浅论大型厅堂建筑声学设计

摘要：随着时代的发展，厅堂扩大、观众人数增多、使用功能增加及电子技术的进步，厅堂内不可避免的需要设置电声系统，但现在很多厅堂里就算设置了昂贵的电声设备，但仍然出现厅内的声音听不清楚、声音干涩等听音效果差的现象。

关键词：大型厅堂；建筑声学设计；电声

中图分类号： TU112.4 文献标识码： A

引言

作为听音的场所,音乐厅、戏剧院、歌剧院等厅堂建筑的听音质量是尤为重要的,所以必须认真的做好建筑的声学设计,确保其音质效果。一般而言,建筑声学设计的工作内容主要包括噪声控制和音质设计两大部分。

1.建筑声学设计标准

1.1控制噪声标准

一般剧场、音乐厅等大型厅堂对室内背景噪声都有很低的要求,所以 ,此类厅堂的选址非常重要,应当尽可能的远离室外的振动源与噪声。除此之外,还需要进行场地的振动调查与环境噪声、仿真与测量预测,这样做是为了向厅堂建筑围护结构的隔音设计提供有效的依据,以此保证厅堂在建成后能够达到预定的室内

1.2噪声标准

建筑围护结构的隔声设计可以分为固体声隔声设计和空气声隔声设计两大部分,两大部分都包括隔声材料的选择、隔声构造设计和隔声量的计算等内容。除了理论计算以外,还常常需要对隔声构件进行现场或实验室测量,以此来确定隔音构件的各频带隔声量。

针对厅堂建筑内部的噪声振动源实行控制,是噪声控制的另一项重要内容。这些噪声的振动源包括给排水设备、空调设备、某些灯光设备、变压器、舞台机械的设备和来自相邻的房间凭借空气以及固体传声进行传入的振动与噪声等,都会对观众厅的静音环境产生干扰。所以,在建筑方案的设计阶段,声学顾问一定要介入,以便对建筑内部的各类房间的平、剖面的布置是否合理进行审视,尽可能的在建筑的设计阶段就把可能存在的噪声振动的干扰降到最低。

2.另外,进行室内音质设计是建筑声学设计的另一个重要任务

音质设计通常包括下述工作内容：

2.1确定音质的设计指标以及其优选值。参考厅堂的使用功能来选择明晰度、混响时间、侧向能量因子、双耳互相关系数、强度指数等一些音质的评价指标,并确定好各个指标的优选值,是音质设计当中的重要过程。此类指标以及其优选值的选定,将为进一步的进行音质参量的计算以及将来竣工以后的音质的测试提供可靠的目标和依据。

2.2确定厅堂的体型以及体量。为了能够做到听得清晰、看得清楚,各类厅堂都会有长度的限制。厅堂的宽度会影响到早期的侧向反射声的组织,同音质的空间感存在重要的关联。厅堂的高度不但影响到早期的竖向反射声的组织,而且还会影响到早后期的声能比以及混响声能的方向和大小。厅堂的体积以及每座的容积都会对混响时间等音质参数产生直接的影响。厅堂的体型对厅堂是否存在颤动回声、声影区、回声、声聚焦等音质的缺陷有着重大的影响。上述所述,都一定要在初步方案的设计阶段就提供建筑声学方面的的专业意见。

2.3计算厅堂的音质参量。当厅堂的平、剖面以及乐池、包厢、乐台、楼座等设计的方案初步拟定以后,就可以开始进行厅堂音质参量的计算。通过进行音质参量的计算,想设计者提供可靠的设计反馈信息,以此来对设计的方案进行必要的调整与修改。这个过程可能需要反复多次的进行,做到臻于至善。在这个过程当中,需要辅以三维声场计算机仿真、平剖面声线分析甚至缩尺的模型试验等科技手段,才可以做到较为准确的预计。

