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第一節  概述:

室內音質設計是建筑聲學設計的一項重要內容，其音質設計的成敗往往是評價建筑設計優劣的決定性因素。

室內音質設計應在建筑設計方案初期就同時進行，而且要貫穿在整個建筑施工圖設計、室內裝修設計和施工的全過程中，直至工程竣工前經過必要的測試鑒定和主觀評價，進行適當的調整、修改，才有可能達到預期的效果。

一、音質設計的一般要求

1.合適的響度——語言聲：不低于60-65dB；音樂聲——可低到40dB，高到80dB。

2.聲能分布均勻措施：a.體型設計的擴散處理；b.均勻布置吸聲材料

3.選擇合適的混響時間

4.充分利用近次反射聲——設計好天花和側墻反射面，以向觀眾廳提供適當數 量的近次反射聲。

5.消除音質缺陷——聲聚焦、回聲、顫動回聲、聲影和延時較長的強反射聲

二、音質設計的任務及目的

音質設計的任務就是利用室內聲學和噪聲控制的研究成果所提供可科學方法和技術措施來達到預期的音質效果（通常通過客觀音質指標來體現），并接受相應的聲學測量來驗證是否達標。

音質設計的最終目的是滿足人們良好的聽音感受的主觀要求。

三、音質設計內容

音質設計內容包括廳堂選址，總平面布置，體積容積的確定，音質指標的考量，反射面的布置，混響設計以及噪聲控制等。

四、音質設計的步驟

1.廳堂用地的選擇。

調查比較各種可供選擇的場地的環境噪聲和振動狀況，盡可能選擇安靜的場所。

2.總平面布置

考慮相應的防噪減震總體平面布置方案，觀眾廳和設備房的關系。

3.觀眾廳容積和體型設計

選擇適當的觀眾廳平面與剖面形式，選擇使廳堂容易達到較佳混響時間，響度和有利于充分利用有效聲能，壁免音質缺陷的方案。

4.音質指標的選擇與計算

確定各項音質指標，選定其優選值，進行包括混響時間在內的各項指標的計算。必要時可進行計算機仿真或聲學縮尺模型試驗。

5.噪聲振動控制

確定圍護結構的隔聲方案，進行包括空調與制冷設備等噪聲源在內的消聲與減震設計。

6.觀眾廳內部的聲學設計

修正觀眾廳體型，從聲學角度參與考慮舞臺，樂池，包廂，樓座及座椅布置等細節，布置聲反射面，選擇與布置吸聲材料和結構，進行廳堂內部的聲學裝修設計。

7.施工過程的音質測試與調整

必要時，在施工過程中尚應進行音質測試工作，檢驗各項音質指標計算的精度，根據測量結果，進行必要的修正設計。

8.音質評價與驗收

竣工后進行音質評價，包括主觀評價，聽眾調查和客觀音質測量。

五. 圍蔽空間里的聲學現象

有音質要求的廳堂，可分為以下三類：

1）供語言通信2）供音樂演奏用3）多用途廳堂——要兼顧語言和音樂的要求，一般采用比較折衷的解決方案，權衡語言和音樂兩方面使用要求的主次。

第二節  供語言通信的廳堂音質設計

一、語言聲的主觀評價和客觀參量

對于以語言聲為主的廳堂，在音質設計和主觀評價時，主要考慮以下因素：

1.語言聲的特征

漢語是單音節的語言，一個字是一個音節，每個音節由元音和輔音組成。元音比輔音容易辨別 。

2.語言的音質主觀屬性

主  觀  屬  性		對  應  詞
名   稱	主  觀  評  價	聲學術語
1.響度	響度合適         響度不夠、聲音太輕	響度
2.清晰度、可懂度	聽得清             聽不清	清晰度、可懂度
3.宏亮感	聲音宏亮         干澀	豐滿度
4.講話者自我感	不費勁             費勁	反應及時性
5.回聲	沒有回聲          有回聲	回聲干擾
6.噪聲	安靜                  太吵	噪聲干擾

3.語言清晰度

語言聽聞條件的主要評定指標之一，是對語言能夠聽清的程度。

影響語言清晰度的因素主要有下列幾點：

1）響度2）混響時間3）反射聲——室內反射聲的分布對語言清晰度有比較重要的影響。在音質設計時，要設法消除延時較長的強反射聲。4）背景噪聲5）近次反射聲能與總的聲能之比。

一般認為，在直達聲后50ms以內到達的所有反射聲，對聽音起有利作用，這些反射聲可提高響度和清晰度。

二、考慮聽者與聲源的距離

演講者的口語聲隨距離的增加而不斷衰減。

改變聲音衰減程度的措施：

1.適當裝置反射板

2.設法縮短講臺（聲源）至最后排席位的距離：

a.選取較經濟的席位寬度；

b.選取較經濟的席位排距；

c.在符合疏散安全要求的前提下，經濟地設置廳堂的走道；

d.選取聽眾席區域的較佳分布形狀；

e.設置挑臺等。

三、考慮聲源的方向性

語言可懂度隨聽者與演講者的方向性關系而有所不同。

如果SA表示演講者正前方面對的聽眾距離，那么：

SA=15m，聽聞不費力；

SA=15-20m，良好的可懂度；

SA=20-25m，聽聞滿意；

SA=30m，不用擴聲系統聽聞距離的極限。

我們可以利用可懂度等值線，來設計聽眾席位合理布置方案。

四、考慮聽眾對直達聲的吸收

在水平布置作為的觀眾廳，由于對直達聲能的吸收隨著掠過的聽眾席位排數而增加，因此造成觀眾廳后部席位聽聞困難。如果把大廳地面設計成逐排或隔排升起的形狀，可減少聲音的掠射吸收。

五、設置有效的反射面

正確設置反射面，可以對直達聲的加強起重要作用。

設置反射板，應注意以下幾點：

1.反射板最好裝于（或懸掛在）大廳的頂棚下，以使反射聲能不致因掠過前部席位聽眾而被吸收。

2.反射板盡可能裝得低些，以使聽眾接收直達聲和反射聲之間的時差減到最小。

3.根據需要加強大廳后部聽眾區域聽音的要求，確定反射板的位置和傾斜角度。

4.反射板應有足夠的寬度，邊長不小于3m。

5.反射板應當是平面或接近于平面，吸聲系數應該很小。

在頂棚以下不同高度分塊設置反射板。

當大型廳堂頂棚較高時，設計中可以考慮在頂棚下面水平或呈一定角度地懸掛反射板，其高度比頂棚低，但仍在聲源上方。

考慮到廳堂建筑藝術造型的需要，也可以把反射板設計成曲面，但來自凸曲面的反射聲，比來自平反射面和凹反射面的反射聲弱。

六、擴聲系統的選用

1.擴聲系統的組成:

擴聲系統包括三種基本設備：傳聲器（話筒），功率放大器（功放）用于擴聲，揚聲器（音箱）用以發聲。

2.揚聲器系統的布置

揚聲系統的布置應根據廳堂的使用性質及內容的大小來確定，通常可以分為集中式布置，立體聲布置和分散式布置三種。

1）集中式布置

把揚聲器系統集中布置在觀眾席前方靠近自然聲源處，如劇場，報告廳的臺口上方或兩側。

2）分散式布置

當大廳頂棚的高度較低而場地面積較大時，集中式布置的揚聲器所產生的聲束難以覆蓋所有觀眾席。這時，可把揚聲器分區布置在頂棚或側墻上。分別照射一部分觀眾席。

3）立體聲布置

在舞臺上及大廳各個界面裝置兩路或幾路揚聲器。

 七、避免出現聲影區、回聲

1.避免出現聲影區

聲影區：由于遮擋使近次反射聲不能到達的區域。如觀眾廳內的挑臺。聲影的產生使大廳聲場分布不均勻。解決方法：在舞臺口上方設置較低的、呈一定角度的放射板，將有助于改善聲影區席位的聽聞條件。

2.防止產生回聲

回聲的產生是個非常復雜的問題，在實際的設計工作中，須對所設計的大廳是否有出現回聲的可能性進行檢查，方法是：利用聲線法檢查反射聲與直達聲的聲程差是否超過23m(即延遲是夠超過1/15s）

觀眾廳最易產生回聲的部位是后墻（包括挑臺上后墻）、與后墻相接的天花，以及跳臺的前沿等。如后墻是曲面，更會由于反射聲的聚集加強回聲的強度。

在有回聲的部位處理措施：   

1）作吸聲處理；

2）作擴散處理；

3）應改變其傾斜角度，使反射聲落入近處的觀眾席；

4）吸聲處理最好與擴散處理并用，并應當與大廳的混響設計一起考慮。

 八、選擇適當的混響時間

1.選擇較佳混響時間及其頻率特性

不同使用要求的大廳，有不同的混響時間的較佳值。推薦的較佳混響時間是通過對已有大廳的實測、統計歸納得到的。  

高頻混響時間應當盡可能與中頻一致，而中頻以下可以保持與中頻一致，或者隨著頻率的降低適當延長，這取決于大廳的用途。音樂演出用大廳應有的較長的混響時間，同時希望低頻比中頻略長，在125Hz附近可以達到中頻500Hz的1.1－1.25倍，甚至1.45 倍。但對于以語言聽聞為主的大廳，應用較平直的混響時間頻率特性。混響時間應當較短，以保證廳內的清晰度。 

2.控制大廳容積

在大廳的音質設計中，首先要根據廳的用途和規模確定其容積，廳堂容積對音質的影響很大。     《劇院、電影院和多用途廳堂聲學設計規范》中規定各類廳堂每座容積限值為：

歌舞劇院：5-6m3    話劇院：4-4.5m3     戲曲劇院：3.5-4m3

電影院：3.5-5.5m3   多用途廳堂：3.5-5m3

九、排除噪聲干擾

背景噪聲和侵擾噪聲都可能干擾聽聞。

背景噪聲：伴隨圍蔽空間使用所發出的噪聲，例如：聽眾腳步聲、翻動座椅聲、門的砰擊聲等。由使用者發出的噪聲，主要由使用者自己控制。我們也可以設法降低這種噪聲，例如在可翻動的席位、小的寫字板上安裝橡皮止動器。

侵擾噪聲：由外界透過建筑圍護結構傳入室內的噪聲，不僅會掩蔽語言聲，甚至使語言的清晰度大為降低。這一類噪聲除了交通道路噪聲外，還包括：來自門廳、走廊、過道、樓梯間、設備間等噪聲，因此在這一類輔助用房中我們要進行嚴格的噪聲控制設計。      

第三節  供音樂欣賞用的廳堂音質設計

一、音樂的物理特性

從物理特性分析，音樂（包括聲樂）和語言有下述差別：

（1）音樂的頻率范圍比語言要寬得多，大約從40Hz到15000Hz；各種樂器也有較大的差別；

（2）音樂的泛音（諧波）成分和結構比語言復雜，音色也豐富得多；

（3）音樂的節奏變化也比語言大得多；

（4）樂器產生的聲功率一般比講話大，演唱時能產生較大聲功率；

（5）音樂的音量動態范圍比語言大，通常有50dB左右，交響樂的動態范圍則更大，有時可達70dB。

二、欣賞音樂的主觀要求和客觀評價量

對于欣賞音樂很難導出客觀的評價標準，因為在人們的反映中包括了數值的判斷和情感兩個方面。

（一）音樂聲音質主觀評價

關于音樂聲的主觀評價流行許多術語：豐滿，活躍，溫暖，干澀，沉寂，親切，清晰，平衡，空間感和環繞感等。

1.豐滿度：各界面的反射聲對直達聲所起的增強和烘托作用，缺乏反射聲的音質環境稱為干澀和沉寂。有時把低頻反射聲豐富的音質稱為有溫暖感，而把中高頻反射聲豐富的音質稱為具有活躍度。

 2.音樂的清晰度：可分為橫向清晰度和縱向清晰度，前者指相距音符的分離與可辨析的程度，即能聽清急速連貫演奏樂段的旋律。后者指同時演奏的各聲部音符的可辨析的程度。即音樂的透明度和層次感。

 3.音樂的平衡感：低，中，高音部分的平衡與協調，即自然音色不失真，不畸變。

 4.音樂的空間感：含義較廣，可包括聲源的輪廓感，立體感，以及聲源的橫向拓寬感和縱向延伸感。還包括音樂的環繞感。

 5.音質的親切感：仿佛處身于尺度較小的廳堂中的聽音感覺。即對廳堂大小的聽覺印象。

 一般認為好的音質應該具有四個方面的特征:

1.在豐滿度與清晰度之間具有恰當的平衡

2.具有合適的響度

3.具有一定的空間感

4.具有良好的音色。即低，中，高頻各聲部取得良好的平衡。音色不畸變，不失真。

（二）音樂聲音質客觀評價量

1.早期衰減時間：聲源停止發聲后，室內聲場衰變過程早期部分從0dB到-10dB衰變曲線斜率所確定的混響時間。

2.明晰度：直達聲到達之后80ms內到達的早期反射聲能與在此后到達的后期發射聲能之比。早期反射聲能越高，明晰度就越高，對清晰度越有利。

3.圍蔽感：指80ms以內到達的側向聲能與80ms內到達的總聲能之比。這個比值關系到欣賞音樂所感受的空間效果。

4.總聲壓級：即聲音的強度，與人們判斷的響度有關。在聲源功率一定的情況下，增大聲壓級需要獲得更多的反射聲。 

三、音樂廳設計應考慮的基本方面

（一）音樂廳的規模、容積和形狀

1. 廳堂容積的確定（在大廳的音質設計中，首先要根據廳的用途和規模確定其容積）廳堂容積對音質的影響很大 

（1）廳堂容積正比于混響時間。

（2）廳堂容積影響到廳堂的響度。      

2.音樂廳的形狀

當體積確定時，廳堂的體型對直達聲的傳播以及反射聲的數量、方向、到達的時間和空間的分布都具有重要的影響。因此體型設計是音質設計的主要內容。

體型設計時應遵循以下幾個基本原則 ：

1.充分利用聲源的直達聲；

2.爭取和控制早期反射聲；

3.進行適當的擴散處理；

4.防止聲學缺陷的產生。

（二）早期反射設計

早期反射聲：聲源停止發聲后，直達聲到達后特定的一段時間內到達的反射聲，我們稱之為早期反射聲。      

早期反射聲可提高直達聲的強度、清晰度和聲場的親切感。側向早期反射聲還可以增強空間感 。

矩形平面的大廳：結構簡單，能讓絕大多數觀眾席有良好的視角，側墻能提供覆蓋面較大且均勻的反射聲，當跨度較小時，反射聲延時較短，有利于音樂的演出，這也是某些古典音樂廳音質優良的原因。

（三）挑臺設計

1. 控制眺臺口的高度和出挑深度       

a.為了不影響挑臺下聽眾對音樂的感受，建議挑臺的出挑深度不超過其開口高度，即D≤H。     

b.控制眺臺下末排座位的豎直方向視角，該角度要保證末排觀眾能看到完整場景，最好能達到60度。

2.將眺臺下的頂棚設計成有利于增加眺臺下坐席的早期反射聲的形式。

措施：將眺臺下面頂棚做成向后傾斜的形式，或將后墻局部傾斜。

3.挑臺欄板的聲學處理

挑臺欄板處理不當，會導致一些音質缺陷，如回聲、聲聚焦等。方法有二：一是采用強吸聲處理，可以達到控制廳內的混響時間的目的；二是采用擴散形式，來增強挑臺下坐席的聲級，兩種辦法的適用場合不一樣，要視具體情況選擇，就以演出音樂為主的廳堂，混響時間要求長，需要增強聲場的擴散，控制聲吸收，宜選用后者。

（四）為演奏者的設計

1.音樂罩的設置

如果有舞臺空間，則需設置音樂罩，并使音樂罩所包圍的空間稱為觀眾廳空間的組成部分。音樂罩的材料應比較堅硬，材料的面密度需有20kg/m2。     

舞臺音樂罩是隔離舞臺空間、滿足自然聲演奏要求圍檔結構的總稱。其形式多種多樣，分類方法有多種。最基本的方法是按音樂罩的閉合程度分，可分為閉合型與敞開型兩種。

1.閉合式音樂罩多用于體積大，混響時間較長的廳堂中。閉合式音樂罩將舞臺多余空間完全隔開，出發點是把全部自然聲能輸送給觀眾廳，可有效的提高廳內的混響時間與響度。其缺點：一是在演出大型交響樂時，打擊樂、銅管樂聲級過高，掩蓋聲級低的弦樂，甚至管樂的演奏聲。致使樂隊演奏失去平衡，影響整體性；二是其設備比較笨重。 

2.敞開式音樂罩適合于體積小，混響時間偏短的劇院。這種類型的音樂罩使用靈活、輕便。處理得當可有效的降低在大型交響樂演出時打擊樂、銅管樂的聲級。其缺點是有部分自然聲能逸散到舞臺空間，不能充分利用自然聲能，對延長觀眾廳混響時間起不到多大作用；另外由于頂板或后壁懸掛在吊桿上，占用了一部分桿，管理不當可能導致安全隱患。

3.演奏臺外露時，要考慮將附近的墻面設計得向下傾斜，以便將反射聲有效地投向演奏臺。如果演奏臺上部頂棚很高，則需在其上部6-8m處懸掛排列的反射板。

第四節  多用途廳堂音質設計

一、可變的大廳容積

可調大廳容積的方法就是通過調節觀眾廳的容積來提升或降低混響時間。原理上它比通過改變吸聲量來調節混響時間更為恰當，因為容積改變后，不僅混響時間有變化，而且混響過程的細節，如后期反射聲的密度、連續混響響度等有明顯的改變。

1.活動隔斷方式

通過活動隔斷將大廳分隔成幾個可以單獨使用的小廳，從而達到改變容積的目的，隔斷必須有良好的隔聲性能。

2.升降吊頂方式

利用升降頂棚來調節容積，以適應多功能的使用。其結構復雜，造價高，而且還會帶來工程上的問題，如燈光馬道及機械通風要適應不同頂棚高度時的運作。

二、可調的聲吸收

可調吸聲就是利用附加吸聲來降低混響時間，以增加音樂的透明度或語言的清晰度，以適應多種功能的使用。此方法具有設計及施工方便，工程造價低等特點。當前，我國的多功能劇院在可變聲學條件設計時大多采用這種方法。常用的可調吸聲的形式有六種，應根據投資、功能組合、廳內界面狀況及結合裝修要求進行選擇。

1.簾幕式

通過簾幕的展開和閉合，改變界面的聲吸收，達到調節廳內混響的目的，具有結構簡單、裝飾性好、投資較少、實用性強等特點。簾幕的吸聲效果與簾幕本身的材料性質、褶皺率以及簾幕后的空腔厚度有關。        在工程中常用的做法是將可調節的簾幕隱藏在透聲的飾面結構后（如木格柵），這樣既不影響裝修效果又可以滿足滿足混響調節的要求。飾面結構的透空率應大于50％，另外為保證其可調幅度，需設置一個儲簾盒，使得簾幕收起后能儲藏在一個封閉的空間內，不暴露在大廳內。

