一、音质设计要求:
音质的评价包括主观、客观两个方面,最终要看是否满足使用者的听音要求。音质设计的总体要求有以下几个方面:
(1)有合适的响度。合适的响度是音质设计的基本要求,与响度密切相关的客观指标是声压级。对于语言声,要求声压级在50~5B之间,信噪比≥10dB;对于音乐声,要求声压级在75~96dB之间。
(2)丰满度和清晰度之间有适当的平衡。语言和音乐都要求声音清晰,而语言的声音清晰度要求较高,音乐则要求更高的丰满度。与此密切相关的物理指标是混响时间。如果混响时间过长,则导致清晰度下降;如果混响时间过短,会影响丰满度。对于以语言声为主的演讲厅,混响时间为1s左右;对于以听音乐为主的音乐厅,混响时间为1.5~2s。
(3)具有良好的音质。音质设计时要考虑具有良好的音质,即低音、中音、高音要适度平衡,不失真。与此相关的物理参量主要是混响时间的频率特性。用于语言清晰度为主的演讲室需用较短的混响时间,并采用平(或接近平直)的混响时间频率特性;用于音乐演出的厅堂需用较长的混响时间,混响时间频率特性曲线采用中音、高音平直,低频高于中频,就可使演唱和音乐富有低音感,起到美化音色的作用。
(4)低噪声。室内外的噪声都会对听音有妨碍。连续的噪声,尤其是低频噪声会掩蔽语言和音乐;不连续出现的噪声会破坏室内的气氛。所以要尽最消除干扰,并控制在允许的范围内。
(5)具有一定的空间感。对于音乐厅,要求观众厅的侧墙距离不要过大,侧墙宜修建成坚硬的声反射面或布置专用反射板。最好使反射声在垂直于听众两耳连线的中间成士(55±20°)的角度范围内到达听众。对于室内立体声,由于立体声的空间感是由扬声器组经立体声效果处理后提供的,故对室内声学的要求有所不同。
室内音质设计的具体要求如下:
(1)混响时间。设计时,以1000Hz时T6值为参考点,推荐值为:
①多声道录音室为0.3~0.4s
②试听室(听音评价房间)为0.4~0.5s。
③企事业单位礼堂(兼顾语言、音乐)为0.8~1.1s
④一般家庭0.4~0.6s
混响还与空气吸声系数、混响时间有关。
(2)本底噪声
①演播室≤25dB(A)[(A)表示总吸声]。
②影剧院≤35dB(A)。
③会议室≤40dB(A)。
④居民区:白天≤55dB(A),夜间≤45dB(A)。
如果本底噪声高,可采用隔声、隔振办法或在室内铺一定吸声材料进行吸声。
二、吸声材料
常用的吸声材料有多孔吸声材料。多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有:玻璃棉,超细玻璃棉,矿棉等无机纤维及其毡、板制品,棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖等板、块制品。
多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能。通常,多孔材料的吸声能力与其厚度、容重有关,随着厚度增加,中低频吸声系数显著增加,高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数,但比增加厚度的效果小。因此在使用同样材料时,宁愿采用结构密度松散、厚度大的多孔材料。
多孔材料背后有无空气层,对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气厚度的增加而提高。
帘幕也是一种很好的多孔吸声材料,就吸声效果而言,丝绒最好,平绒次之,棉麻织品再次,化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。
四、厅堂扩声系统的分类
厅堂扩声系统的种类很多,可以按照工作环境、声源性质、工作原理、扬声器布置方式等进行分类。
(1)按工作环境分类。按工作环境可将扩声系统分为室外扩声系统和室内扩声系统两类。
①室外扩声系统。室外扩声系统的特点是反射声少,有回声干扰,扩声区域大,条件复杂,干扰声强,音质受气候条件影响等。
②室内扩声系统。室内扩声系统的特点是对音质要求高,有混响干扰,扩声质量受建筑声学条件影响较大。
(2)按声源性质分类。按声源性质可将扩声系统分为语言扩声系统、音乐扩声系统、语言和音乐兼用的扩声系统
(3)按工作原理分类。按工作原理可将扩声系统分为单通道系统、双通道立体声系统和多通道扩声系统。
(4)按扬声器布置分类。按扬声器布置方式可将扩声系统分为集中布置方式、分散布置方式和混合布置方式。
扬声器各种布置方式的特点和设计考虑如表47所示。扬声器的布置是电声系统设计的关键,它与建筑处理的关系也较密切。室内扬声器的布置要考虑到观众席上的声场分布是否均匀,多数观众席上的声源方向感觉是否良好,即声像一致性好,是否有良好的声反馈抑制能力,避免产生回声干扰。
