建筑声环境知识.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/1/3,#,2024/12/29 周日,1,在以听闻为主要功能的建筑，如音乐厅、剧场、电影院、录音室、演播室等，音质设计往往成为建筑设计的决定性因素。,创造适合于听闻或录音的声学条件，就是室内音质设计的任务。,室内音质设计应当在建筑物的计划阶段就开始，并贯穿整个设计过程。在施工过程中，还必须作必要的测试、修改、调整，直到达到预期的目标。,2024/12/29 周日,2,音质设计好坏的最后评价标准是听众,(,包括演讲者或演唱、演奏者,),。,音质设计是找出与这些主观感受相对应的客观指标,(,物理参数,),。通过设计使得到的客观指标符合良好的音质的要求。,第一节 室内音质评价标准,2024/12/29 周日,3,一、主观评价标准,1,、量的因素：又称“音量感”或“力度”。,评价指标主要是：响度与丰满度。,响度,-,就是人们感受到的声音的大小。足够的响度是室内具有良好音质的基本条件。,语言：要求有,6080,方；音乐：要求,50100,方，或者更大范围。,丰满度（混响感）：人们在室内听闻感到声音有“余音”，声音比在室外丰满、有力。,响度 声压级；丰满度 混响时间,2024/12/29 周日,4,2,、质的因素：主要指对声源音色的保持合美化。,保持声源固有的音色不致于由于室内声学条件产生失真,是质的基本评价标准。此外,特别对于音乐要求对音色进行适当的美化。,“,温暖,”,、,“,明亮,”,、,“,华丽,”,混响时间的频率特性以,及早期衰减的频率特性,2024/12/29 周日,5,3,、空间因素：指室内的声学条件给予听者的一种空间感觉。,“,方向感,”,“,距离感,”,“,亲切感,”,“,围绕感,”,反射声的强度,反射声的时间分布,反射声的空间分布,2024/12/29 周日,6,清晰度：,正确听到的音节数,音节清晰度,=100%,发出的全部音节数,可懂度：听懂讲话的程度。,由于语言是有连贯的意思，往往不必听清所有音节，即可完全听懂讲话。,可懂度是语言用大厅的主要评价指标,.,它是室内音质的综合结果。,2024/12/29 周日,7,2024/12/29 周日,8,4,、没有回声等声学缺陷。,回声是延时较长的强反射声，它妨碍正常的听闻，在室内音质设计中应当注意避免和消除。,2024/12/29 周日,9,二、客观指标,1,、声压级和混响时间,各个频率的声压级与该频率声音的响度相对应；混响时间则与室内的混响感、温暖感有对应关系；混响时间的频率特性（各个频率的混响时间）还与主观评价中的质的因素有密切的关系。,2024/12/29 周日,10,为保持声源的音色不致失真，各个频率的混响时间应当尽量接近。感到声音,“,温暖,”,是低频混响时间较长的结果，而,“,华丽,”,、,“,明亮,”,则要求有足够长的高频混响时间。,2024/12/29 周日,11,2,、,反射声的时间与空间分布,首先到达听者的是直达声，以后是各次反射声。由于各个反射声走过的路程各不相同，到达的时间也就各不相同，它们在时间轴上形成一个序列。,2024/12/29 周日,12,2024/12/29 周日,13,直达声以后,35,50ms,以内到达的反射声有加强直达声的作用（提高响度）；同时，听者对声源的方向感觉仍取决与直达声到来的方向。这样的反射声叫,近次反射声,。对于音乐，近次反射声的时间范围可扩大到直达声后,80ms,。,时间分布,2024/12/29 周日,14,混响声（近次反射声以后到达的反射声,)-,则起到降低清晰度的作用；适量时则有助于美化音乐音质。,“,回声图,”,：用脉冲测量法得到的反射声序列。,听者听到的声音,=,直达声,+,近次反射声,+,混响声,2024/12/29 周日,15,2024/12/29 周日,16,D,的意义：是直达声及其以后,50ms,以内到达的声能与全部声能之比。,D,值高对清晰度有利。,清晰度指标,D:,2024/12/29 周日,17,对于音乐信号有一个明晰度的指标。明晰度,C(clarity),“,亲切感,”,要求在直达声之后,20,35ms,之间内有较强的反射声。,2024/12/29 周日,18,空间分布：,混响声可以看作是向听众作无规入射的，但近次反射声则各自有一定的方向，它与房间的形状、比例等密切相关。,近次反射声不仅在时间分布上与音质有关，而且在方向分布上也与音质有密切关系。