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第十二章室内音质设计室内音质设计是指对音乐厅、剧院、体育馆、演播厅等对声音质量要求较高民用建筑设计。其目标是防止和减弱房间声学特征不利影响，或将不利影响变以有利原因，使听众能不受干扰地接收到有足够响纯真和美化了声音。声波在室内传输比在露天场所复杂得多，声源在室内发声和传输，界面反射、吸收、扩散和透射，形成室内声学特点。第1页一、室内音质影响原因1、听众与声源距离第2页2、听众对直达声反射和吸收3、房间对直达声反射和吸收4、来自界面相交凹角反射声5、室内装修材料表面散射6、界面边缘声衍射7、障板背后声影区8、界面前次反射声9、铺地板共振10、界面之间对声波反射、混响和驻波11、声波透射第3页对于要求有良好听闻条件房间，建筑设计主要能够经过空间体形、尺度、材料和结构设计与布置，来利用、限制或消除上述若干声学现象，为取得优良室内音质创造条件。在综合考虑各种有利于室内音质原因时，应力争取得与建筑造型和艺术处理效果统一。有音质要求厅堂，能够粗略地归纳为3类：供语言通信用，供音乐演奏用以及多用途厅堂。因为供语言通信用厅堂与供音乐演奏用厅堂有不一样要求，所以需要对他们分别地加以讨论。第4页而在多用途厅堂中，要兼顾语言和音乐要求，有时是相互矛盾，只能提供折衷处理方案。二、各类语言类用途厅堂声学设计主要是满足听众对语言可懂度可懂度=语言声功率+清楚度在设计中应考虑原因主要有：1、听众与声源距离（考虑直达声）第5页第6页2、声源方向性SA＝15m，听闻不费劲；SA＝15—20m良好可懂度；SA＝20—25m听闻满意；SA＝30m，不用扩声系统听闻距离极限。第7页

依据可懂等值线来布置观众席和作听众大厅平面形态。第8页3、听众对直达声有一定吸收，假如把大厅地面设计成逐排升起形状，到抵达后排听众席直达声波就远远高于前排听众头部，所以几乎没有或者极少校吸收。第9页4、设置有效反射面假如在厅堂里能够正确地设置反射面，就能够对直达声加强起主要作用。因为听到声音是直达声和反射声叠加，假如这两部分声音抵达听者时差很短，人们听到是一个提升了声级。第10页第11页5、选取扩声系统对扩声系统基本要求是：适当频率响应范围，适当功率输出，能够辐射足够声压级而不失真。必须放在正确位置而且与大厅建筑装修设计很好地结合。第12页6、在建筑设计中防止出现声影区、回声。第13页第14页第15页7、选择适当混响时间(s)类型倍频带中心（Hz）1252504000歌剧院1—1.31—1.150.9—10.8—0.9戏曲话剧院1—1.11—1.10.9—10.8—0.9电影院1—1.21—1.10.9—10.8—1会场、礼堂等1—1.21—1.10.9—10.8—1第16页要使大型厅堂有适当混响时间，需要控制大厅容积。普通地，歌剧院：5—6m3/座话剧院：4—4.5m3/座戏曲院：3.5—4m3/座；电影院：3.5—5m3/座多功效厅：3.5—5m3/座。8、预防噪声干扰主要是背景噪声和侵扰噪声。背景噪声是由使用者使用室内空间引发噪声，侵扰噪声是由外界透过建筑围护结构传入室内噪声，这些噪声都会影响听闻效果。第17页三、音乐建筑声学设计1、音乐建筑声学设计指标音乐建筑声学设计指标标准高于采取普通扩声厅堂建筑。原因是：A、音乐建筑均采取自然声演出，怎样利用有限自然声能，确保听众席有足够响度是音质设计最关键指标。B、音乐建筑中厅堂（房间）是乐器或演唱者共鸣箱，要求能起到美化演奏效果作用。第18页C、对音乐和音乐观赏音质评价，有其特殊评价指标。D、对音乐演奏纯真度要求很高，而最好扩声系统也有失真。普通考虑指标：1、响度：对音乐厅，足够响度是最基本要求。经过确定声压值可到达满意响度。提议交响乐：75dB（A），室内乐：70dB(A)

第19页2、混响时间（丰满度）类型混响时间（s）交响乐厅1．7—2．0室内乐厅1．2—1．6合唱、独唱（奏）厅1．2—1．4歌剧院观众厅1．4左右3、声扩散声扩散是表示室内声场均匀分布和各构件方向性扩散。是音乐建筑一项第20页

主要声学办法，以此可消除音质缺点，取得均匀声场分布和良好频度响应。扩散值d可用下式计算：m０——在自由声场内测得扩散值m——为实测室内声场扩散值第21页ΔＭ——声强平均值差Ｍ——各方位角平均声强提议值：音乐排练厅d≥0.7以音乐为主多功效厅d≥0.８音乐厅和歌剧院0.9≥d≥0.8自然混响音乐录音棚d≥0.94、声场分布听众席响度差异应在允许范围，不允许出现“死角”。第22页

表征厅内声场分布不均匀度值ΔＰ是用厅内测得最大与最小声压级差值来确定：ΔＰ——声场不均匀度值（dB）Pmax,Pmin——分别为厅内任一位置上测得最大与最小声压级值（dB）在自然声演奏音乐建筑中不均匀度指标为：

第23页无楼座听厅堂：在１２５——４０００Ｈz覆盖频率范围内，ΔＰ≤6dB有楼座听厅堂：在１２５——４０００Ｈz覆盖频率范围内，ΔＰ≤８dB5、频率响应：为在听众席上某一位置上接收到各频率声压级均衡程度，关系到听闻纯真度。第24页普通厅堂建筑频率范围为125—4000Hz，音乐建筑频率范围通常要扩展两个倍频，即为63—8000Hz。频率响应指标F1为63—8000Hz覆盖频率范围内各频率声压级差，要求F1≤10dB。可经过实时分析仪测定图形直接求得。6、早期反射声和声能比（明晰度）早期反射声能够提升直达声强度和亲切感。经常把反射声分为早期（50ms,80ms）和后期(50--∞,80ms--∞)，第25页

要求其声能密度之比C50和C80。C50适应于以清楚为主厅堂，C80适应于以丰满为主厅堂。第26页C值大，表示清楚度较高，也即混响较短。C值小，表示丰满度，也即混响时间较长，也是说后期声能占很大比重。7、允许噪声级噪声对语言听闻有很大掩蔽作用，尤其是低频噪声。所以必须将噪声控制在允许范围内：第27页音乐厅、歌剧院：允许噪声级为25dB（A），评价曲线NR-30音乐录音棚：自然混响音乐棚允许噪声级为25dB（A），评价曲线NR-30强吸声道录音棚：允许噪声级为25--30dB（A），评价曲线NR-308、没有声学缺点主要是没有声影区和聚焦区。第28页（二）音乐厅设计应考虑基本方面1、音乐厅规模、形状和容积(1)规模：包含容积和容纳观众人数两方面，与演奏（唱）内容和乐队规模相关类型容量（名）每座容积（m3）交响乐大厅1200—30007—10室内乐厅500—6006—7合唱厅200—7005管风琴250—40013.8—22演奏厅第29页2、音乐厅平面组成，除了听众大厅外还有：（1）听众活动部分：出入通道、演出前等候、中场休息和观众服务等。（2）行政管理部分：传达、办公、会议、贮藏、卫生间、陈列等。（3）机械设备部分：空调、制冷系统、消防系统、灯光照明、扩声系统演奏台升降系统、吸声结构调整系统等。第30页（４）演奏厅部分：采取中心式布局，演奏台两侧尽可能压缩，应设计得紧凑，普通宽度在１３－１８m范围，最大不超出２０m，面积按乐队１.2m2/人来设计，合唱队员按０.25—0.3m2／人来设计，演奏台面积在１３０－２００m2左右。（５）演出准备部分：休息室、化装室、排练厅、监听、琴房等。第31页3、音乐厅体形设计，体形设计主要考虑四个方面（１）要使听众席有足够响度；（２）使听众席有均匀声强分布和良好声扩散，没有音质缺点，包含回声、颤动回声和声聚焦；（３）为听众和乐师提供足够强侧向早期和晚期反射声，前者可提升直达声强度，后者则为取得空间感觉主要条件；第32页（４）演奏台应有良好声扩散，并为乐师们提供相互听闻条件。体形：对容量小于1000座音乐厅，能够沿用传统“鞋盒”式形体，但应尤其注意平行墙间引发颤动回声，也可采取扇形平面。对大容量音乐厅，尤其当容量超出1500座，就必须建立新、适合大容量音乐厅形式。有多边形（墨西哥大学音乐厅）、三角形（挪威奥斯陆音乐厅）、圆形（加拿大汤姆森音乐厅）、椭圆形（新西兰克雷斯特彻奇音乐厅）、六角形英国加夫音乐厅）。第33页4、早期反射设计早期反射对明晰度、亲切感和响度都有主要作用，来自侧墙较强早期反射声，还能增加对声音围绕感。侧向早期反射声设计要处理以下问题：（１）侧向反射声有足够强度（２）时延间隙要短，即一次反