建筑物理（課堂PPT）

1、.1第十二章第十二章 室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計 室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計是指對音樂廳、劇院、體育館、演播廳等對聲音質(zhì)量要求較高的民用建筑的設(shè)計。其目的是避免和減弱房間的聲學(xué)特性的不利影響，或?qū)⒉焕绊懽円杂欣蛩?，使聽眾能不受干擾地接收到有足夠響純真和美化了的聲音。 聲波在室內(nèi)的傳播比在露天場合復(fù)雜得多，聲源在室內(nèi)發(fā)聲和傳播，界面的反射、吸收、擴(kuò)散和透射，形成室內(nèi)聲學(xué)的特點。 .2 一、室內(nèi)音質(zhì)的影響因素 1、聽眾與聲源的距離.32、聽眾對直達(dá)聲的反射和吸收3、房間對直達(dá)聲的反射和吸收4、來自界面相交凹角的反射聲5、室內(nèi)裝修材料表面的散射6、界面邊緣的聲衍射7、障板背后的聲影區(qū)8、界面的前次反射聲9、鋪地

2、板的共振10、界面之間對聲波的反射、混響和駐波11、 聲波透射.4 對于要求有良好聽聞條件的房間，建筑設(shè)計主要可以通過空間的體形、尺度、材料和構(gòu)造的設(shè)計與布置，來利用、限制或消除上述若干聲學(xué)現(xiàn)象，為獲得優(yōu)良的室內(nèi)音質(zhì)創(chuàng)造條件。在綜合考慮各種有利于室內(nèi)音質(zhì)因素時，應(yīng)力求取得與建筑造型和藝術(shù)處理效果的統(tǒng)一。 有音質(zhì)要求的廳堂，可以粗略地歸納為3類：供語言通信用，供音樂演奏用以及多用途廳堂。因為供語言通信用的廳堂與供音樂演奏用的廳堂有不同的要求，所以需要對他們分別地加以討論。.5 而在多用途廳堂中，要兼顧語言和音樂的要求，有時是互相矛盾的，只能提供折衷的解決方案。二、各類語言類用途的廳堂的聲學(xué)設(shè)計二

3、、各類語言類用途的廳堂的聲學(xué)設(shè)計 主要是滿足聽眾對語言的可懂度 可懂度=語言聲功率+清晰度 在設(shè)計中應(yīng)考慮的因素主要有： 1、聽眾與聲源的距離（考慮直達(dá)聲）.6.72、聲源的方向性SA15m，聽聞不費力；SA 1520m良好的可懂度；SA 2025m聽聞滿意；SA 30m，不用擴(kuò)聲系統(tǒng)聽聞距離的極限。.8 根據(jù)可懂等值線來布置觀眾席和作聽眾大廳的平面形態(tài)。.9 3、聽眾對直達(dá)聲有一定的吸收，如果把大廳地面設(shè)計成逐排升起的形狀，到達(dá)到后排聽眾席的直達(dá)聲波就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于前排聽眾的頭部，因此幾乎沒有或者很少校吸收。.104、設(shè)置有效的反射面 如果在廳堂里能夠正確地設(shè)置反射面，就可以對直達(dá)聲的加強起重要作

4、用。因為聽到的聲音是直達(dá)聲和反射聲的疊加，如果這兩部分聲音到達(dá)聽者的時差很短，人們聽到的是一個提高了的聲級。.11.12 5、選用擴(kuò)聲系統(tǒng) 對擴(kuò)聲系統(tǒng)的基本要求是：適當(dāng)?shù)念l率響應(yīng)范圍，適當(dāng)?shù)墓β瘦敵?，能夠輻射足夠的聲壓級而不失真。必須放在正確的位置并且與大廳的建筑裝修設(shè)計很好地結(jié)合。.136、在建筑設(shè)計中避免出現(xiàn)聲影區(qū)、回聲。.14.15.167、選擇適當(dāng)?shù)幕祉憰r間(s)類 型 倍頻帶中心（Hz） 125 250 2000 4000歌劇院 11.3 11.15 0.91 0.80.9戲曲話劇院 11.1 11.1 0.91 0.80.9電影院 11.2 11.1 0.91 0.81會場、禮堂等

