廳堂建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)方法

廳堂建筑聲學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)方方法廳堂建筑空間都都都比較大大，所所以在設(shè)設(shè)計(jì)上上尤其是是保證證其內(nèi)部部聲學(xué)學(xué)設(shè)計(jì)合合理到到位，吸吸音材材料以及及其他他的各種種聲學(xué)學(xué)材料不不可缺缺少，所所以合合理的設(shè)設(shè)計(jì)及及材料設(shè)設(shè)備的的正確使使用才才能確保保其音音質(zhì)效果果，只只有了解解廳堂堂上的聲聲學(xué)要要求和設(shè)設(shè)計(jì)方方法才能能保障障有效的的音質(zhì)質(zhì)設(shè)計(jì)。一、建筑聲學(xué)設(shè)設(shè)設(shè)計(jì)的要要點(diǎn)一般而言，建筑筑筑聲學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)的的要點(diǎn)主主要包包括噪聲聲控制制和音質(zhì)質(zhì)設(shè)計(jì)計(jì)兩大部部分。(一)噪聲控制制通常音樂廳、劇劇劇場等廳廳堂都都要求很很低的的室內(nèi)背背景噪噪聲，因因此，這這些廳堂堂的選選址很重重要，應(yīng)應(yīng)盡可能能遠(yuǎn)離離戶外的的噪聲聲與振動(dòng)動(dòng)源。另另外，還還要進(jìn)進(jìn)行場地地環(huán)境境噪聲與與振動(dòng)動(dòng)調(diào)查、測測量量與仿真真預(yù)測測，目的的是為為進(jìn)行廳廳堂建建筑圍護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)的隔聲聲設(shè)計(jì)計(jì)提供依依據(jù)。保保證廳堂堂建成成后能達(dá)達(dá)到預(yù)預(yù)定的室室內(nèi)噪噪聲標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。此此外，建建筑聲聲學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)的另另一個(gè)重重要任任務(wù)就是是進(jìn)行行室內(nèi)音音質(zhì)設(shè)設(shè)計(jì)。(二)音質(zhì)設(shè)計(jì)計(jì)音質(zhì)設(shè)計(jì)通常包包包括下述述工作作內(nèi)容:1.確定廳堂體體型型及體量。2.確定音質(zhì)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)指標(biāo)及其其其優(yōu)選值值。根根據(jù)廳堂堂的使使用功能能選擇擇混響時(shí)時(shí)間、明明晰度、強(qiáng)強(qiáng)度度指數(shù)、側(cè)側(cè)向向能量因因子、雙雙耳互相相關(guān)系系數(shù)等音音質(zhì)評評價(jià)指標(biāo)標(biāo)，并并確定各各指標(biāo)標(biāo)的優(yōu)選選值，是是音質(zhì)設(shè)設(shè)計(jì)的的重要任任務(wù)。3.對樂池、樂樂臺(tái)臺(tái)、包廂、樓樓座及廳堂各各界面進(jìn)行聲聲學(xué)設(shè)計(jì)。4.計(jì)算廳堂音音質(zhì)質(zhì)參量。當(dāng)當(dāng)當(dāng)廳堂的的平、剖剖面及樓樓座、包包廂、樂樂池、樂樂臺(tái)等設(shè)設(shè)計(jì)方方案擬定定以后后，就可可開始始計(jì)算廳廳堂音音質(zhì)參量量。5.進(jìn)行聲學(xué)構(gòu)構(gòu)造造設(shè)計(jì)。廳廳廳堂音質(zhì)質(zhì)除了了受前述述建筑筑因素影影響之之外，還還與室室內(nèi)裝修修材料料與構(gòu)造造密切切相關(guān)。