.4室内音质设计 建筑声学 教学课件C资料讲解

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1、建筑声学,3.4 室内音质设计,室内音质设计是建筑声学设计的一项重要组成部分。在以听闻功能为主或有声学要求的建筑中，如音乐厅、剧场、电影院、会议厅、报告厅、多功能厅、审判厅、大教室、体育馆以及录音室、演播室等建筑，其音质设计的好坏往往是评价建筑设计优劣的决定性因素之一。室内最终是否具有良好的音质，不仅取决于声源本身和电声系统的性能，而且取决于室内良好的建筑声学环境。而室内良好的建声环境评价有主观评价标准及客观评价标准来两种评价方式。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,主观评价标准 人们对不同声信号（语音或音乐）的主观要求有所差异，这些要求则统称为音质（或主观）评价标准。对于一个兼做

2、语言和音乐使用的厅堂，其主观评价标准一般可归纳为以下四个方面。 1无声缺陷 声缺陷是指一些干扰正常听闻使原声音失真的现象，如回声（颤动回声）、声聚焦、声影、过大的噪声等，厅堂常见的声缺陷如图所示。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,主观评价标准,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,主观评价标准 可懂度：听者对语言的理解和听懂程度，习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。 清晰度：听者对语言听得清楚的程度。清晰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因素有关。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,清晰

3、度与可懂度间关系,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,清晰度的客观描述,直达声后50ms内到达的声音能量与总声能之比值。,主观评价标准,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,明晰度： 一是指听者能清楚辨别音乐每种声源的音色； 二是指听者能听清音乐的每个音符。 是指近次反射声能与总的声能之比。,清晰度与明晰度间关系,主观评价标准 4优美的音质 对于音乐声来说，除了听得见、听得清这些基本要求外，室内音质设计还需要给听众提供听得舒服的环境。因此，为了让室内声音具有优美的音质，还需要注意以下两方面： （1）足够的丰满度。这一要求主要是对音乐声，对于语言则为次要的。丰满度的含意有：声音

4、饱满、圆润，音色浑厚、温暖，余音悠扬、有弹性。总之，它可以定义为声源在室内发声与在露天发声相比较，在音质上的提高程度。 （2）良好的空间感。是指室内声场给听者提供的一种声音在室内的空间传播感觉。其中包括听者对声源方向的判断（方向感），距声源远近的判断（距离感又可称为亲切感）和对属于室内声场的空间感觉（环绕感、围绕感）。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,客观技术指标 1声压级及声场不均匀度 声压级是表达音量大小直接的客观指标。各个频率的声压级与该频率声音的响度相对应，一般语言和音乐都有较宽的频带范围，声音的响度级大体上与经过A特性计权的dB（A）声级相对应。 无论是在自然声或电声演

5、出的厅堂中，除了具有足够的声压级外，还应具有良好的声场均匀度，即在厅堂内各处声压级的差别应在允许的范围内，避免出现“死角”或“声聚焦”。在声场均匀的无楼座厅堂中，其声场不均匀度6dB。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,客观技术指标 2、混响时间及频率特性 混响时间的长短，频率特性是否平直，是衡量厅堂音质的最基本、重要的参数，也是设计阶段准确控制的指标。 作用：直接对清晰度、丰满度、明亮度的等影响，混响时间 适当，可保证各声部间平衡。 评价：1254000Hz6个倍频带。以500Hz为代表，大量的经主 观评价认定为音质良好的观众厅，进行混响时间测定 所得到的统计平均值作为标准。 3

6、、反射声的时间分布 早期反射声：在房间内，可与直达声共同产生所需音质效果的各反射声 (50ms内所到达的反射声)。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,语言厅: 0.81.1秒； 音乐厅: 稍长些，与体积有关。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,客观技术指标 1）对响度的影响 50ms以内的反射声起到加强直达声的作用，其数量越多，响度增大越明显。 2）对清晰度的影响 声学比越大，语言清晰度越高。 混响长的厅堂，提高声学比。 3）对丰满度的影响 缺乏早期反射声，使直达声与混响声脱节，感觉声音断续、飘浮，声音干涩。 使低频RT较中频RT长，保证30ms内早期反射声的数量，可增

7、加声音的丰满度和温暖感。 4）对亲切感的影响 20ms左右的早期反射声的多少决定了亲切感。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,客观技术指标 4、方向性扩散（反射声的空间分布） 厅堂中指定位置各方向反射声的强度与数量。 5、 背景噪声 A声级或是NR数。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,第3.4章 室内音质设计, 室内音质评价标准,国家大剧院,音质设计必须是声学工程师、建筑师、业主密切合作、相互协调。一个音质良好的大厅一定是集体合作的结晶。 主要包括以下方面： 1）选址、建筑总图设计和各房间的合理配置，目的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）在满足使

8、用要求的前提下，确定经济合理的房间容积和每座容积。 3）通过体形设计，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。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质设计内容,第3.4章 室内音质设计, 室内音质设计内容,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。 6）确定室内允许噪声标准，计算室内背景声压级，确定采用哪些噪声控制措施。 7）在大厅主体结构完工之后，室内声学装修中，进行声学测试，如有问题进行设计调整。 8）工程完成后进行音质测量和评价。 9）对于重要的

