义为声源在室内发声与露天发声相比较，在音质上的提高程度。无回声和颤动回声：回音的出现会影响听音的注意力，降低语言听闻的清晰度；颤动回声则更使人感到讨厌。
7、严重影响听音效果。在伸出式舞台剧场内，由于声源在厅内，颤动回声的影响更容易暴露。低噪声：室外侵入的噪声和建筑物内的工程设备噪声，其中特别是空调制冷的设备噪声。都对听闻有妨碍。连续的噪声，尤其是低频噪声会掩蔽语言和音乐；不连续出现的噪声会破坏室内的宁静气氛。因此，应当尽量消除其干扰，并将它控制在允许的范围内。（二） 客观的声学技术指标声学评价的客观指标是音质设计的依据，它随厅堂的类型和要求各有侧重，这些指标可总括为如下六个方面：混响时间（T60，s）：混响时间是厅堂音质评价的重要指标，但不是唯一的指标。根据大厅的容积和用途选择最佳的混响时间是获得良好音质的重要因素。目前，对各类厅堂的最佳混响时间
8、已有比较符合实际的建议值（或推荐值）作为设计的依据。脉冲声响应：从不同延时的脉冲声研究主观听音的影响已经获得不少研究成果，虽然尚未得出为大家公认的指标，但所得到的一些规律性的认识及其对音质设计的实际意义是不可忽视的，如直达声后50ms以内达到的反射声（称为早期反射声）有加强直达声响度和提高清晰度的作用等虽无定量指标，但已被大家所公认。声扩散值d（%）：厅堂内声场扩散的程度也是大厅音质的客观指标，这对以音乐演奏为主的多功能剧场来说是一个极为重要的评价指标。厅堂的扩散值是以厅堂内某一位置上传声器的方向特性来表征。考虑人耳在水平方向听闻的灵敏度远较垂直方向大这一特点，因而传声器的方向特性可以水平方向
9、来表示。扩散系数d的定义如下： ，式中，m为实测厅内的扩散值；m0为在自由声场测得的扩散值。，其中：声强的平均差值;M：各方位角的平均声强，m0的 求法同m，只是在自由声场中。声场不均匀度（dB）：声场的均匀分布，无论在观众大厅内或是在录音、演播室内，都是重要的指标，一般在观众厅内，各座位间测得的声压级的最大值和最小值的差值（即声场不均匀度）不大于6dB，即 6dB。频率不均匀度F（dB/Hz）：频率不均匀度F是按厅堂内某一位置测得的频率响应图求得一个频段（一般取100Hz）内的不均匀度，它的表示式为：（dB/Hz），式中，F为频率不均匀度（dB/Hz）；为频率范围，一般取100Hz；，分别为
10、在（即100Hz）的频率响应图内峰值与谷值的总和（dB）。允许噪声级（dBA）和噪声评价曲线：为了防止噪声对听闻的影响，对于不同类型和要求的厅堂都有各自允许噪声标准。目前最常用的NR评价曲线和PNC噪声评价曲线，以及相应的单一允许值dB(A)，用以确保语言和与音乐不受噪声干扰。3、 厅堂有效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保厅堂的有效容积。在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。有效容积则由设计师按各种要求进行综合考虑后加以确定。从声学设计的角度去确定厅堂的有效容积，一般应根据保证有足够的响度与合适的混响时间这两个方面的要求来考虑，而前者对于自然声演
11、出更有它的重要作用。（1） 保证足够的响度人所能发出的自然声能是很有限的，声功率较弱。如果厅堂很大而又不注意充分地利用，则随着与声源距离的增加，直达声将有较大的衰减。而早期反射声的补强作用毕竟有限。因此对于不用扩声设备并以会议为主的多功能厅堂，为保证有足够的响度，一般要求其有效容积不大于20003000m3。当采用扩声系统时，则不受限制。对于歌剧院和音乐厅，以及以歌剧和音乐演出为主的大厅，由于演唱和乐器演奏时的声功率较正常说话时大。因此允许有较大的有效容积。容积增大的数值首先决定于音乐和歌剧演出的内容，歌剧和交响乐与独奏（唱）时的声功率相差很大。因此对于单一用途的大型交响乐大厅的有效容积，可比
12、室内乐、独奏（唱）或多用途音乐厅大些。允许达到20000m3。其次是决定于大厅音质设计的优劣，也即自然声能是否充分利用。实践证明，在有效容积和容纳听众数量，以及混响时间相同的情况下，能否进行自然声演出，很大程度上决定于自然声的利用。目前多数厅堂（特别是多功能大厅）不能实现自然声演出，原因就在于此。对于一些音质设计良好，在不用扩声系统时进行自然声演出（或讲演）的厅堂，最大允许容积的参考值列于下表：不用扩声系统时最大允许厅堂容积的参考值声源类型最大允许容积（m3）讲演、会议2000戏剧对白5000独奏（唱）、多重奏合和小合唱8000室内乐和合唱1000歌剧和交响乐2000（2） 确定合适的混响时间
13、 从混响时间的计算公式可见，为达到一定的混响时间，房间容积v与室内总吸声量sa之间要有适当的比例。在总吸声量中，观众的吸声量所占比重很大，一般约占总吸声量的1/21/3。因此，控制了厅堂容积和听众人数之间的比例，也就在相当程度上控制了混响时间。在实际工程设计中，常用每座容积这一指标。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的混响时间。各类厅堂最佳的每座容积与厅堂用途、是否用于自然声演出有关。下表提供各类厅堂每座容积的建议值。各类厅堂每座容积的建议值厅堂类别和用途每座容积（m3/座）音乐厅交响乐7010.0室内乐6.0合唱音乐5.0剧院话剧（伸出式舞台剧院）4.05.0（6.0
14、7.5）歌剧5.06.0地方戏剧4.0电影院普通银幕33.5立体声宽银幕5.57.0会议4.0多功能大厅根据其主要用途而定，或采用可调容积4、 厅堂体型设计当大致的确定了大厅的有效容积后，将进行大厅的体型设计，它是音质设计的重要方面，对确保大厅音质具有决定性的作用。大厅的体型设计主要包括直达声，前次（早期）反射声的控制和利用，声扩散和防止音质缺陷等方面的问题。它通过大厅平面、剖面形式；室内各界面的尺寸和形式；装修和构造加以具体的体现。在设计中通常会遇到许多建筑功能和艺术处理上的矛盾。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的加以贯彻。（1） 充分利用直达声直达声对
15、响度和清晰度有重要的作用，应尽可能的从体型设计上考虑充分的利用直达声。通常有如下几方面的措施：缩短直达声传播的距离：直达声的强度随传播距离而衰减，因此在确定厅堂的平面形状时，不要把听众席拉得太长，例如一个矩形平面的厅堂，不如一个容纳同样人数的扇形大厅能使听众更接近声源；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。这对缩短视距，提高视觉效果也是有利的。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，声能将被大量的吸收。因此前后排座位升起应不小于100mm。有可能时，应再适当提高，这同样有利于视觉。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，使听众席不超过声源前方140度夹角的范围。因此在这种情况下，长的平面比扁宽的平面有利。（2） 早期反射声的控制直达声后50ms以内的反射声称为早期反射声。它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。早期反射声通常有靠近声源的反射面形成。在中型和大型厅堂内，由于台口高度和宽度都很大，造成了