集中布置方式是在观众区的上方或左右两侧设置指向性较强的扬声器组合,使扬声器组合中的各扬声器的主轴线分别指向观众区的中部和后部。这是剧场、礼堂及体育馆等常采用的布置方式。其优点是声能集中,直达声强,清晰度高,观众的方向感好,声像较一致。
分散布置方式适用于面积很大、天花板很低的厅。这种方式可使声场分布非常均匀,观众听到的是距离自己最近扬声器发出的声音,所以方向感不佳。如果设置延迟器,将附近的扬声器的发声推迟到一次声源的直达声到达之后,方向感可以明显改善。
扬声器分散布置覆盖区域的计算如图2所示。
图中计算公式为 D=2(H—1.5) tana(m)
式中:H为天花板的高度;a为扬声器的覆盖角。
扬声器的覆盖区面积S1的计算公式为:51=4=0.7852(H-1.5)tana](m2)
在集中式供声的剧场中,扬声器在舞台上部,靠近舞台的观众感到声音来自头顶,方向感较差。在这种情况下,必须在台口前或舞台两侧布置若干只小功率扬声器,以改善声像定位。这是采用混合式布置方式的一种情况。
采用混合布置方式的另一种情况是在较大型的剧场中,前面的扬声器不能使大厅的后部有足够的音量。后排观众区收听不到直达声,影响音质效果。在这种情况下,必须在适当的位置补装一些补声扬声器。这些辅助扬声器还需适当加些延迟量,以便与主扬声器传播来的声音同时到达这部分观众区。
还有其他情况,例如在电影院中,为了增加环绕声效果,必须在后排和两侧面后部的位置增加若干数量的环绕声扬声器。这些以主扬声器供声为主,结合辅助扬声器的布置称为混合布置方式。
五、厅堂扩声系统的技术指标
厅堂扩声系统中使用的有关技术指标如下:
(1)最大声压级。最大声压级是扩声系统在厅堂听众席处所产生的最高稳态准峰值声压级。而准峰值声压级是对于非简谐波形的声音用与它具有相同峰值的稳态简谐信号声压的有效值表示的声压级
(2)传输频率特性。当扩声系统达到最高可用增益时,厅堂内各听众席处稳态声压的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应。
(3)传声增益。传声增益是指当扩声系统达到最高可用增益时,厅堂内各听众席处稳态声压级平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。
(4)声场不均匀度。声场不均匀度是厅堂内有扩声时,各听众席得到稳态声压级的差值。对于厅堂扩声系统的技术指标规范,应依据建设部颁布的J(GJ16—2008《民用建筑电气设计规范(附条文说明)》的技术标准,该标准给出了厅堂扩声系统的声学特性分类等级指标,如下表所示:
音质的评价包括主观、客观两个方面,最终要看是否满足使用者的听音要求。音质设计的总体要求有以下几个方面:
(1)有合适的响度。合适的响度是音质设计的基本要求,与响度密切相关的客观指标是声压级。对于语言声,要求声压级在50~5B之间,信噪比≥10dB;对于音乐声,要求声压级在75~96dB之间。
(2)丰满度和清晰度之间有适当的平衡。语言和音乐都要求声音清晰,而语言的声音清晰度要求较高,音乐则要求更高的丰满度。与此密切相关的物理指标是混响时间。如果混响时间过长,则导致清晰度下降;如果混响时间过短,会影响丰满度。对于以语言声为主的演讲厅,混响时间为1s左右;对于以听音乐为主的音乐厅,混响时间为1.5~2s。
(3)具有良好的音质。音质设计时要考虑具有良好的音质,即低音、中音、高音要适度平衡,不失真。与此相关的物理参量主要是混响时间的频率特性。用于语言清晰度为主的演讲室需用较短的混响时间,并采用平(或接近平直)的混响时间频率特性;用于音乐演出的厅堂需用较长的混响时间,混响时间频率特性曲线采用中音、高音平直,低频高于中频,就可使演唱和音乐富有低音感,起到美化音色的作用。
(4)低噪声。室内外的噪声都会对听音有妨碍。连续的噪声,尤其是低频噪声会掩蔽语言和音乐;不连续出现的噪声会破坏室内的气氛。所以要尽最消除干扰,并控制在允许的范围内。
(5)具有一定的空间感。对于音乐厅,要求观众厅的侧墙距离不要过大,侧墙宜修建成坚硬的声反射面或布置专用反射板。最好使反射声在垂直于听众两耳连线的中间成士(55±20°)的角度范围内到达听众。对于室内立体声,由于立体声的空间感是由扬声器组经立体声效果处理后提供的,故对室内声学的要求有所不同。
室内音质设计的具体要求如下:
(1)混响时间。设计时,以1000Hz时T6值为参考点,推荐值为:
①多声道录音室为0.3~0.4s
②试听室(听音评价房间)为0.4~0.5s。
③企事业单位礼堂(兼顾语言、音乐)为0.8~1.1s
④一般家庭0.4~0.6s
混响还与空气吸声系数、混响时间有关。
(2)本底噪声
①演播室≤25dB(A)[(A)表示总吸声]。
②影剧院≤35dB(A)。