聲聲學(xué)學(xué)裝修構(gòu)構(gòu)造設(shè)設(shè)計(jì)通常常包括括各界面面材料料的選擇擇和繪繪制構(gòu)造造設(shè)計(jì)計(jì)圖，需需詳細(xì)細(xì)規(guī)定材材料的的面密度度、表表觀密度度、厚厚度、穿穿孔率率、孔徑徑、孔孔距、背背后空空氣層厚厚度以以及龍骨骨的間間距等技技術(shù)參參數(shù)。6.聲場計(jì)算機(jī)機(jī)仿仿真。對廳廳廳堂建筑筑進(jìn)行行仔細(xì)的的聲場場分析和和音質(zhì)質(zhì)參量計(jì)計(jì)算，有有賴于聲聲場三三維計(jì)算算機(jī)仿仿真。7.縮尺模型試試驗(yàn)驗(yàn)。對于重重重要的廳廳堂，除除了計(jì)算算機(jī)仿仿真外，通通常常還須建建立一一定縮尺尺比的的廳堂模模型，進(jìn)進(jìn)行縮尺尺模型型聲學(xué)試試驗(yàn)。8.可聽化主觀觀評評價(jià)?？陕犅犅牷夹g(shù)術(shù)是通通過仿真真計(jì)算算?；蛘哒咄ㄟ^過模型試試驗(yàn)測測量獲得得雙耳耳脈沖響響應(yīng)，將將之與在在消聲聲室中錄錄制的的音樂或或語言言"干信號(hào)""卷積，輸輸出出已加入入廳堂堂影響的的聲音音信號(hào)，供供受受試者預(yù)預(yù)先聆聆聽建成成后的的廳堂音音質(zhì)效效果。這這是近近年發(fā)展展起來來的建筑筑聲學(xué)學(xué)領(lǐng)域一一項(xiàng)高高新技術(shù)術(shù)。9.建筑聲學(xué)測測量量。建筑聲聲聲學(xué)測量量包括括噪聲與與振動(dòng)動(dòng)測量，圍圍護(hù)護(hù)構(gòu)造隔隔聲測測量，重重要材材料與構(gòu)構(gòu)造的的吸聲量量測量量以及廳廳堂音音質(zhì)參量量的測測量等。10.對電聲系系系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)提供供咨詢意意見。對對于需要要安裝裝電聲系系統(tǒng)的的廳堂，建建筑筑聲學(xué)專專家尚尚需與音音響工工程師配配合，對對電聲系系統(tǒng)的的設(shè)備選選型、設(shè)設(shè)計(jì)與安安裝提提供咨詢詢意見見。11.組織主觀觀觀評價(jià)。對對于于重要廳廳堂，在在工程落落成后后，組織織專門門的演出出和主主觀評價(jià)價(jià)，來來檢驗(yàn)建建成后后廳堂的的音質(zhì)質(zhì)效果，是是建建筑聲學(xué)學(xué)設(shè)計(jì)計(jì)最后一一個(gè)重重要環(huán)節(jié)節(jié)。二、聲學(xué)設(shè)計(jì)的的的手段準(zhǔn)確地預(yù)測房間間間的音質(zhì)質(zhì)效果果一直是是建筑筑聲學(xué)研研究者者追求的的理想想。廳堂堂音質(zhì)質(zhì)模型測測定是是建筑聲聲學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)的重重要手手段。隨隨著軟軟件技術(shù)術(shù)的發(fā)發(fā)展，使使用計(jì)計(jì)算機(jī)進(jìn)進(jìn)行聲聲場的模模擬研研究成為為現(xiàn)實(shí)實(shí)。近年年來，使使用基于于有限限元理論論的方方法模擬擬聲音音的高階階波動(dòng)動(dòng)特性，在在低低頻模擬擬上獲獲得了一一些進(jìn)進(jìn)展。廳堂中短延時(shí)反反反射聲的的分布布，是決決定音音質(zhì)的重重要因因素。在在縮尺尺模型中中，用用電火花花作為為脈沖聲聲源測測得的短短延時(shí)時(shí)反射聲聲分布布，與實(shí)實(shí)際大大廳的短短延時(shí)時(shí)反射聲聲分布布有良好好的對對應(yīng)，對對在設(shè)設(shè)計(jì)階段段確定定廳堂的的大小小、體型型等有有重要參參考意意義?；旎祉憰r(shí)時(shí)間是公公認(rèn)的的一個(gè)可可定量量的音質(zhì)質(zhì)參數(shù)數(shù)，通過過模型型試驗(yàn)可可以預(yù)預(yù)測所要要興建建廳堂的的混響響時(shí)間。