《一级注册建筑师考试复习室内声学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一级注册建筑师考试复习室内声学（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、室内声学室内声学1 声音在室外与室内的传播1.1 1.1 声波在室外空旷地带的传播规律声波在室外空旷地带的传播规律随与声源距离的增加，声能发生衰减。对于点声源，有：距离增加一倍，声压级减少6dB。对于存在地面反射的情况，有：1.21.2声波在室内封闭空间的传播声波在室内封闭空间的传播与与室外情况很不同。形成室外情况很不同。形成“复杂声场复杂声场”。1、距声源同样的距离，室内比室外响些。2、室内声源停止发声后，声音不会马上消失，会有一个交混回响的过程，一般时间较短。夸张：“绕梁三日，不绝于耳”3、当房间较大，而且表面形状变化复杂，会形成回声和声场分布不均，有时出现声聚焦、驻波等。以上现象源于：封
2、闭空间内各个界面使声波被反射或散射。以上现象源于：封闭空间内各个界面使声波被反射或散射。1.3 1.3 建筑声学建筑声学 在室内声学中，可以用几何声学、统计声学和波动声学的理论加以分析。但对于建筑师来讲，可以少些关心复杂的理论分析和数学推导，重要的是在于弄清重要的是在于弄清楚一些声学基本原理，掌握一些必要的解决实际问题楚一些声学基本原理，掌握一些必要的解决实际问题的方法和计算公式，特别是弄清楚物理意义。的方法和计算公式，特别是弄清楚物理意义。2 声波在室内的反射与几何声学2.1 2.1 反射界面的平均吸声系数反射界面的平均吸声系数混响室界面全反射，声能在声音停止后，无限时间存在。普通厅堂房间等
3、界面部分反射，声能在声音停止后，经过多次反射吸收，能量逐渐下降。消声室界面全吸收，声能在声音停止后，完全没有任何反射吸收，在接触界面后，声能立即消失。2.2 2.2 声音在房间声音在房间内的反射内的反射2.3 2.3 室内声音反射的几种情况室内声音反射的几种情况室内声学中，常利用几何作图的方法，主要研究一次或二次反射声分布情况。在使用几何声学方法时应注意两个条件：1）只考虑能量关系。2）声波所遇到的反射界面、障碍物尺寸应比声音的波长大得多。2.4 2.4 室内声音的增长、稳态和衰减室内声音的增长、稳态和衰减从能量的角度，我们考虑在室内声源开始发声、持续发生、停止等情况下声音形成和消失的过程。3
4、 混响时间 Reverberation Time(RT)3.1 3.1 什么是混响时间？什么是混响时间？室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，室内声压级将按线性规律衰减。衰减60dB所经历的时间叫混响时间T60，单位S。实际的混响衰减曲线。由于衰减量程及本底噪声的干扰，造成很难在60dB内都有良好的衰减曲线，因此有时取T30或T20代替T60。3.2 3.2 赛宾赛宾(Sabine)(Sabine)公式公式 赛宾是美国物理学家，他发现混响时间近似与房间体积成正比，与房间总吸声量成反比，并提出了混响时间经验计算公式赛宾公式。公式适用于：3.3 3.3 伊林（伊林（EyringEyring) )公
5、式公式4m:空气吸收系数，空气吸收=4mV当频率取=2KHz时，一般地，4m与湿度温度有关，通常取相对湿度60%,温度20oC时，4m为2KHz0.009 4KHz 0.022计算RT时，一般取125、250、500、1K、2K、4K六个倍频程中心频率3.4 3.4 混响时间计算的不确定性混响时间计算的不确定性l室内条件与原公式假设条件并不完全一致。1）室内吸声分布不均匀 2）室内形状，高宽比例过大 造成声场分布不均匀，扩散不完全l计算用材料吸声系数与实际情况有误差一般误差在10%15%l计算RT的意义：1）“控制性”地指导材料的选择与布置。2）预测建筑室内的声学效果3）分析现有的音质问题4
6、室内声压级计算及混响半径当室内声源声功率一定时，稳态时，在室内内距离为r的某点声压级可以预计，室内稳态声压级的计算公式为：公式前提：1）点声源2）连续发声3）声场分布均匀混响半径：混响声能密度=直达声能密度=混响半径指向性因数：QQ=1,2,4,85 房间的共振与共振频率普遍存在的共振现象：暖瓶倒水、口腔发声等等。在房间内存在共振现象：简并现象：当不同共振方式的共振频率相同时，出现共振频率的重叠，称为“简并”。简并出现时，共振频率的声音被大大加强，形成频率特性的失真，低频会产生翁声，或产生“声染色”（coloration)防止简并现象的根本原则是：使共振频率分布尽可能均匀。具体措施有：1）选择
7、合适的房间尺寸、比例和形状；2）将房间的墙或天花做成不规则形状；3）将吸声材料不规则地分布在房间的界面上。问题问题? 厅堂音质与室外扩声厅堂音质与室外扩声 目的：目的： l懂得如何利用场地、设备等客观条件获取最佳的演出音质。厅堂分类：厅堂分类：l以传播语言为主的 如：报告厅、会议厅等；l以传播乐音为主的，如：音乐厅、歌剧院等。l厅堂传播声音分类：厅堂传播声音分类：l一是声源（包括人、乐器）发出的自然声在厅堂内的传播。l二是自然声经电声系统加工处理后在厅堂内的传播。 l厅堂音响厅堂音响一、厅堂内的声学现象一、厅堂内的声学现象l1、声反射：声波在室内传播，除直达声外，最常见的是反射声。声波入射到坚
8、硬刚性平面，会产生全反射，当声波的波长小于反射面的尺寸时，入射角等于反射角，当反射面为凸面时散射声波，当反射面为凹面时形成声聚焦。（见图） l2、声吸收：声波入射到任何媒质都会产生不同程度的声能吸收，当遇到柔性、多孔、纤维等材料及人体时，会产生比较多的吸收。 l吸收方式：l其一用吸声材料铺敷在墙体表面，吸收入射波的部分声能，其吸收声量为表面积与吸声材料的吸声系数的乘积。l其二：空间吸声，采用穿孔板材（钢、铝、硬质纸条）做成各种形状，内部填充吸声材料。悬吊在顶棚下面，单个吸声体的吸声量与其表面积，内填充材料吸声系数及悬吊高度有关。l常见吸声材料：la、多孔材料：指纤维板、矿棉、毛毡等，由无数相联
9、通的微孔构成的网状物。当声波进入微孔后经与物质分子相碰撞而转为热能被吸收。在施工时，如材料与墙体间保留间隙，形成空腔结构，则对低频声音的吸收效果极佳。lb、板状吸声体：指不穿孔的板状或薄膜吸声体，依靠龙骨铺在墙面，与墙面保留一定空隙，当声波入射板面时会因撞击产生振动而吸收部分入射声能，在吸收中低频声音时效果较佳。l吸声材料的选择：吸声材料的选择首先着眼点是改善厅堂的声学环境，达到一定要求的声学条件，使房间内的反射与混响均匀。应注意：la、材料的吸声系数lb、材料的易燃性lc、安装的难易程度ld、使用的耐久性le、厚度和重量（厚度影响房间体积）lf、性能价格比l3、混响：当声源停止发音后，声音在
10、封闭空间发射延续的时间，叫混响。l混响时间过长使听众在聆听声音时感到听不懂，从而降低了语言的可懂性和清晰度。l混响时间太短，则声音干涩，响度变弱。l 各种厅堂的最佳混响时间 l当室内建声条件不能实现最佳混响时间时，可用效果器加以辅助。 厅堂用途 混响时间（s） 厅堂用途 混响时间（s） 电影院 1.01.2 同期录音 0.80.9 演讲、戏剧 1.01.4 电视演播室 0.81.0 音乐厅 1.51.8 语言录音 0.30.4 多功能厅 1.31.5 音乐录音 0.6 二、厅堂的声学要求二、厅堂的声学要求 l1、普通厅堂的声学要求：、普通厅堂的声学要求：l厅堂内各部位，尤其是离舞台较远的座位，
11、应有足够的响度，依据人的听觉特性，声音下限值应达到80dB。l厅堂内声能应均匀的分布，并具有良好的传输频率特性。l厅堂内应具有最佳的混响特性以及恰如其分的回声。使声音清晰、可懂性强，充分表现乐曲的风格。l厅堂内不应出现长延迟反射声，颤动回声、声聚集、声失真、声影等声学缺陷。l无啸叫、声反馈系数为零。l声反馈：以被放大并由扬声器传出的声音，经过不同途径再次反馈给传声器，引起啸叫的现象。l厅堂内各区域应排除和尽可能减少干扰听觉和演出的噪声或振动。l2、音乐厅的音质要求：、音乐厅的音质要求：l室内声学条件对乐队演奏的音乐作品的艺术效果影响巨大，不同体裁、风格的音乐作品有着不同的音质。l古典及“巴洛克
12、”的音乐l时段：十七十九世纪初的专业音乐创作l代表：海顿、莫扎特、舒伯特、肖邦等作品为代表l特点：理智和情感的高度统一。l 深刻的思想内容与完美的艺术形式高度统一。l要求：需要吸声小的刚性墙面；混响时间短的声学环境，使之充满声音的亲切感及良好的清晰度。l交响乐、歌剧等。l代表：瓦格纳l特点：交响乐浪漫乐章l歌剧具有明显的亲切感和丰满的音色。l要求：吸声较多、混响稍长的声学环境，以展示其作品的庄严、恢宏之势。 l因此，在普通厅堂的声学要求基础上，音乐厅还要求：l使听众听到的声音具有亲切感。l要使声音中的中、高频音色丰满，以期达到活跃的气氛，而低音要具有温软的音色。l声音具有良好的清晰度，能够容易
13、辨别一个乐队各种类型的乐器在合奏时发出的声音。l对混响时间控制得当，实验证明：乐声要比语言需要较长的混响时间，不同体裁风格的作品混响时间又各不相同：l巴洛克音乐：中、低频、混响时间稍高于1秒l古典及现代音乐1.5秒l浪漫音乐稍高于2秒l多功能厅应在1.7秒l声学特性做到平衡，即乐队中的各乐件及人声之间响度均衡，以免产生掩蔽效应。l噪声的有效控制，尤其是在乐队处于低响度的情况下。l3、音乐厅的建筑格式、音乐厅的建筑格式l体体形形：在声源、空间和观众三者之间的传播过程中有极大的影响，它是影响厅堂音质的重要因素之一。l常见的有矩形、扇形和马蹄形。（见图） la、矩形l优点：可以利用厅内平行墙面的侧向
14、声反射。由于两侧空间距离较短，一次反射声可在时间较短的情况下与直达声音叠加，可实现声音响度的加强。又可产生回声，从而加强了音色的丰满度，使厅内的音质非常优美。l代表：1870年建成的维也纳音乐厅（1680座）l1951年建成的伦敦皇家音乐厅（3000座） lb、扇形：听众靠近舞台，直达声强、清晰度高l代表：巴黎音乐厅、荷兰鹿特丹音乐厅l缺点：后墙为弧形，类似凹面，易产生声聚焦，会造成强回声，需做吸音处理。 lc、马蹄形l特点：沿大厅周围增设几层厢座，既可增加听众座席，又可充当吸声体，缩短厅内混响时间，适合歌剧院。l代表：1778年建成的意大利米兰歌剧院（2689座）l1969年建成的渥太华国家
15、艺术歌剧院（2300座） l舞台舞台la、有台口舞台：室内剧院常用，观众有限，音质可控。lb、半岛形舞台：室外演出常用，观众多，直达声不足，使用电声。lc、岛形舞台：体育场馆演出常用，四面观众，回声重、清晰度差、演员背向观众欣赏质量差。l4、厅堂声学条件的实现、厅堂声学条件的实现l厅堂的体形设计使听众尽可能的靠近声源以减少传输距离以带挑台的扇形设计为最佳。l舞台面提高，使声源的位置随之升高，使每一个听众都能听到直达声，有利于增加声音响度。l观众席地面应有适当坡度，使声源发出的声音不被前面观众挡住，同时可使听众获得良好的垂直视线和拾取直达声。l顶棚吊一些面积大，全反射的反射板，使较远的座位二次反
16、射声以增强声音响度。l室内屋顶避免穹顶，以免产生声聚集、回声过重（广州中山堂），而应作成有规律、有层次的凹凸平面。l安装电声系统。l混响时间尽可能设计在整个音频范围内的理想值。l应尽量减少噪声的影响。三、厅堂噪声三、厅堂噪声 l1、危害与来源、危害与来源l噪声过大，会影响有用信号的听闻条件，降低扩声质量，破坏演出效果。l来源一：室外噪声空气噪声、管道振动、环境噪声l来源二：室内噪声人走动、翻座椅、说话、咳嗽l来源三：电路及电声设备电声系统中设备技术参数较低、设备漏电、接地不良、由供电系统引入电源噪声、灯棚架漏电 l2、噪声的控制、噪声的控制l正确选址、远离噪声源。l采用减震措施、减少振动噪声。
17、l在入口和正厅间设计隔离空间和隔离门。l墙壁采用隔声量大的材料，且有一定厚度。l空调系统应尽量使用中央空调，减少开启次数，注意风向、风量控制。l采用380V三项四线制供电，防止零线上有电流通过。l设备间的信号线必须用平衡接法，且各设备金属外壳实行“一点接地”。l选用信噪比较高的设备，并在系统中插入噪声门，以抑制电流噪声和高频噪声。四、厅堂电扩声四、厅堂电扩声l1、必要性、必要性l厅堂存在声学缺陷：如混响长，清晰度差或混响短，声音干涩以及频率传输不均匀等。l为演出效果，需外配音乐。用电声系统完成音响效果。l配合电声乐队等现代电子乐器的使用。l演唱会中，人声低于伴奏，用电声改善人声与乐声间的响度平
18、衡。l演员背向观众时，用话筒等设备拾取和提高声音响度。l满足特殊效果需要激活气氛，如“的厅”。 l2、使用电声的基本原则、使用电声的基本原则l应保持音乐中基音和谐音之间的平衡，使各种乐器保持本身的音色，以及语言清晰不失真，可懂性高，因此系统的频带要宽。l动态范围足够宽，使非常弱的声音既能听到，又不至使强声造成失真。l不能产生回声以及反馈的干扰现象。l不额外增加厅堂的噪声。l附加的再生混响要短。l扬声器安装位置合适，使观众感觉到来自台上的自然声。l室外扩声室外扩声 一、室外扩声的基本任务一、室外扩声的基本任务 l保证听众区有足够的声压级；声场不均匀性较小；尽可能地避免因扬声器采用分布或带来的多重
19、回声感觉；防止声反馈带来的自振。l1、最大重放声压级l露天剧场：音乐扩声90dB、语言7485dB、清晰度85dBl公园、宾馆背景音乐6570 dBl展览会 85 dBl体育场 90 dBl2、听众区的传输响应l露天剧场音乐演出5010KHzl 语言1506000 Hzl体育场1506000 Hzl3、扩声区内的声场不均匀度：510 dBl4、多重回声干扰：相邻扬声器的延时时差控制在50ms以内。 二、室外扩声系统的声场二、室外扩声系统的声场 l1、集中式扬声器系统：是把音柱或多个音柱安放在舞台两侧，面向观众辐射声音，音柱间距应以3040m为极值。l2、分布式扬声器系统：采用很多并有一定距离分布在不同区域的单个扬声器组成，常用于酒店、商场等公共场所的背景音。l背景音乐（Back Ground Music 简写BGM）。主要作用是掩盖噪声创造出一种轻松和谐的气氛。l特点：让人意识不到声源位置、音量适中、创造出轻松的音乐，扬声器多在顶棚隐蔽吊装。l平 均 声 压 级 最 大 6070dB， 频 率 范 围 1006000Hz，响应平直。l多采用单声道重放音乐。l为防止回声要求相临扬声器之间的音量差要小。