前方,-,亲切感；侧向,-,围绕感。,2024/12/29 周日,19,与侧向反射声有关的指标-房间响应(RR)。,有人用听者左右耳接收的信号的相关程度来表征由于侧向反射产生的围绕感。-两耳互相关函数（IACC)。,总之，在厅堂音质设计中，应根据房间的具体使用功能要求（语言、音乐、综合)等，做到充分利用,直达声,，合理地布置,前次反射声,，正确地控制,混响时间,及其,频率特性,，注意避免和消除,声缺陷,与,噪声影响,，便可达到一定的主观听音要求。,2024/12/29 周日,20,音质设计应遵循的几个原则,:,（,1,）防止外部的噪声及振动传入室内，使室内的背景噪声足够低；,（,2,）使室内各处都具有足够的响度；,（,3,）安排足够的近次反射声；,（,4,）使室内具有与使用功能目的相适应的混响时间；,（,5,）防止出现回声、多重回声等声学缺陷。,由于大厅的用途不同，音质的要求也不同，音质设计的重点也不同。,第二节 厅堂容积的确定,2024/12/29 周日,21,一、大厅容积的确定,确定容积（建筑设计）,-,根据大厅的用途、规模、音质、经济、建筑艺术及功能要求。,确定大厅容积（音质设计）,-,应使之保证厅内有,足够的响度,和,适当的混响时间,。,2024/12/29 周日,22,1,、保证厅内有足够的响度,自然声的声功率是有限的，厅的容积越大，声能密度越低，声压级越低，也就是响度越低。,2024/12/29 周日,23,房间的混响时间与容积成正比，与室内的吸声量成反比。在室内的总吸声量中，观众的吸声量所占的比例最大，一般在一半左右。,每座容积,-,每个观众所占的室容积：,V/n,。,V,为室容积，,m,3,；,n,为观众席数。,为了获得适当的混响时间，不同大厅有不同的适当的每座容积。,2,、保证厅内具有适当的混响时间,2024/12/29 周日,24,在厅的规模确定后，即可用适当的每座容积估算出为获得适当的混响时间所需的厅的容积：,V=(V/n)n,，从而确定大厅的大致尺寸。,2024/12/29 周日,25,大厅的体型设计直接关系到厅内反射声的时间和空间构成。它又与厅的建筑艺术、厅的各种功能要求密切相关。,大厅的体型设计的原则和方法如下：,第三节 厅堂的体形设计,2024/12/29 周日,26,1,、体型设计方法：几何声学方法,-,声线法、虚声源法。,2024/12/29 周日,27,2,、体型设计原则,（,1,）保证直达声能够到达每个听众,主要是防止前面的观众对后面观众的遮挡和掠射吸收。地面的升起一般是根据视线要求计算得到的。,2024/12/29 周日,28,（,2,）保证前次反射声的分布,不同的延时反射声对音质有不同的作用。,一次反射声的延迟时间,:t=(R,1,+R,2,D)/0.34,2024/12/29 周日,29,平面形状,2024/12/29 周日,30,2024/12/29 周日,31,2024/12/29 周日,32,2024/12/29 周日,33,断面形状,断面设计的主要对象是天花。,天花设计的原则：,a.,厅的前部天花：使第一次反射声均匀分布于观众席。为此可将天花设计成从台口上缘逐渐升高的折面或曲面。,b.,厅的中部以后天花：可设计成向观众席及侧墙反射的扩散面。,2024/12/29 周日,34,2024/12/29 周日,35,2024/12/29 周日,36,侧墙：,大厅中一般都是垂直的，可以使内侧墙略向内倾，则可以大面积提供一次反射声，或在侧墙上布置纵向为楔型的起伏。,在横向很宽的大厅，可将靠近侧墙的座位抬高，利用下面的矮墙向厅的中部提供一次反射声。,2024/12/29 周日,37,2024/12/29 周日,38,2024/12/29 周日,39,挑台：挑台下空间不可进深过大。挑台下天花应尽可能向后倾斜。挑台前沿的栏板，有可能形成回声，应将其形状作成扩散反射的。,2024/12/29 周日,40,有时扩散面可以设计成有一定规则的起伏、或者平面的墙上安装起伏的扩散体。它们的尺寸关系可由下式估算：,2f,a/c 4,或,b/a 0.15,2,a/,4,a-,扩散体宽度，,m,；,b-,扩散体凸出高度，,m,；,g-,扩散体间距，,m,；,c-,空气中声速，,m/s;,f-,声波的频率，,Hz;,-,声波的波长，,m,。,2024/12/29 周日,41,2024/12/29 周日,42,（,3,）防止回声及其他声学缺陷,回声最容易产生的部位是后墙、与后墙相接的天花，以及挑台栏杆的前沿。