室内音质设计

建筑物理环境室内音质设计室内音质设计2021/5/91建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维音质的主观评价与客观指标

2.音质设计的方法与步骤3.室内电声设计4.各类建筑的音质设计室内音质设计2021/5/92建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维1.音质的主观评价与客观指标室内音质良好的标准，是使用者能够得到满意的主观感受；主观感受可以归结为5个方面的具体要求，每一项音质要求又和一定客观声场物理量相对应；室内音质设计是通过建筑设计与构造设计使得各项客观物理指标符合良好音质的要求。1.1主观感受指标A大小适宜的响度语言声：60~70方音乐声：50~85方B较高的清晰度语言声：“音节清晰度”音乐声：声源音色分明，旋律线条明晰C足够的丰满度音乐声：声音饱满、圆润，音色浑厚、温暖，余音悠扬、有弹性。D良好的空间感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。包括：方向感——听者对声源方向的判断距离感——距声源远近的判断环绕感——对属于室内声场的空间感觉。E没有声音缺陷和噪声干扰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、声影等。

室内音质设计2021/5/93建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维1.2客观标准A声压级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。B混响时间对清晰度、丰满度、明亮度有影响；混响时间适当，可保证各声部间平衡；混响时间的频率特性与主观评价中质的因素有关，如温暖对应低频混响，华丽对应高频混响。C反射声音的时间分布对响度的影响：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；对清晰度的影响：50ms内声能比重越大越清晰；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，干涩；使低频RT较中高频RT长，可增加声音的丰满度和温暖感，反之则增加明亮感；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；D反射声音的空间分布对亲切感的影响：来自前方的近次反射声有加强作用；对围绕感的影响：来自侧面的近次反射声有加强作用；室内音质设计2021/5/94建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维2音质设计的方法2.1音质设计遵循原则防止外部噪声及振动传入室内，以使室内的背景噪声级足够低；使室内各处都具有足够的响度；安排足够的近次反射声；使室内具有与使用目的相适应的混响时间；防止出现回声、多重回声等声学缺陷。2.2音质设计主要步骤2.2.1大厅容积的确定A足够的响度体积大，声源不变的情况下，声能密度D小，声压级越低，响度也则越低。以电声为主（保证响度）——体积不受限制以自然声为主(音乐厅）——体积受限制B适当的混响时间混响时间与容积成正比，与室内吸声系数成反比。厅堂中，观众吸声量占所需总吸声量的1/2~2/3，控制好厅堂的容积V与观众人数的比例，就在相当程度上保证或控制了混响时间，推荐的每座容积如下：音乐厅8—10m3/每座，歌剧院6—8m3/每座，多用途剧场、礼堂5—6m3/每座，讲演厅、大教室4m3/每座例：设计一个1000座的剧场，请问剧场面积是多少，层高是多少？（假设每人平均占地1平米）。室内音质设计用途讲演话剧独唱大型交响乐最大体积（m3)2000-3000600010000200002021/5/952.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计厅堂的体形设计直接关系到直达声的分布、反射声的空间和时间构成以及是否有声缺陷；厅堂的体形设计包括：大厅平、剖面形状各部分表面（如顶棚、墙面）的具体尺寸、倾角等策略有：A保证直达声可达到每个听众

B前次反射声的时空分布在要求范围内建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计后排观众视线掠过前排观众头顶的升高值被称为C值。剧场中，为保证视线和直达声，C应大于12cm，错列布置时可降低到6cm。音乐厅：挑台的深度不能超过开口高度的1倍剧场：不能超过2倍。声程差在50ms以内的反射声有加强直达声的作用2021/5/962.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计B前次反射声的时空分布在要求范围内声场分布均匀，特殊形状应作处理。

a一般以钟形、矩形平面较多。

b扇形平面，墙面与中轴夹角<8~10°。

c弧形墙面须做扩散或吸声处理。一个简单几何形平面，若不做特殊处理，视线最好的中前区将会缺乏一次侧向反射声。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/972.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计B前次反射声的时空分布在要求范围内——侧墙处理实例建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/982.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计C剖面形状-主要设计顶棚前部：通过设计天花的尺寸和角度控制反射声的分布建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/992.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计C剖面形状-主要设计顶棚前部：顶棚可向厅内绝大多数地方提供一次反射，故其高度与倾角十分重要应使一次反射均匀分布在大部分观众席。后部：一次反射声以及混响声——折板式、锯齿式、扩散体式。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9102.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计D防止声学缺陷回声(包括一次反射回声、二次反射回声)

顶棚及后墙后墙楼座栏板措施：顶棚：高度<13m或吸声扩散；后墙/整楼座栏板：吸声，吸声系数>0.6的强吸声；倾角，调整向后部提供一次反射；扩散，不形成定向反射。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计一次反射回声检验：R1+R2-D<17m2021/5/9112.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计D防止声学缺陷声聚焦(曲率半径小，强反射的弧形表面)措施：避免使用弧形墙面。厅堂高度≥2R

弧形墙面上扩散吸声处理建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9122.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计D防止声学缺陷声影出现部位：楼座挑台下方产生条件：挑台过深危害：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。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计体形设计常见的措施舞台反射板将厅堂内表面处理成不规则形状和设扩散体。体形设计中采用不规则平、剖面处理。吸声与反射材料交替布置2021/5/9132.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计E扩散设计的三种处理方式将厅堂内表面处理成不规则形状和设扩散体。体形设计中采用不规则平、剖面处理。吸声材料均匀布置建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9142.2音质设计主要步骤2.2.2大厅的体形设计E扩散设计的三种处理方式将厅堂内表面处理成不规则形状和设扩散体。体形设计中采用不规则平、剖面处理。吸声材料均匀布置建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9152.2音质设计主要步骤2.2.3大厅的混响设计A确定适合于使用要求的混响时间及其频率特性——500hz确定方法：功能&容积

最佳混响时间（500Hz）实际偏差：允许偏差±0.1sec或控制在10%。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计常用最佳混响时间(秒)音乐厅1.8-2.2剧院1.4-1.7多功能1.0-1.3电影院0.8-1.0高保真影院0.4-0.6录音室0.3-0.42021/5/9162.2音质设计主要步骤2.2.3大厅的混响设计A确定适合于使用要求的混响时间及其频率特性混响时间频率特性曲线频率范围：一般要求125~4000Hz六个倍频带高要求80~8000HZ八个倍频带曲线形状：平直（各个频带的RT相同为好）不平度允许值，以500HzRT为标准，低频：125、250可略大到1.2~1.3倍，高频

2000、4000可略小到0.9倍。大厅堂低频混响较困难，各频率均衡的吸声材料较难选择，人耳对低频声不敏感，且低频略大可提高丰满度。实际状况：厅堂RT不均匀较多，特别是一次完工的厅堂。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9172.2音质设计主要步骤2.2.3大厅的混响设计B混响设计步骤混响时间计算根据设计完成的体型，求出厅的容积V和内表面积S。根据厅的使用要求，确定混响时间及其频率特性设计值。根据公式计算出大厅的平均吸声系数。计算大厅内总吸声量A及各部分的吸声量。查阅资料及构造的吸声系数数据，从中选择适当的材料及构造，确定各自的面积，使大厅内各界面的总吸声量符合要求。室内装修材料的选择与布置了解吸声特性材料测定条件与设计安装条件是否一致垂直入射吸声系数不能直接用于混响计算。合理布置材料：舞台口周围墙面、顶棚应当以反射材料为主，侧墙中部、上部及后墙布置吸声材料建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9183室内电声设计电声系统改变了在自然声状态下室内音质完全依赖于建筑声学处理的状况，出现了由设备系统与建声环境共同协调作用来创造理想的音质效果。3.1扩声与重放系统3.1.1基本构成建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9193.1.2扬声器的布置方式与建筑处理A布置要求使全部观众席上的声压分布均匀多数观众席上的声源方向感良好控制声反馈和避免产生回声干扰B布置方式集中式在观众席的前方或前上方(一般是在台口上部或两侧)设置有适当指向性的扬声器或扬声器组合(一般是声柱或扬声器组合，在音质要求不高的厅中也可以是喇叭式扬声器)，将扬声器的主轴指向观众席的中、后部。常用于剧场、礼堂及体育馆。优点：方向感好，观众的听觉与视觉一致，射向天花、墙面的声能较少，直达声强，清晰度高。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9203.1.2扬声器的布置方式与建筑处理A布置要求使全部观众席上的声压分布均匀多数观众席上的声源方向感良好控制声反馈和避免产生回声干扰B布置方式分散式在面积较大、天花很低的厅，将多个扬声器分散布置在天花板上。可以使声压在室内均匀分布，但方向感不佳。可以设置延时器改善方向感，但在这之后还会有远处的扬声器的声音陆续到达，使清晰度降低，必须严格控制各个扬声器的音量与指向性。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9213.1.2扬声器的布置方式与建筑处理A布置要求使全部观众席上的声压分布均匀多数观众席上的声源方向感良好控制声反馈和避免产生回声干扰B布置方式混合式厅的规模较大，前面的扬声器不能使厅的后部有足够的音量；集中式布置时，扬声器在台口上部，由于台口较高，靠近舞台的观众感到声音是来自头顶，方向感不佳。这种情况常在舞台两侧低处或舞台的前缘布置扬声器，叫做“拉声像扬声器”；在集中式布置之外，在观众厅天花、侧墙以至地面上分散布置扬声器。这些扬声器用于提供电影、戏剧演出时的效果声，属重放系统。或接混响器。增加厅内的混响感。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9223.1.2扬声器的布置方式与建筑处理C厅堂建筑处理有电声系统参与下的“厅堂音质”应该是电声设备的扩声效果与厅堂固有音质共同作用的结果，它有别于自然声场中的厅堂音质，其音质设计也应随之而有所改变，要注意以下几点：混响时间宜取低值；宜采用指向性较强的扬声器；适当增加厅堂的吸声处理；特别要注意防止声反馈的出现。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9234各类建筑的设计4.1音乐厅音乐厅是供交响乐、声乐等音乐演出的专用厅堂，是音质要求最高的观演建筑。音乐厅与普通剧场的主要区别在于它不需设置独立的舞台、侧台和乐池，而只需设乐台（乐台后部常有管风琴），并将演奏席与观众席同处一个空间之内。音乐厅演出时大多数靠自然声，电声至多起辅助作用，但为了现场实况转播或录音的需要，也需要提供电声设备并设声控室。音乐厅的规模有大有小，演奏交响乐的厅堂规模较大。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计德国斯图加特音乐厅奥地利维也纳音乐厅2021/5/9244各类建筑的设计4.1音乐厅设计要点合理选取最佳混响时间及频率特性充分利用前次反射声具有良好的扩散尽可能低的噪声干扰古鞋盒式古典音乐厅（世界上公认的三个音质最好的大厅：维也纳音乐厅、阿姆斯特丹音乐厅和波士顿音乐厅）高顶棚，厅堂对流换气‘提高混响时间；矩形平面的窄厅提供丰富的早期侧向反射；楼座包厢与装饰物则对声波起扩散作用。这些因素决定了鞋盒式音乐厅的的优良音质。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9254各类建筑的设计4.1音乐厅设计要点合理选取最佳混响时间及频率特性充分利用前次反射声具有良好的扩散尽可能低的噪声干扰梯田式现当代音乐厅规模更大（2000座以上），每座容积更大（11m3以上）,座位区设侧面楼座，提供早期反射声；宽高比更大，相比鞋盒式，声音更清晰，但混响声能量不足。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9264各类建筑的设计4.2剧场类型较多，包括歌剧院、地方戏剧场和话剧院等。其中除话剧是用语言声演出外，其余歌剧和戏曲演出均兼有歌唱和音乐伴奏，有的还有对白，因此在音质设计时必须兼顾语言和唱词的清晰度以及音乐的丰满度的要求。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计

意大利米兰斯卡拉剧院2021/5/9274各类建筑的设计4.4电影院与音乐厅、剧场等厅堂不同，电影院提供的是一个可以真实还原声信号的环境。电影中的不同场面，所需要的声学效果有较大的差异，为了增强观众的身临其境感，电影院希望观众听到的是电影胶片上已录制的某一特定场面声音效果（如可以包括表现一个大教堂内长混响的特殊声学效果或露天雪地的声音沉寂的空间），而不希望受到观众厅室内声学环境的影响。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计德国UFA电影院2021/5/9284各类建筑的设计4.5多功能厅采用建筑上可变措施，创造可变混响时间的建声环境。采用电声措施，满足不同使用功能的声学要求。利用音乐罩和反射板，满足交响音乐会演出的需要。建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计金马剧院观众厅可调旋转体平面布局

可变吸声构造示意图2021/5/9295建筑声环境模拟建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计福建大剧院音乐厅计算机模拟福建大剧院音乐厅计算机模型体积：4700m3

总表面积：2250m2每座容积:11.75m32021/5/9305建筑声环境模拟建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计2021/5/9315建筑声环境模拟建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计音乐厅观众席500Hz声压级分布图各频带声压级差值在4分贝以内，声场分布均匀，无声场缺陷,满足声学设计一级标准（6dB以内）LMSRaynoise建筑声学软件电脑模型计算音乐厅主要控制条件：气温20ºC；相对湿度70%；LMSRaynoiseSimulationResult:(SimulationConditions:T=20℃，RH=70%)2021/5/9325建筑声环境模拟建筑物理环境厦门大学嘉庚学院史维室内音质设计LMSRaynoise建筑声学软件电脑模型计算音乐厅主要控制条件：气温20ºC；相对湿度70%；LMSRaynoiseSimulationResult:(SimulationConditions:T=20℃，RH=70%)音乐厅观众厅明晰度指标（C80平均＝－1.8dB）明晰度是直达声到达后前80毫秒早期声能与后80毫秒后混响声能的比。音乐厅中需要合适的混响感和丰满度，C80取－4～1dB之间为好。明晰度C80是反映听众倾听音乐细节的指标,专业听众对该指标非常敏感。研究表明，C80应控制在－4～1dB之间为好，数值越负混响感越强，数值越正，干涩感将增加。不同人的感受对应该指标的最佳值不同，一般认为，小型音乐厅以倾听细节为主，取-1.8左右合适。音乐厅C80(dB)奥地利维也纳音乐厅－2.7美国波士顿音乐厅－2.3德国柏林爱乐音乐厅－1.9美国肯尼迪