概述
進行廳堂音質設計時,要考慮到混響時間、聲場分布、直達聲強度、噪聲等問題。為此要合理的選擇廳堂所在的環境,選擇合適體形,並在廳堂的平面圖和剖面圖上研究各表面的形狀,使之儘可能把聲波有效而均勻地發射到聽眾席。要避免引起焦點和回聲等聲學缺陷的表面形狀,如凹面、光滑平行牆面等。把觀眾廳的地面作適當的逐漸升高以降低或避免由於聽眾頭部上方的掠入射而引起的直達聲衰減。在大型廳堂中,往往需要利用電聲設備以增強自然聲和提高直達聲場的均勻程度,或改善廳內音質效果。
目標
音質是建築環境質量優劣的一個組成部分,即使是普通的住宅居室,也有其特定的音質。隨著家庭影院和聽音室的日益普及,以及多媒體技術進入千家萬戶,對居室的音質要求也將越來越高。對於一些音質要求較高的建築,如劇院、音樂廳、電影院、會堂、錄音室、電視演播室等,則必須做專門聲學設計,否則將影響建築物的正常使用,甚至無法使用。室內音質設計,特別是對於觀眾廳音質設計的目標主要包括以下方面:
1、在混響感(豐滿度)和清晰度之間有適當的平衡;
2、具有適當的響度;
3、具有一定的空間感;
4、具有良好的音色,即低、中、高音適度平衡;
5、無噪聲干擾,無回聲、多重回聲、聲聚焦、聲影等音質缺陷。
達到上述目標,可使大廳具有滿意的音質。上述主觀聽音要求用可測量的物理指標表示,則音質設計目標又可表述為:
1、具有合適的混響時間及其頻率特性;
2、具有合適的聲壓級;
3、具有較大的側向能量因子(LEF)或較小的雙耳互相關係數(IACC);
4、具有豐富的早期反射聲;
5、對整個大廳來說,要求聲場分布均勻;
6、背景噪聲低,無回聲、多重回聲、聲聚焦、聲影等音質缺陷。
內容
音質設計是整個建築設計的一部分,涉及建築設計的各個方面。音質設計不是靠聲學聲學工程師或建築師單獨所能完成的,通常,聲學工程師除了掌握足夠的聲學技術外,更重要的是必須同建築業主及整個建築設計小組的成員密切合作、相互協調,使聲學設計意圖在工程上得到實施。一個音質良好的大廳一定是集體合作的結晶,音質設計的內容決不是像某些人認為的那樣,待建築主體結構建成後再在室內做一下聲學裝修即可,而是在建築設計一開始就應該有音質方面的考慮,音質設計的內容包括以下幾個方面:
1、選址、建築總圖設計和各種房間的合理配置,目的是防止外界噪聲和附屬房間對主要聽音房間的噪聲干擾。
2、在滿足使用要求的前提下,確定經濟合理的房間容積和每座容積。
3、通過體型設計,充分利用有效聲能,使反射聲在時間和空間上合理分布,並防止出現聲學缺陷。
4、根據使用要求,確定合適的混響時間及其頻率特性,計算大廳吸聲量,選擇吸聲材料與結構,確定其構造做法。
5、根據房間情況及其聲援聲功率大小計算室內聲壓級大小,並決定是否採用電聲系統(對於音樂廳,演出交響樂時僅用自然聲。)
6、確定室內允許噪聲標準,計算室內背景聲壓級,確定採用哪些噪聲控制措施。
7、在大廳主體結構完工之後,室內裝修進行之前,進行聲學測試,如有問題進行設計調整。
8、工程完成後進行音質測量和評價。
9、對於重要的廳堂,必要時套用計算機仿真及縮尺模型技術配合進行音質設計。
音質設計一般都是針對自然聲進行的,但是觀演建築大廳往往都配有擴聲系統,因此,有時必須配合電聲工程師進行擴聲設計。對自然聲有利的建聲條件對於擴聲系統也同樣有利。
大廳容積的確定
在大廳音質設計中,首先是根據大廳的規模和用途確定其容積。除聲學方面的要求外,決定一個大廳的容積還需考慮建築藝術造型、經濟條件、空調和衛生等方面的因素。就音質而言,確定大廳容積時主要考慮保證大廳有合適的混響時間和足夠的響度。
人聲和樂器聲等自然聲源的聲功率是有限的。大廳的容積越大,聲能密度越低,室內聲壓級越低,也就滿足不了響度要求。因此,用自然聲演出的大廳,為保證大廳有足夠的響度,容積不能過大。表9—1是用自然聲演出時室內最大容許容積參考值,超過這一限值應當考慮採用電聲系統。
從混響時間計算公式(賽賓公式)可以看出,混響時間等於大廳容積V與總吸聲量A之比。在總吸聲量中,觀眾和座椅的吸聲量所占的比例很大,在一般劇場中可占總吸聲量的2/3(在國外觀演建築觀眾廳中,往往占75%左右)。因此控制大廳容積和觀眾人數之間的比例,也就在一定程度上,控制了混響時間。在實際工程中,常使用每座容積這一指標。若每座容積取值適當,就可以在儘可能少用吸聲材料的情況下得到合適的混響時間,從而降低建築造價。