应适当改变其倾斜角度，或者作吸声、扩散处理。,多重回声是在特定界面之间产生的多次反复反射。,声聚焦：是由凹曲面的反射性天花或墙面造成的。反射声集中于形成焦点的位置附近。,声影区：由于遮挡使近次反射声不能到达的区域。如挑台下空间。,2024/12/29 周日,43,2024/12/29 周日,44,2024/12/29 周日,45,2024/12/29 周日,46,2024/12/29 周日,47,扩散处理就是用起伏的表面或吸声与反射材料交错布置的方法，使反射声发生散乱。它不仅用于消除回声和声聚焦，而且可以提高整个大厅的声场扩散程度，增加大厅内声能分布的均匀性。,扩散处理一般布置在第一次反射声的反射面以外的各面，如侧墙与天花的中、后部、后墙等。,只有扩散体的尺寸与要扩散的声波波长相当时，才有扩散效果。,（,4,）采取适当的扩散处理,2024/12/29 周日,48,（,5,）舞台反射板,2024/12/29 周日,49,第四节 室内的混响设计,具体内容是：,（,1,）确定适合使用要求的混响时间及其频率特性；,（,2,）混响时间的计算；,（,3,）室内装修材料的选择和布置,2024/12/29 周日,50,不同使用要求的大厅，有不同的混响时间最佳值。这个最佳值又是大厅容积的函数，即同样用途的大厅，容积越大，最佳混响时间越长。推荐的最佳混响时间是通过对已有大厅的实测、统计归纳得到的。,常用的,500Hz,最佳混响时间推荐值,见下页。在得到,500Hz,的最佳混响时间值以后，还要确定全频带上各个频率的混响时间，即,混响时间频率特性曲线,。,1,、最佳混响时间及其频率特性的确定,类 型：音乐 语言,混响时间：长 短,低频混响：提升 平直,2024/12/29 周日,51,2024/12/29 周日,52,2024/12/29 周日,53,2,、混响计算,（,1,）根据设计完成的体型，求出厅的容积,V,和表面积,S,。,（,2,）根据厅的要求，确定混响时间及其频率特性的设计值。,（,3,）根据混响时间计算公式求出大厅的平均吸声系数。一般采用的混响时间计算公式为：,2024/12/29 周日,54,（,4,）计算大厅内总吸声量,A=S,及各部分吸声量,它由两部分组成：,a.,人和家具的吸声量,A,j,；,b.,厅内所有界面的吸声量,S,i,i,。,A=S,i,i,A,j,（,5,）查阅材料及构造的吸声系数，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。,以上计算是在,1254kHz,的,6,个频段进行。,2024/12/29 周日,55,2024/12/29 周日,56,2024/12/29 周日,57,2,、室内装修材料的选择和布置,要结合建筑艺术处理的要求,同时充分了解各种材料和构造的吸声特性，对低频、中频、高频的各种吸声材料和结构应搭配使用，已取得比较理想的频率特性。,混响计算所用的吸声系数，应采用混响室法吸声系数。,2024/12/29 周日,58,关于各种材料及构造的布置位置，对于观众厅，舞台口周围的墙面、天花应当主要布置反射材料，以保证向观众厅提供近次反射声；吸声系数较大的材料和构造，应尽量布置于厅的侧墙中部、上部，以及后墙等可能产生回声的部位。,2024/12/29 周日,59,一、电声系统的种类和用途,1,、广播通信系统,信号的发出与接收不在一个空间。,2,、扩声系统,传声器和扬声器在同一个空间。有“声反馈”问题。,3,、重放系统,将录制的声音信号经还音、放大后由扬声器发出。,第五节 室内电声设计,2024/12/29 周日,60,二、扩声和重放系统,主要是作为礼堂、剧场的扩声和重放系统。,1,、基本构成,传声器 前置放大器 功率放大器 扬声器,2024/12/29 周日,61,2,、电声元件,（,1,）传声器,传声器是把声信号转变为相应的电信号的换能器。,种类：动圈式、电容式、铝带式和驻极体电容式等。,特性指标：灵敏度、频率特性和指向性（无指向性、心形、双,(8,字形）指向性）。,2024/12/29 周日,62,（,2,）扬声器,-,是把电信号转换成机械振动并辐射声功率的换能器。,类型：直射式扬声器（纸盆扬声器）、喇叭式扬声器（号筒式扬声器，又称“高音喇叭”）,技术特性：频率响应、指向性。,声柱（面）与扬声器组合。