③会议室≤40dB(A)。
④居民区:白天≤55dB(A),夜间≤45dB(A)。
如果本底噪声高,可采用隔声、隔振办法或在室内铺一定吸声材料进行吸声。
二、吸声材料
常用的吸声材料有多孔吸声材料。多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有:玻璃棉,超细玻璃棉,矿棉等无机纤维及其毡、板制品,棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖等板、块制品。
多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能。通常,多孔材料的吸声能力与其厚度、容重有关,随着厚度增加,中低频吸声系数显著增加,高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数,但比增加厚度的效果小。因此在使用同样材料时,宁愿采用结构密度松散、厚度大的多孔材料。
多孔材料背后有无空气层,对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气厚度的增加而提高。
帘幕也是一种很好的多孔吸声材料,就吸声效果而言,丝绒最好,平绒次之,棉麻织品再次,化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。
四、厅堂扩声系统的分类
厅堂扩声系统的种类很多,可以按照工作环境、声源性质、工作原理、扬声器布置方式等进行分类。
(1)按工作环境分类。按工作环境可将扩声系统分为室外扩声系统和室内扩声系统两类。
①室外扩声系统。室外扩声系统的特点是反射声少,有回声干扰,扩声区域大,条件复杂,干扰声强,音质受气候条件影响等。
②室内扩声系统。室内扩声系统的特点是对音质要求高,有混响干扰,扩声质量受建筑声学条件影响较大。
(2)按声源性质分类。按声源性质可将扩声系统分为语言扩声系统、音乐扩声系统、语言和音乐兼用的扩声系统
(3)按工作原理分类。按工作原理可将扩声系统分为单通道系统、双通道立体声系统和多通道扩声系统。
(4)按扬声器布置分类。按扬声器布置方式可将扩声系统分为集中布置方式、分散布置方式和混合布置方式。
扬声器各种布置方式的特点和设计考虑如表47所示。扬声器的布置是电声系统设计的关键,它与建筑处理的关系也较密切。室内扬声器的布置要考虑到观众席上的声场分布是否均匀,多数观众席上的声源方向感觉是否良好,即声像一致性好,是否有良好的声反馈抑制能力,避免产生回声干扰。

分散布置方式适用于面积很大、天花板很低的厅。这种方式可使声场分布非常均匀,观众听到的是距离自己最近扬声器发出的声音,所以方向感不佳。如果设置延迟器,将附近的扬声器的发声推迟到一次声源的直达声到达之后,方向感可以明显改善。
扬声器分散布置覆盖区域的计算如图2所示。

式中:H为天花板的高度;a为扬声器的覆盖角。
扬声器的覆盖区面积S1的计算公式为:51=4=0.7852(H-1.5)tana](m2)
在集中式供声的剧场中,扬声器在舞台上部,靠近舞台的观众感到声音来自头顶,方向感较差。在这种情况下,必须在台口前或舞台两侧布置若干只小功率扬声器,以改善声像定位。这是采用混合式布置方式的一种情况。
采用混合布置方式的另一种情况是在较大型的剧场中,前面的扬声器不能使大厅的后部有足够的音量。后排观众区收听不到直达声,影响音质效果。在这种情况下,必须在适当的位置补装一些补声扬声器。这些辅助扬声器还需适当加些延迟量,以便与主扬声器传播来的声音同时到达这部分观众区。
还有其他情况,例如在电影院中,为了增加环绕声效果,必须在后排和两侧面后部的位置增加若干数量的环绕声扬声器。这些以主扬声器供声为主,结合辅助扬声器的布置称为混合布置方式。
五、厅堂扩声系统的技术指标
厅堂扩声系统中使用的有关技术指标如下:
(1)最大声压级。最大声压级是扩声系统在厅堂听众席处所产生的最高稳态准峰值声压级。而准峰值声压级是对于非简谐波形的声音用与它具有相同峰值的稳态简谐信号声压的有效值表示的声压级
(2)传输频率特性。当扩声系统达到最高可用增益时,厅堂内各听众席处稳态声压的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应。
(3)传声增益。传声增益是指当扩声系统达到最高可用增益时,厅堂内各听众席处稳态声压级平均值与扩声系统传声器处声压级的差值。
(4)声场不均匀度。声场不均匀度是厅堂内有扩声时,各听众席得到稳态声压级的差值。对于厅堂扩声系统的技术指标规范,应依据建设部颁布的J(GJ16—2008《民用建筑电气设计规范(附条文说明)》的技术标准,该标准给出了厅堂扩声系统的声学特性分类等级指标,如下表所示:
