11建筑声学基础

建筑声学基础,系统设计的简单知识声场环境的测量降噪与隔音,系统设计的简单知识,扩声系统设计的目的： 自然声源发出的声能量有限，声压级随着传播距离的增大而大幅衰减，同时由于环境噪声的影响，使声源的传播距离变得更为短。因此在公众活动场所就必须使用电声技术进行扩声，将声源信号放大，提高听众区的声压级，保证每位听众能获得适当的声压级。,扩声系统设计的重要性：扩声系统是一项系统工程，涉及到很多的方面：包括电子和电声系统、建声系统及声乐艺术等。同时还涉及与视频系统、舞台和舞厅的艺术灯光系统、消防报警系统、寻呼广播系统和安保系统等。因此要保证获得良好的扩音效果和整体功能，就必须要对扩声系统及与之相关的各分系统进行严谨、科学的系统设计。,一 扩声系统的分类：可以分为两大类A 扩声系统(重点部分) ：扬声器与声源处于同一声场内，存在声反馈和房间共振引起的啸叫、失真和振荡的条件。为保证系统稳定和正常运行，系统的稳定条件是最高可用的系统增益比发生声反馈自激的临界增益低6dB。B 放声系统：系统中只有磁带机、光碟机等声源，没有传声器，不存在声反馈条件，声反馈系数为0，是扩声系统的一个特例。,扩声系统的分类：室外扩声系统：扩声系统主要用于体育馆、车站、公园、艺术广场、音乐喷泉等地方，它的特点是服务区域面积大、空间宽广、背景噪音大，声音传播以直达声为主，要求声压级高。如果周围有高楼大厦等声反射体，扬声器布局又不尽合理的话，声波经过多次反射而形成超过50ms以上的延迟，会引起双重声或者多重声，严重时会出现回声等问题，影响声音的清晰度和声像定位。同时室外扩音还受气候条件、风向、环境干扰等影响。,室内扩声系统：是应用最广泛的系统，包括各类影剧院、体育馆、歌舞厅等。它的专业性强，既能作语言扩声，又能提供各类文艺演出的使用。对音质的要求很高，系统的设计不仅要考虑电声技术问题，还要涉及建筑声学问题。房间的体积及内装饰材料对音质有很大的影响。同时也是需要重点掌握的部分，是我们在座的每位工作的主要形式表现。,流动演出系统：扩声系统有固定安装系统和流动系统两大类。常用于各种大型场地(体育馆、体育场、艺术广场和大宴会厅等)作文艺演出时使用。流动演出的音响设备必须结构紧凑，便于携带、运输和安装，可靠性高，能适应各种环境条件应用。大型流动系统的投资较大，通常由专业单位的租赁使用。,公共广播系统：为宾馆、商厦、港口、车站、机场、矿山、学校提供背景音乐和广播节目。目前，公共广播系统又兼作紧急广播，可与消防报警系统联动。公共广播系统的控制功能很多，如选区广播和全呼功能，强制切换功能，优选权广播功能等。扬声器负载多而分散，传输线路长，为减少线路损耗，一般都采用定压输出。声压级要求不高，音质要求以中音和中高音为主。,会议系统：随着国内、外交流的增多，近几年来会议系统的发展很快，广泛用于会议中心、宾馆、集团公司、报告厅和大型教室。会议系统包括会议讨论系统、数字会议表决系统和同声传译系统。要求音、视频系统同步。,扩声系统设计步骤,室内扩声系统的供声方案,根据建筑物的功能、体型、空间高度及观众席的设置等因素，可以分为集中供声、分散供声和分区供声三类。集中式供声：把一组扬声器集中安装在一个固定位置上的供声系统。对于有舞台的剧场或多功能厅，安放在靠近舞台声源的上、左、右两侧。特点是：声像一致、听感自然；扬声器声音的干扰小，声音清晰度高。缺点是：声场不易做的均匀，后座观众的声压级可能会偏低。,分散式供声：对于狭长、高度又不高的厅堂或者空间无法采用集中式供声的场地，可以在天花板或者四周安放分体式扬声器来实施供声。特点：声场均匀。缺点：视听感觉不一致和多声源之间的声音干扰突出，影响了声音清晰度。,分区式供声：对于狭长型的礼堂，集中供声扬声器投射到后面观众区的声压级会偏低。具有较深楼台和眺台的大型剧场，由于楼台和眺台的遮拦，使主扬声器的直达声无法抵达，造成楼台和眺台下面的声影区。因此，必须在扬声器均匀，听感自然。缺点：在无法投射的声影区，布设若干个补声扬声器来提高观众区的声压级和直达声。特点：若声场不当，分区和主扩系统会出现重音，影响声音的清晰度。并且要保障分区的供声系统声压级小于主扩系统，保证声像一致和观众的定位效应。,声场环境的测量,在进行扩声系统设计之后，必须要进行声场环境的检测来衡量设计方案和施工方案是否成功，是否达到设计要求。或者该如何进行改善。这就是要进行声场环境测量的目的和重要性。在声场环境测量之前必须先要了解一些关于声场的基础知识。,一 声扩散和声聚焦：室内声源发声，声波碰到墙壁、天花板、地板均会产生反射，声反射遵从反射定律。若入射声波碰到反射体是凹形表面，反射声则会集中在一起，形成声聚焦，这与光聚焦，这与光聚焦类似。声聚焦现象使声场分布不均匀，尤其在舞台上出现聚焦，使扩声系统容易产生严重的啸叫、传声增益低，扩声设备容易损坏。当声聚焦产生就需要对内装饰出现凹面的地方进行改善，破坏声会聚的产生。,回声与颤动回声：如果墙面的第一次反射声与直达声之间时间间隔大于50ms，或扩音两音箱距离大于17m，听音者便会感觉到回声的存在。两平行墙面或多边形墙面，吸声系数小，声反射强，反射声之间间隔大于50ms，声源发出的声音，听众会听见来回颤动的回声。这就是颤动回声。回声和回声颤动会大幅降低声音的清晰度，必须要避免出现回声和反射声引起的颤动回声。,三 声影区和死点：因扩声环境的内装饰、建筑结构问题，使舞台的直达声无法通过障碍物到达听音者的耳朵，形成声影区。在该区域中只能听到反射进来的反射声或障碍物边缘传来的绕射声。两声源发生，振幅相同，频率相等，相位差为零，两声源在室内空间传播产生干涉现象，在空间某些点其合成振幅为零，形成所谓的死点。是建声中的严重问题，使整个声场的均匀度下降。,室内声学效果的调节：通过改变房间的声容积来改变整体的混响时间。通过改变表面吸声材料来改变吸声系数，从而改变整体混响时间。通过耦合空间特性来改变房间体积，改变整体混响时间。,扩声系统的电声测量,测量前的准备：检查扩声系统连线是否符合常规连接。检查各音响设备的质量档次，是否存在不合理搭配。测量设备的连接方框图。 扬声 器系统 调音台 周边设备 功放 测量 话筒 测试仪,测量技术指标：传输频率特性：指扩声系统处于正常放音的增益值及厅堂内观众席上稳态声压级随频率F的变化曲线，国际上以6个等幅纯正弦波频率为测试信号。125、250、500、1k、2k、4kHZ。声场不均匀度：指厅堂里正常扩声增益下，不同观众席间稳态声压级平均值之差。最大声压级：指扩声系统处于最高可用增益下测得的观众席上稳态声压级平均值6dB,传声增益：扩声系统处于最高可用增益，观众席上稳态声压级平均值与话筒处声压级平均值之差。总噪声声压级：扩声系统处于最高可用增益，无声信号输入，厅堂内通风设备、空调设备以及灯光控制设备等均处于运行状态，在空场下观众席上测得的噪声声压级。混响时间：室内声源稳态发声，当声场达到稳态后切断声源，声压级下降到60dB所需要的时间。,背景噪声：关闭扩声系统，厅堂内其它设备正常运行，在观众席上测得的噪声声压级大小。失真度：扩声系统输入纯正弦波信号，在观众席上测量其它谐波成分占原信号成分的百分比。其中还包括一些其它需要测量的参数，例如：语言清晰度、反射声场声压级大小等。但是在这里就不再多做详细介绍了。,降噪与隔音,根据国家有关规定的规定，对于环境的的噪声污染现在已经有了明确的硬性规定，因此对于电声扩声的场所就必须要进行隔音措施，这里所说得隔音是指两个方面，一个是外界环境的噪声对厅堂内的的影响，另一方面就是防止内部电声系统的放音对厅堂外的噪声污染，因此必须从两个方面来进行隔音处理。同时对于厅堂内的其它复杂系统，如空调系统、排风系统、灯光系统等产生的内部噪音问题就必须通过有效的方式来进行降躁处理，以降低厅堂的本底噪声，提高电声的技术性能。,降躁措施：合理分配各系统之间的安排布局，例如对于通风系统的风机及空调系统的主机系统，必须要进行特殊的处理。对于排风口和进风口直接处于听众席的覆盖范围内，必须对接口处进行软性连接。对于大型机房与厅堂的线路、管道连接都必须进行降躁处理。对于舞台后厅的其它特殊功能室，要保证其的建声设计符合整体要求，不可将后厅(化妆间、休息室)的噪声引入舞台。,对于扩声环境的隔音措施：使用隔音墙壁：墙体每增加一倍质量，其隔音量提高6dB。双层墙中间由10cm的空气层隔断，使物理上的硬性连接中断。但是双层墙之间不能使用硬性连接，否则根本起不到任何作用。双层玻璃：采用内中空的双层玻璃，可以起到很好的隔音作用。但是必须要注意将玻璃与框架之间的处理，降低硬性连接，使用软胶条或者软质材料来隔断硬性连接。提高隔音效果。,隔声门：隔声门的声传输损耗取决于它的重量、刚性及密封性。这种门一般采用两扇具有中等传输损耗的门和一个小门厅组成，中间门厅填充细沙。门框采用强吸声材料。消音通道：通过将声音多次反射后逐渐衰减吸收的特性，将音乐厅制作成内厅和外厅样式，外厅利用这一原