9、厅堂，必要时应用计算机仿真及缩尺模型技术配合进行音质设计。 10)对有扩声系统的厅堂，尚必须配合电声工程师进行扩声设计。,第3.4章 室内音质设计, 室内音质设计内容,音质设计的步骤和方法,第3.4章 室内音质设计, 室内音质设计内容,声源在围蔽空间里辐射的声波，将依所在空间的形状、尺度、围护结构的材料、构造和分布情况而被传播、反射和吸收。 下图说明声波在室内空间传播可能出现的各种现象,第3.4章 室内音质设计, 3.4.1围蔽空间里的声学现象综述,依图中的箭头所示，可知包括（1）随传播距离增加导致的声能衰减；（2）听众对直达声能的反射和吸收；（3）房间界面对直达声的反射和吸收；（4）来自界面

10、相交凹角的反射声；（5）室内装修材料表面的散射；（6）界面边缘的声衍射；（7）障板背后的声影区；（8）界面的前次反射声；（9）地板的共振；（10）平面界面之间对声波的反射及产生的驻波和混响；（11）声波的透射 依有音质要求的围蔽空间，可以粗略地归纳为三类 供语言通信用 供音乐演奏用 多用途厅堂,第3.4章 室内音质设计, 3.4.1围蔽空间里的声学现象综述,设计中应当考虑声音的响度与清晰程度 影响语言声功率的因素包括：听众与讲演者的距离，听众与讲演者（声源）方向性的关系，听众对直达声的吸收，反射面对声音的加强，扩声系统对声音的加强以及声影的影响 对听闻清晰程度起作用的主要因素包括：延时的反射声

11、（其中因延迟时间和强度不同可分为回声、近似回声和混响声），由于扬声器的设置使声源“移位”，环境噪声以及侵扰噪声等,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,考虑听者与声源的距离 选取较经济的席位宽度 讲演厅、大教室4m3/每座（推荐值） 选取较经济的席位排距 在符合疏散安全要求的前提下，经济地设置厅堂的走道 过道尽量布置在偏座处，一般不大于1m宽 选择听众区域的最佳分布形状 设置挑台,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,考虑声源的方向性,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2

12、供语言通信用的厅堂音质设计,考虑声源的方向性 长距离的自然衰减 - 6dB/倍距离 为了使所有听众能有最佳的听闻条件，则全部的坐席应当布置在等值线范围内，或接近于等值线 考虑到听众的视线要求，短而宽布置；夹角125，极限140。,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,考虑听众对直达声的吸收 遮挡和掠射吸收 （30m有1020dB的衰减） 避免被遮挡和掠射吸收；地面应有一定的坡度。 挑台地面的升起高度，宜尽可能大些，并且对挑台的出挑深度加以限制,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,设置有效的反射面 反射板最好装于（或悬挂在）大厅的顶棚下

13、在满足建筑装修的同时，反射板的位置应尽可能低些 根据需要加强大厅后部听众区域听音的要求，确定反射板的位置和倾斜角度 反射板应有足够的宽度 反射板应当是平面或接近于平面，对于所有频率的声音，反射板的吸声系数都应该很小,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,设置有效的反射面,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,选用扩声系统 扩声系统主要用于以下情况： 厅堂很大，听众太多，需要提高口语声声压级和减弱室内、外背景噪声的干扰 电影院的放声系统 用人工混响，补充大厅混响时间不足，以满足听觉要求和得到若干其他的声音效果 在厅堂供安装助听器和某些会议的

14、同声传译之用 对扩声系统的基本要求是：适当的频率响应范围，足够功率输出而不失真,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,选用扩声系统 对扩声系统的基本要求是：适当的频率响应范围，足够功率输出而不失真,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,避免出现声影区、回声 声影 a.出现部位：楼座挑台下方。 b.产生条件：挑台过深。 c.危害：堂座后区反射声被遮挡，响度不够，音质较差。 .措施：取合适的楼座挑台高度与深度比厅内充分扩散声能,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,挑台进深与开口处理实例,第3.4章 室内音质设计,

15、 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,避免出现声影区、回声 回声 a 产生部位：后墙相接的顶棚 二次反射 后墙 一次反射 楼座栏板 二次反射 b 危害： 干扰听闻、破坏音质,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,避免出现声影区、回声 回声 c措施 设计中可参考以下的处理比例： 平面：50%作吸声处理或者50%作凸面体 凹曲面：90%作吸声处理或者70%作凸面体 凸面体：50%作吸声处理或者30%作凸面体,回声分析方式 将时差转换声程差进行判断 50ms17m 30ms10.2m 20ms6.8m,S,S,R1,R2,D,检验回声： R1+R2-D17m,A1,SA

16、1=SA1,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,避免出现声影区、回声,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,选择合适的混响时间,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,选择合适的混响时间 最佳混响时间 1）定义：根据大量的、经主观评价认为是音质良好的观众厅进行RT测定，所得到的500Hz的RT的统计值。 2）特点：不同使用功能，不同体积，最佳RT不同。 3）确定方法： 功能+容积=最佳RT（500Hz） 4）实际偏差： 允许偏差0.1sec或控制在10%。,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,各类用途厅堂的推荐最佳混响时间 a音乐厅；b歌剧院；c讲演厅、大教室；d电影院,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,选择合适的混响时间,第3.4章 室内音质设计, 3.4.2供语言通信用的厅堂音质设计,排除噪声干扰 背景