音樂廳等聲學設計中的注意細節

首頁資訊中心技術資訊

音樂廳等聲學設計中的注意細節

文章出處：技術資訊網責任編輯admin 閱讀量：發表時間：2020-08-12 13:29

音樂廳聲學設計的重要工作就是聲場設計。對于工程的最終質量來說，聲場設計也是一個關鍵點。因為聲場設計的目的在于利用科學的計算做指導，為音響設備建造一個理想的擴聲空間，將設備的性能充分地發揮。為了規范地按照步驟進行專業音響的工程工作，杜絕任何不合理因素，以便為下面的其它設計作出指導，有必要全面地進行聲場的設計。
一、隔聲處理
這是聲場設計的第一步，也是許多技術人員容易忽略的步驟。
隔聲的目的就是在特定的工程區域內創造一個不受外界影響也不影響外界的安靜聲場。它包括與外界的隔聲，擴聲房間之間的隔聲；隔聲的部位有墻壁、門窗與天花板。
與外界的隔聲
這項工作的任務就是不讓外界的噪音傳入室內，也不讓室內的聲音傳到外面。進行這項工作時，有必要對建筑設計施工單位進行該工程建筑結構隔聲情況的咨詢，進一步可以向環保部門了解有關的情況。
外界噪音傳入室內可以通過室內的總噪聲來控制，通常高等的實用音響工程要求在35-40dB以下；室內聲音傳到外界可以考察對外界的環境影響，按照環保部門的規定，一般不要高于平均值10-15dB為好。實際工程中需要處理的部位是墻壁、門窗和天花板幾個地方。

通常的廳堂與外界的隔墻多數都能滿足一般的音響工程，但是如果音響系統的聲壓級比較大，工作時間多在夜間，就應該讓建筑部門考慮增加墻壁厚度了。
門窗是隔聲的重要部位，往往一個小小的窗戶處理不當，就會造成隔聲失敗，一般要注意：
盡量不要讓門窗產生縫隙，遇到經常開關而室內外的聲音都比較大時，可以考慮設置聲隔離通道的結構，這就是它的示意圖。
盡量加大門窗結構和材料的厚度，有必要時可以使用皮革門和雙層玻璃窗。
如果隔聲效果需要更好，在門窗上懸掛厚重的窗簾和門簾是比較經濟可行的辦法。
天花板的隔聲
天花板的隔聲也不容忽視，特別是房頂不是混凝土結構，而是采用棚架結構時，天花板的聲泄露就比較嚴重，這時需要對天花板的材質和安裝質量提出比較高的要求，如果需要，可以考慮在天花板上增加隔層或在天花板上鋪設吸音棉的辦法來滿足隔聲的要求。
室內房間之間的隔聲
其次是室內房間之間的隔聲，它的任務就是讓房間之間在音響系統工作時互相間的干擾影響為最小。雖然各種標準和規定對這項指標沒有要求，但是卻對音響工程的質量有很大的影響。實際工程中需要處理的部位還有墻壁、門窗和天花板，不過處理的要求與前面有所不同。
一般室內一定厚度的混凝土或磚結構墻壁隔聲要求還是能夠滿足的，需要注意的就是額外增加的一些房間隔斷，它們一般都采用簡單的輕鋼龍骨填充一定量的防火吸音石棉的方法，這對于音響工程來說是絕對不夠的。遇到這種情況，就需要音響設計人員向建筑裝飾單位提出解決的方法，比如可以采用增加隔層的解決方法。但是對于大功率低音的隔離就非要采用厚重的磚墻來解決了。
門窗的隔聲
門窗的隔聲也不要忽視，特別是要注意門窗的制作質量，因為大量的聲音干擾都來源于質量欠佳的門窗的縫隙，當然，必要時也可以考慮采用懸掛窗簾和門簾的辦法來隔聲。
天花板的隔聲
天花板的隔聲在室內房間之間的隔聲上，反倒更為重要，比較常見的娛樂城房間布局示意圖可發現大廳的天花板上面的空間是和周圍包廂的頂部是相通的，這樣在大廳進行娛樂或演出時，一定會影響到包廂，這就一定要對天花板進行隔聲了。一般來講我們可以在大廳天花板和包廂頂上各增加一層吸音板的隔層，或者在天花板上覆蓋一定厚度的防火吸音礦棉來進行隔聲。
在多數實用的專業音響工程中，為了空調和通風的考慮，都要安裝一些設備，這些設備的工作噪音都會在一定程度上影響聲場的質量，所以在設計時要有針對地解決。
空調和通風設備最好選擇噪音低，工作穩定的產品，在安裝時盡量讓空調的壓縮機遠離門窗，通風機的功率較大噪音難以控制時，可以采用將通風機安裝在風道內的結構。