聲聲場場不均勻勻度也也是一個(gè)個(gè)重要要的音質(zhì)質(zhì)參數(shù)數(shù)。模型試驗(yàn)的測量量量系統(tǒng)、測測量量方法和和結(jié)果果的表達(dá)達(dá)與實(shí)實(shí)際廳堂堂相同同，但需需要根根據(jù)廳堂堂模型型的縮尺尺比ss，在混響響時(shí)時(shí)間測量量和聲聲場不均均勻度度測量時(shí)時(shí)對測測量頻率率作相相應(yīng)改變變。不不同頻率率的聲聲波，在在空氣氣介質(zhì)中中傳播播，特別別是高高頻聲波波，它它的由空空氣吸吸收引起起的衰衰減在不不同溫溫、濕度度條件件下差別別很大大，對混混響時(shí)時(shí)間測量量結(jié)果果，需采采取對對空氣吸吸收的的影響作作相應(yīng)應(yīng)的修正正，且且有足夠夠的精精度。對于短延時(shí)反射射射聲分布布測量量，廳堂堂音質(zhì)質(zhì)模型的的縮尺尺比s一般采采用1/5或或1/10，也也有采用1//20的，但但因受試試驗(yàn)設(shè)設(shè)備和頻頻率過過高的限限制，精精度受到到一定定影響。對對混混響時(shí)間間的測測量，縮縮尺比比s為1/220時(shí)只能對對應(yīng)實(shí)際際廳堂堂10000HHz或20000HHz以以下的頻頻率。推推薦縮尺尺比ss不小于1//10，對混混響時(shí)間間和聲聲場不均均勻度度的測量量可擴(kuò)擴(kuò)展至實(shí)實(shí)際廳廳堂中的40000HHz。短短延時(shí)反反射聲聲分布測測量的的精度也也較高高。模型的內(nèi)表面形形形狀，有有些起起伏尺寸寸比較較小，對對聲波波的反射射和擴(kuò)擴(kuò)散沒有有多大大影響，在在制制作模型型時(shí)可可適當(dāng)簡簡化。但但必須保保留等等于或大大于實(shí)實(shí)際廳堂堂中聲聲波為20000Hz的波波長的起起伏，不不能省略略。因因?yàn)檫@些些部分分會(huì)對聲聲場的的不均勻勻度有有較大影影響。要要使廳堂堂音質(zhì)質(zhì)模型的的內(nèi)表表面各個(gè)個(gè)部分分，包括括觀眾眾席的吸吸聲系系數(shù)在所所測量量的頻率率范圍圍內(nèi)與相相對應(yīng)應(yīng)的實(shí)際際廳堂堂內(nèi)表面面各部部分及觀觀眾席席的吸聲聲系數(shù)數(shù)完全相相符，實(shí)實(shí)際上有有很大大難度，因因此此允許有±110%的誤差差。為了避免在模型型型中的背背景噪噪聲過高高導(dǎo)至至動(dòng)態(tài)范范圍達(dá)達(dá)不到要要求而而影響精精度，廳廳堂音質(zhì)質(zhì)模型型的外殼殼必須須有足夠夠的隔隔聲量。舞舞臺(tái)臺(tái)空間大大小、形形狀及吸吸聲狀狀況，對對觀眾眾廳的短短延時(shí)時(shí)反射聲聲分布布、混響響時(shí)間間及聲壓壓級(jí)分分布有很很大影影響。在在模型型試驗(yàn)時(shí)時(shí)，這這部分宜宜包括括在內(nèi)。舞舞臺(tái)臺(tái)空間部部分的的吸聲狀狀況也也應(yīng)進(jìn)行行相應(yīng)應(yīng)的模擬擬。短延時(shí)反射聲分分分布測量量所用用的聲源源信號(hào)號(hào)為電容容器放放電時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生的的脈沖聲聲，適適于用做做模型型試驗(yàn)中中的脈脈沖聲源源信號(hào)號(hào)。聲源源中心心位置規(guī)規(guī)定為為一般演演出區(qū)區(qū)的中心心，高高度相當(dāng)當(dāng)于人人口的高高度。聲聲場不均均勻度度測量的的聲源源位置與與高度度，與混混響時(shí)時(shí)間測量量相同同。短延延時(shí)反反射聲分分布測測量常用用的方方法是將將接收收到的直直達(dá)聲聲和反射射聲信信號(hào)經(jīng)過過放大大，以時(shí)時(shí)間為為橫軸在在示波波器上顯顯示，即即脈沖響響應(yīng)聲聲圖譜