,2024/12/29 周日,63,2024/12/29 周日,64,2024/12/29 周日,65,2024/12/29 周日,66,2024/12/29 周日,67,2024/12/29 周日,68,3,、声反馈控制,控制声反馈是扩声设计的首要问题。,扩声系统的传声器接受的声音有三种：,演讲者或演员乐器声（一次声源）；,扬声器发出的重放声；,室内墙面、天花等的反射声。,系统反馈声,2024/12/29 周日,69,控制声反馈措施：,使传声器接收的一次声源的声音尽量大,传声器靠近演讲者或演员；,尽量减少由扬声器传入传声器的声音,扬声器尽量远离传声器,;,采用指向性强的扬声器或扬声器组,;,或采用指向性强的传声器。,减少返回传声器的室内反射声。室内短混响时间；,选用频率响应曲线平直的电声设备；,使用“反馈抑制器”。,2024/12/29 周日,70,布置的要求：,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好；“视”与“听”方向一致；,控制声反馈和避免产生回声干扰。,布置方式：集中式、分散式、集中分散并用式。,三、扬声器的布置方式与建筑处理,2024/12/29 周日,71,1,、集中式,2024/12/29 周日,72,2,、分散式,2024/12/29 周日,73,3,、集中分散并用式（厅规模大、“拉声像“、效果声、人工混响声）,2024/12/29 周日,74,4,、扬声器的安装和室内建筑处理,扬声器的安装与设置不应妨碍扬声器性能的发挥；,扬声器的安装位置与朝向应当严格按照电声设计的要求；,扬声器尽量离开界面安装，在界面后时，应留有足够的开口，若设置格栅，开口率不能小于,80%,。,2024/12/29 周日,75,四、监听与扩声控制室的设计,2024/12/29 周日,76,2024/12/29 周日,77,各类建筑的音质要求各不相同，设计中要解决的主要问题也不一样，应当根据音质设计的基本原则和方法，结合实际，灵活处理。,应当把整个建筑物作为一个整体，进行声环境的设计。,第六节 各类建筑的音质设计,2024/12/29 周日,78,一、音乐厅,-,是为交响乐、室内乐、声乐、器乐等音乐演出的专用大厅。,演奏席与观众席在同一空间，演出大多靠自然声。,2024/12/29 周日,79,2024/12/29 周日,80,2024/12/29 周日,81,2024/12/29 周日,82,2024/12/29 周日,83,-,有歌剧院、戏剧院、话剧院等。,有单独的舞台空间、以镜框式台口与观众厅相连，一般有乐池。,二、剧院,2024/12/29 周日,84,2024/12/29 周日,85,2024/12/29 周日,86,现代剧场：柏林，德意志歌剧院，,1961,年，,1885,座,2024/12/29 周日,87,2024/12/29 周日,88,普通电影院、宽银幕立体声电影院。,35mm,电影院中，观众听到的是位于银幕后扬声器发出的影片录音的重放声。影片在录音时已经加入了声音效果。它要求电影院大厅能够重现这些效果。,70mm,的宽银幕立体声电影院，在观众厅的侧墙面和后墙面上以及天花上还布置有扬声器以形成,“,环绕声,”,的效果。,三、电影院,2024/12/29 周日,89,2024/12/29 周日,90,一般称为,“,影剧院,”,或,“,礼堂,”,，其用途从举行会议、放映电影，进行戏曲、歌舞音乐演出等。大厅形式与剧场大体相同，都有舞台和观众厅两个空间。,音质设计应当以适于电声扩声为主要原则，即短混响。还可设置可变混响装置。,四、多功能大厅,2024/12/29 周日,91,2024/12/29 周日,92,主要音质要求是满足语言清晰度。大型教室还应注意适当设置反射表面，以充分利用一次反射声，保证室内有足够的声级。,五、教室、讲堂,2024/12/29 周日,93,2024/12/29 周日,94,2024/12/29 周日,95,六、体育馆,2024/12/29 周日,96,七、录音室、广播室、演播室,2024/12/29 周日,97,2024/12/29 周日,98,2024/12/29 周日,99,2024/12/29 周日,100,2024/12/29 周日,101,2024/12/29 周日,102,2024/12/29 周日,103,1,、混响室：,2,、消声室：,3,、隔声室,八、声学实验室,2024/12/29 周日,104,2024/12/29 周日,105,