2.4对乐台、包厢、乐池、厅堂和楼座的各界面进行声学的设计。厅堂的平面以及各界面拥有的面积、形状、倾斜角度等和音乐罩、反射板、乐台、乐池、楼座、包厢等都会影响到声脉冲的响应结构,并对厅堂的音质造成重要的影响。所以,是否设置包厢、楼座,需要设几层包厢、楼座,包厢和楼座的深度以及其开敞度为多少比较合适,栏板的面积以及倾角为多大较比较恰当等等,都是建筑声学设计的研究范畴,都需要由声学顾问与建筑师进行共同磋商,来加以确定。乐池的开口大小以及形状也会对乐队声能的传送和演员与乐队之间的相互听闻产生重大影响。除此之外,是否设置音乐罩或者反射板,设置什么形式的音乐罩以及反射板等等,这些都要从建筑声学的专业角度来提出咨询意见,并给出初步的设计方案。

3.进行声学构造的设计

厅堂的音质除了受到前述建筑因素的影响以外,还与室内的装修材料以及构造紧密相关。所以,声学顾问还要与装修的设计师进行密切的配合,共同去完成室内的装修设计。声学的装修构造设计一般有各界面材料的择定以及绘制出构造设计图,需详细的规定材料的表观密度、面密度、孔径、穿孔率、孔距、厚度、背后空气层的厚度和龙骨的间距等技术参数。

3.1缩尺模型试验

对于十分重要的厅堂,除了计算机仿真以外,一般还要建立一定的缩尺比例的厅堂模型,进行缩尺模型的声学试验。缩尺模型的试验比计算机仿真的优越之处,在于只有缩尺模型的声学试验可以对室内的声波动效应做出仿真,而前者在几何声学的范围内只可以在中、高频段提供相对准确的仿真的结果。另外,计算机的仿真从根本上说是把声学家已经知道的声学原理向计算机当中进行输入,而缩尺的模型则能够比较客观的展示出厅堂当中出现的实际的声物理现象。

3.2声场计算机的仿真

对厅堂的建筑实行仔细的音质参量计算以及声场分析,需要依靠声场的三维计算机仿真。从这一点的意义上来讲,要做到成功的现代型厅堂的音质设计已经不能离开计算机仿真的协助。

3.3建筑声学测量

建筑声学的测量包含振动测量与噪声,围护构造的隔声测量,重要的材料以及构造吸声量的测量和厅堂的音质参量的测量等等。厅堂音质的参量测量除了在工程竣工以后进行,来验证声学的设计是否达到规定标准,有的时候还要在厅堂的建筑主体完工之后,进行内部装修阶段的时候进行,为施工最后的阶段进行必须的设计修改以及调整来提供可靠的科学数据。

3.4可听化主观评价

对于十分重要的厅堂,必要的时候还要在计算机的仿真以及缩尺模型试验的基础上,使用相对先进的可听化的技术来进行主观的听音评价。可听化的技术是领用仿真计算,或者利用模型试验的测量来获得双耳的脉冲响应,并把它同在消声室当中录制好的音乐或者语言的“干信号”卷积,输出已经加入到厅堂影响的声信号,以供受试者进行预先的聆听完工后厅堂的音质效果。

3.5组织的主观评价

对于重要的厅堂,在工程完工后,组织专业的演出以及主观的评价,来对建成后的厅堂的音质效果进行检验,是建筑声学设计的最后一个重要的环节。为了将主观观评价的工作做好,必须要仔细的选择演员、节目、乐队和参与进行主观评价的专业人员,才可以获得相对客观、满意的主观性评价结果,对厅堂的音质作出初步的鉴定

4.结束语

通过大量的工程的经验总结得出，想要获得更好的听音效果，电声是条件，建声是基础。如果没有优秀的建声设计，想要靠电声设备来提高直达声的均匀度和增强自然声，并在电路当中采取人工混响、人工延迟等措施来提升音质的效果，这样做不但不能做到预期的效果，还会影响到厅堂的扩声音质。仅仅依靠电声来弥补建声的缺点是不可能的。在大型厅堂的建设当中建筑声学是十分重要的，只有在建筑的装修之前进行严格的、科学的建筑声学的设计，并达到相关的专业指标，才能保证更好的音质。

参考文献：

[1]GB50371-2006.厅堂扩声系统设计规范[S].

[2]建筑声学设计手册[M].中国建筑工业出版社.

[3]实用建筑弱电工程设计资料集[M].中国建筑工业出版社.

[4]建筑声学与音响工程-现代建筑中的声学设计[M].机械工业部出版社.