三、聲場均勻度的實現
聲場均勻度的指標要求在整個擴聲區域內，各處的平均聲壓值偏差要在很小的范圍內，一般要求在10-12dB以下，否則就會造成聲場不均勻，反映出來就是有的地方聲壓大，有的地方又較小，聽感非常不好。在實際的工程中可以在建筑裝飾結構和音響系統的布局方面來實現聲場的均勻性。
在建筑結構上，應該盡量避免擴聲區域出現較大的立柱，避免較大的凹形結構，在建筑裝飾上要盡量讓整個區域的裝飾結構和材料基本一致，特別是在資金有限的情況下，墻面采用水泥拉毛結構可以很好地實現聲場的均勻性，當然，如采用各種不同的擴散體，既省錢又能達到很好的效果。
在音響系統的布局上也可以在很大程度上解決聲場不均勻的問題，一般說來，狹長廳堂的擴聲一定要音箱的擴聲區域盡量沿長邊展開，空間較高的擴聲場合要盡量將音箱位置抬高，最好是略微向后場傾斜，如果是在空間和面積都較大的地方進行擴聲，就應該考慮將音箱集中懸掛成圓弧形，形成均勻的聲音擴散。
可見音響系統的布局也可以解決聲場不均的問題，如果聲場要求嚴格，還可以利用音箱廠家提供的聲場設計軟件進行模擬和修正，當然最好的辦法還是在建筑裝飾設計施工時就盡量使聲場均勻。
四、聲場缺陷的避免
在很多音響工程中都不同程度地存在各式各樣的聲場缺陷，有聲聚焦、聲振顫、聲反饋，還有聲音共振，這些問題都給聲場帶來了缺陷，而且這些缺陷引起的問題在實際的使用中很難解決。比如聲場出現的反饋和共振就有可能使系統無法正常工作。有效地解決它們，最好是在建筑裝飾設計施工的時候。
通常我們可以在下面的方面考慮：
盡量不要在擴聲區域設置大面積光面的凹形結構，包括屋頂和墻壁，尤其是舞臺上就更要忌諱了，如果迫不得已，可以在凹形面的前面懸掛厚重的簾布或放置物件，這樣聲聚焦不容易發生了。
盡量不要在聲壓較大的區域設置兩個平行的反射性強的墻面，尤其是擴聲區域狹長時更要注意，這樣可以有效地避免聲振顫。
一般只要聲場比較均勻，沒有聲聚焦的話，擴聲增益不大時聲音反饋不容易發生，另外我們還可以在系統的布局中利用均衡器和頻譜儀來修正，這樣實際使用中就更不會發生聲反饋了。
聲音的共振與裝飾工程的選材和施工有密切的關系，一定要避免在擴聲區域設置較大的空腔體，一定要求裝飾工藝合理，特別不要讓材料連接處松動，比如：石膏天花板如果不加膠墊就安裝在鋁質龍骨上時，擴聲聲壓一大，就容易發生共振，尤其是低頻信號的共振肯定經常發生。
五、聲顫動、聚焦、反饋的避免
對于聲顫動、聲聚焦、聲反饋帶來擴聲效果不佳的問題，一些人就只能籠統說音響效果不好，全部歸為設備的原因，這樣不太恰當，其實它們都應該屬于聲場的范疇、通常這些問題也不是時時都發生，所以在一般工程中往往不能引起足夠的重視，即使是發生了這些問題，許多人也意識不到這是聲場的不合理造成的，或者就是知道是聲場不合理，也沒有辦法解決。

以上現象，音響系統工作一般都還正常，但偶爾突然在現場能聽到有節奏的象脈沖一樣的“撲撲”聲或“嗡嗡”的聲音，通常在中低頻段的某一地方最易發生，在廳堂較大時這種聲音與直達聲相隔較長，讓人聽起來非常不舒服這就屬于聲顫動。
聲音在廳堂內相對平行墻壁間來回反射，而墻面的反射性又很強，聲能很難減弱，所以要求在裝飾的時候就隨時檢查廳內有沒有出現兩個反射性強的大面積平行面，有沒有出現太多的玻璃，不銹鋼結構，因為這些在裝飾單位看來很平常的事情，都有可能導致問題的發生。
聲聚焦發生的弧形面放一些大件的裝飾物品或懸掛幕布、窗簾等，以降低聲聚焦發生的可能性。
聲反饋的前期預防比較困難，而且設計時也不能準確預見反饋發生的頻點，但聲反饋的防止對實際應用又比較重要。
所以可以靠設計前期進行裝飾材料的選用時，就分析其在不同頻點的吸聲系數，并參照混響時間的計算來大致判斷，為施工和調試提供必要的參考，當然要想徹底地解決以上多方面的問題，光靠后期的設備調試來完善，一般要在工程完工后，用信號發生儀及頻譜儀對擴聲區域靛點進行檢測，利用設備的反復調試來彌補聲場的不足。
六、混響時間的計算
對于聲場設計而言，一般人能直觀理解，同時接觸較多的就是混響時間了，因為它是設計中最能控制的量化指標的重要性就在于：如果設計得當，合理的混響時間反映在聲場上就會使音響系統的表現非常出色，給人的感覺就是聲音飽滿圓潤，不拖沓，不干擾，可以說如果前面聲場設計的要求都能較好地得到滿足，混響時間又能控制得好的話，就能使音響效果增色不少，計算之前首先必須選擇一個合理的混響時間目標值，對于該值的選取一般都根據廳堂的體積和用途。
而在具體的取值上，多數設計人員偏向于將推薦的聲場混響時間再取得偏小些，理由是：聲場混響時間長了后無法調控，因此有人建議，讓廳堂自然聲越干越好，希望在調試和使用中，在系統中加入人工混響來達到混響的要求。
同時，近年來室內裝飾材料的日益更新，吸音系數較高的材料被廣泛應用，使得大量廳堂的混響時間普遍偏小，由此可以看出，這種設計原則的出發點和受客觀條件的影響都是不必懷疑的，但是要知道，聲場中的混響聲指的是聲源產生的自然混響聲，它是靠襯托直達聲來顯示其特殊性的，是聲場中的重要特性。而在系統使用時加入人工混響，等于把信號中的直達聲也一道另入了混響，這時再由音箱播放出來的聲音里，已經沒有了錄音師希望你聽到的直達聲，盡管錄制節目時通常都會加入不同程度的混響，等于破壞了節目源（聲源），所以這種方法不僅打亂直達聲和混響聲之間良好的襯托關系，而且違背了聲場混響是為了使房間擁有恰當的“堂音”的目的。

一般的工程可以在500Hz或者說kHz處進行細致的計算，各種材料的吸聲系數應該嚴格按照產品參數或建筑材料手冊中提供的數據，否則計算結果有可能出入較大，當然對于與推薦值近的計算結果，設計人員不必要過多地去要求裝飾單位改進，因為混響時間的要求并不是一個具體的絕對值，只要不是懸殊太大就可以了，計算中還應該考慮觀眾多少對混響時間的影響。
七、聲壓級的計算
在進行聲壓級計算前，必須選擇一個相應合適的環境基準聲壓級，而基準聲壓級的選擇就必須了解正常人耳的等響曲線，即弗萊切——芒森曲線。該曲線反映了人耳對不同頻率、不同聲壓的聽感響度反應，曲線上的數字表示相應頻率和聲壓下的響度值，單位是：Phono。

人耳對相同聲壓不同頻率的聲音的反應是不一樣的，同樣聲壓級的低頻聲音在人耳里產生的響度感覺要低于同聲壓級的高頻聲音。要想各頻段的聲音在人耳里產生的響度基本一致，不出現某些頻段聽感的不足，就必須使聲壓達到足夠的聲壓級，這就是聲壓計算時基準聲壓選取的依據。
用以語言擴聲的工程，由于語言信號主要集中在中頻段，這里的等響應曲線度相關較小，所以基準聲壓級可以取70~80dB。用于一般音樂重放的音響工程，這個基準聲壓可以取85~90dB作為計算的依據，同時為系統的擴聲留下12~18dB的峰值的余量及1~3dB的環境噪音余量。那么在平均的聽音距離上，設計的額定擴聲聲壓級應該是：P額=(85~90)dB+(1~3)dB，然后需要根據廳堂的實際擴聲范圍確定平均的聽音距離L，額定的聲壓級就應該是在此位置的實際聲壓級。
根據前面提及的：距離變化一倍，聲壓相應變化6dB的關系，則音箱在1m處需要提供的聲壓級為：P=P額+6LogL至此聲揚的設計便基本結束，其后的工作就是與建筑裝飾單位密切配合將設計要求付諸實際。
八、聲均勻度的實現
對聲均勻度的概念，一般都不是十分清楚，工程中也沒有過多的考慮，是不是就不重要了呢？
答案是：不是，不光重要，還非常重要。
舉個例子，你遇然去一個娛樂廳，發現現場各處聲音情況不同，有的地方音樂很動聽，有的地方又好象缺點什么似的，聲音飄忽不定。又比如，前面舞臺區音量很大，而后面的觀眾卻說聲音小（當然有些娛樂廳是專門設計后區讓觀眾輕松的）這些現象的發生都是均勻度不好造成的影響。在國家有關標準中，它是以聲場不均勻度的概念來表述的，一般要求各點場壓級測試值偏差小于是2dB，怎樣實現一個均勻的聲場呢？
首先建筑結構中應該沒有明顯的缺陷，例如：房間中不能有太多的立柱，墻壁應避免有圈套的弧形，尤其是舞臺一側的墻面不能有較大形結構，不能在擴聲范圍內出現較大的聲陰影區等。但是由于在建筑結構施工后期，裝飾完工后無法進行大量的改動來滿足這些要求，所以在音響工程中應該盡量利用經驗，巧妙地安排擴聲區，避開較大的缺陷結構，將它們帶來的影響降到最低。
其次可以及時有效地向裝飾單位提供一些簡單的提高聲擴散效果的方案，例如：所有的音樂廳都有很好的聲擴散效果，原因是其內部采用了大量各種形狀的聲擴散體，而且這些結構可以通過一些簡單的裝飾方法來完成，所以只要方法得當應該可以達到較好的效果，當然要想對擴散體的形狀、位置、數量進行合理恰當的設計，不是件容易的事。一般比較經濟可行的辦法就是采用墻體水泥拉毛的方法，雖然這種方法顯得比較陳舊而且不太美觀，但它對廳堂的聲擴散能起到非常有效的作用。
再者就是，合理地布置音響系統，尤其是音箱的擺位一定要嚴格要求，假如在設計中能采用某些音箱廠商提供的電腦設計軟件進行聲場模擬就再好不過了，如果沒有，就應該在實際調整，直到現場聲場最佳為止。

上一篇：城市變電站噪聲控制淺談

下一篇：建筑給排水系統噪聲光處理水泵房就夠了么？

推薦案例