5、 11.2 11.1 0.91 0.81.17 要使大型廳堂有合適的混響時間，需要控制大廳的容積。一般地，歌劇院：56m3/座 話劇院：44.5m3/座 戲曲院：3.54m3/座；電影院：3.55m3/座 多功能廳：3.55m3/座 。 8、防止噪聲干擾 主要是背景噪聲和侵?jǐn)_噪聲。背景噪聲是由使用者使用室內(nèi)空間引起的噪聲，侵?jǐn)_噪聲是由外界透過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的噪聲，這些噪聲都會影響聽聞效果。.18三、音樂建筑的聲學(xué)設(shè)計三、音樂建筑的聲學(xué)設(shè)計 1、音樂建筑的聲學(xué)設(shè)計指標(biāo) 音樂建筑的聲學(xué)設(shè)計指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)高于采用一般擴(kuò)聲的廳堂建筑。原因是： A、音樂建筑均采用自然聲演出，如何利用有限的自然聲能，確

6、保聽眾席有足夠的響度是音質(zhì)設(shè)計最關(guān)鍵的指標(biāo)。 B、音樂建筑中的廳堂（房間）是樂器或演唱者的共鳴箱，要求能起到美化演奏效果的作用。.19C、對音樂的和音樂欣賞的音質(zhì)評價，有其特殊的評價指標(biāo)。D、對音樂演奏的純真度要求很高，而最好的擴(kuò)聲系統(tǒng)也有失真。 一般考慮的指標(biāo)： 1、響度：對音樂廳，足夠的響度是最基本的要求。通過確定聲壓值可達(dá)到滿意的響度。建議交響樂：75dB（A），室內(nèi)樂：70dB(A) .202、混響時間（豐滿度） 類型 混響時間（s） 交響樂廳 1720室內(nèi)樂廳 1216合唱、獨唱（奏）廳 1214歌劇院觀眾廳 14左右3、聲擴(kuò)散 聲擴(kuò)散是表示室內(nèi)聲場的均勻分布和各構(gòu)件的方向性擴(kuò)散。是

7、音樂建筑的一項.21 重要的聲學(xué)措施，以此可消除音質(zhì)缺陷，獲得均勻的聲場分布和良好的頻度響應(yīng)。擴(kuò)散值d可用下式計算： m在自由聲場內(nèi)測得的擴(kuò)散值 m 為實測室內(nèi)聲場的擴(kuò)散值01mmdMMm.22 聲強的平均值差 各方位角的平均聲強 建議值：音樂排練廳 d0.7 以音樂為主的多功能廳 d0. 音樂廳和歌劇院 0.9d0.8 自然混響的音樂錄音棚 d0.9 4、聲場分布 聽眾席響度差別應(yīng)在允許的范圍，不允許出現(xiàn)“死角”。.23 表征廳內(nèi)聲場分布不均勻度值是用廳內(nèi)測得的最大與最小聲壓級的差值來確定的： 聲場不均勻度值（dB） Pmax,Pmin分別為廳內(nèi)任一位置上測得的最大與最小聲壓級值（dB） 在

8、自然聲演奏的音樂建筑中的不均勻度指標(biāo)為： )(minmaxdBPPP.24 無樓座聽廳堂：在z覆蓋頻率范圍內(nèi)， 6dB 有樓座聽廳堂：在z覆蓋頻率范圍內(nèi)， dB 5、頻率響應(yīng)：為在聽眾席上某一位置上接收到的各頻率聲壓級的均衡程度，關(guān)系到聽聞的純真度。.25 一般廳堂建筑的頻率范圍為1254000Hz，音樂建筑的頻率范圍通常要擴(kuò)展兩個倍頻，即為638000Hz。頻率響應(yīng)的指標(biāo)F1為638000Hz的覆蓋頻率范圍內(nèi)各頻率的聲壓級差，要求F110dB?？赏ㄟ^實時分析儀測定圖形直接求得。 6、早期反射聲和聲能比（明晰度） 早期反射聲可以提高直達(dá)聲的強度和親切感。經(jīng)常把反射聲分為早期（50ms,80ms