2.旋轉式

通過旋轉圓柱體（半圓吸聲，另半圓反射）、三角體（三個面具有不同的吸聲性能）、平板體（一面吸聲，另一面反射）改變吸聲狀況，從而達到調節混響時間的目的。這種方式不僅調幅大，而且可使各頻段有相近的調幅（特別是圓柱體，三角體），另外還便于控制；不足之處在于占空間較大。 

3.翻板式

翻板式即板的一側為反射面，另一側為吸聲面，且翻開的固定部分可作控制低頻的吸聲結構，通過開關“門”的方式調節廳內的混響時間。這種方式簡單有效，但是占廳內空間較大。 

4.百葉式

在界面的吸聲構造部位，用活動的百葉飾面，通過開關百葉，達到調節混響時間的目的。構造設計合理時可獲得較大的調幅，但百葉要有一定的面密度，以減少低頻的吸收，保證低頻的調幅。 

5.升降式

在觀眾廳的頂板上設置可升降的吸聲體或簾幕調節廳內的聲吸收，從而達到控制混響的目的。這種方式可能占最少的處理面積，獲得相當大的吸聲量，但是低頻調節能力較差。 

6.空腔式

在強吸聲的盒體外，設置能開啟、關閉的蓋，起到改變界面吸聲的作用。這種形式，可使低頻有較大的調幅，便于智能化控制，但精密度要求高。 

三、可改變的反射和擴散

在廳堂的頂棚和墻面設置一些可以轉動的聲學裝置，某些面可做成反射面，或擴散面，或吸聲面，原理和可調的聲吸收裝置一樣。

四、設置與大廳在聲學上耦合的混響室

聲耦合：兩室聲學上相通可以交換聲能的情況。

這種方法是利用與大廳相連的耦合混響空間來改變大廳的混響過程。大廳與與之相連空間的耦合可以通過閘門來調節。閘門完全關上時，只有大廳本身的混響；打開閘門則可以使兩個空間有不同程度的耦合，讓附屬耦合空間的較長混響時間“反饋”進大廳。

第五節  混響時間的設計計算

一、混響時間的計算

混響設計是室內音質設計的一項重要內容，它的任務是使室內具有和使用要求相適用的混響時間及其頻率特性。這項工作一般是在大廳的形狀基本確定、容積和表面積能夠計算時開始進行。 

1.具體內容：

1）確定適合于使用要求的較佳混響時間及其頻率特性

2）混響時間的計算 

3）室內裝修材料的選擇與布置

2.混響時間計算的步驟如下：

⑴根據設計完成的體型，求出大廳的容積V和內表面積S。

⑵根據大廳使用要求，參照實驗總結所給出的混響時間及其頻率特性的設計值。

⑶根據混響時間計算公式求出大廳的平均吸聲系數。

⑷計算大廳內總吸聲量A（㎡）及各部分的吸聲量，A＝Sā。

⑸查閱材料及構造的吸聲系數數據，從中選擇適當的材料及構造，確定各自的面積，使廳內各界面的總吸聲量符合上式。一般常需反復選擇、調整，才能達到要求。 

3.混響時間的計算

某市一座多用途廳堂，容納觀眾1000人。大廳容積為4300m3，內表面積為2430m2。選擇的混響時間指標，要求在頻率為125-4000Hz范圍都是1.1s。

二、混響時間計算的準確性

1.推導賽賓公式所根據的假設，與實際存在的條件并不吻合；

2.當廳堂內總吸聲量較大時，賽賓公式計算混響時間不準確；

3.混響時間除了取決于房間的容積和總吸收量外，還受到圍蔽空間的形狀和吸聲材料的位置的影響；

4.資料上給定的材料吸聲系數一般都是根據標準的測試方法測量的結果，但實際情況不可能完全符合所有的條件。