9、）和后期(50-,80ms-)，.26 要求其聲能密度之比C50和C80。 C50適應(yīng)于以清晰為主的廳堂， C80適應(yīng)于以豐滿為主的廳堂。.27C值大，表示清晰度較高，也即混響較短。C值小，表示豐滿度，也即混響時間較長，也是說后期聲能占很大比重。7、允許噪聲級 噪聲對語言聽聞有很大的掩蔽作用，特別是低頻噪聲。因此必須將噪聲控制在允許范圍內(nèi)：.28 音樂廳、歌劇院 ： 允許噪聲級為25dB（A）， 評價曲線NR-30 音樂錄音棚 ：自然混響音樂棚 允許噪聲級為 25dB（A），評價曲線NR-30 強吸聲道錄音棚 ：允許噪聲級為25-30dB （A），評價曲線NR-30 8、沒有聲學(xué)缺陷 主要是沒

10、有聲影區(qū)和聚焦區(qū)。.29（二）音樂廳設(shè)計應(yīng)考慮的基本方面 1、音樂廳的規(guī)模、形狀和容積 (1) 規(guī)模：包括容積和容納觀眾的人數(shù)兩方面，與演奏（唱）的內(nèi)容和樂隊的規(guī)模有關(guān)類 型 容量（名） 每座容積（m3）交響樂大廳 12003000 710室內(nèi)樂廳 500600 67合唱廳 200700 5管風(fēng)琴 250400 13.822演奏廳.302、音樂廳平面組成，除了聽眾大廳外還有：（1）聽眾活動部分：出入通道、演出前的等候、中場休息和觀眾服務(wù)等。（2）行政管理部分：傳達(dá)、辦公、會議、貯藏、衛(wèi)生間、陳列等。（3）機械設(shè)備部分：空調(diào)、制冷系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、燈光照明、擴(kuò)聲系統(tǒng)演奏臺升降系統(tǒng)、吸聲結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

11、等。.31（）演奏廳部分：采用中心式布局，演奏臺兩側(cè)盡量壓縮，應(yīng)設(shè)計得緊湊，一般寬度在m范圍，最大不超過m，面積按樂隊.2 m2/人來設(shè)計，合唱隊員按.250.3 m2人來設(shè)計，演奏臺面積在m2左右。（）演出的準(zhǔn)備部分：休息室、化妝室、排練廳、監(jiān)聽、琴房等。.323、音樂廳體形設(shè)計，體形設(shè)計主要考慮四個方面（）要使聽眾席有足夠的響度；（）使聽眾席有均勻的聲強分布和良好的聲擴(kuò)散，沒有音質(zhì)缺陷，包括回聲、顫動回聲和聲聚焦；（）為聽眾和樂師提供足夠強的側(cè)向早期和晚期反射聲，前者可提高直達(dá)聲的強度，后者則為獲得空間感覺的重要條件；.33（）演奏臺應(yīng)有良好的聲擴(kuò)散，并為樂師們提供相互聽聞的條件。體形：

12、對容量小于1000座的音樂廳，可以沿用傳統(tǒng)的“鞋盒”式形體，但應(yīng)特別注意平行墻間引起的顫動回聲，也可采用扇形平面。對大容量音樂廳，特別當(dāng)容量超過1500座，就必須建立新的、適合大容量音樂廳的形式。有多邊形（墨西哥大學(xué)音樂廳）、三角形（挪威的奧斯陸音樂廳）、圓形（加拿大的湯姆森音樂廳）、橢圓形（新西蘭的克雷斯特徹奇音樂廳）、六角形英國的加的夫音樂廳）。.344、早期反射設(shè)計早期反射對明晰度、親切感和響度都有重要作用，來自側(cè)墻的較強的早期反射聲，還能增加對聲音的環(huán)繞感。側(cè)向早期反射聲的設(shè)計要解決如下問題：（）側(cè)向反射聲有足夠的強度（）時延間隙要短，即一次反射與直達(dá)聲之間的時間間隙要小，一般要求小于20ms。.35.3