音乐厅等声学设计中的注意细节

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音乐厅等声学设计中的注意细节

文章出处：技术资讯网责任编辑admin 阅读量：发表时间：2020-08-12 13:29

音乐厅声学设计的重要工作就是声场设计。对于工程的最终质量来说，声场设计也是一个关键点。因为声场设计的目的在于利用科学的计算做指导，为音响设备建造一个理想的扩声空间，将设备的性能充分地发挥。为了规范地按照步骤进行专业音响的工程工作，杜绝任何不合理因素，以便为下面的其它设计作出指导，有必要全面地进行声场的设计。
一、隔声处理
这是声场设计的第一步，也是许多技术人员容易忽略的步骤。
隔声的目的就是在特定的工程区域内创造一个不受外界影响也不影响外界的安静声场。它包括与外界的隔声，扩声房间之间的隔声；隔声的部位有墙壁、门窗与天花板。
与外界的隔声
这项工作的任务就是不让外界的噪音传入室内，也不让室内的声音传到外面。进行这项工作时，有必要对建筑设计施工单位进行该工程建筑结构隔声情况的咨询，进一步可以向环保部门了解有关的情况。
外界噪音传入室内可以通过室内的总噪声来控制，通常高等的实用音响工程要求在35-40dB以下；室内声音传到外界可以考察对外界的环境影响，按照环保部门的规定，一般不要高于平均值10-15dB为好。实际工程中需要处理的部位是墙壁、门窗和天花板几个地方。

通常的厅堂与外界的隔墙多数都能满足一般的音响工程，但是如果音响系统的声压级比较大，工作时间多在夜间，就应该让建筑部门考虑增加墙壁厚度了。
门窗是隔声的重要部位，往往一个小小的窗户处理不当，就会造成隔声失败，一般要注意：
尽量不要让门窗产生缝隙，遇到经常开关而室内外的声音都比较大时，可以考虑设置声隔离通道的结构，这就是它的示意图。
尽量加大门窗结构和材料的厚度，有必要时可以使用皮革门和双层玻璃窗。
如果隔声效果需要更好，在门窗上悬挂厚重的窗帘和门帘是比较经济可行的办法。
天花板的隔声
天花板的隔声也不容忽视，特别是房顶不是混凝土结构，而是采用棚架结构时，天花板的声泄露就比较严重，这时需要对天花板的材质和安装质量提出比较高的要求，如果需要，可以考虑在天花板上增加隔层或在天花板上铺设吸音棉的办法来满足隔声的要求。
室内房间之间的隔声
其次是室内房间之间的隔声，它的任务就是让房间之间在音响系统工作时互相间的干扰影响为最小。虽然各种标准和规定对这项指标没有要求，但是却对音响工程的质量有很大的影响。实际工程中需要处理的部位还有墙壁、门窗和天花板，不过处理的要求与前面有所不同。
一般室内一定厚度的混凝土或砖结构墙壁隔声要求还是能够满足的，需要注意的就是额外增加的一些房间隔断，它们一般都采用简单的轻钢龙骨填充一定量的防火吸音石棉的方法，这对于音响工程来说是绝对不够的。遇到这种情况，就需要音响设计人员向建筑装饰单位提出解决的方法，比如可以采用增加隔层的解决方法。但是对于大功率低音的隔离就非要采用厚重的砖墙来解决了。
门窗的隔声
门窗的隔声也不要忽视，特别是要注意门窗的制作质量，因为大量的声音干扰都来源于质量欠佳的门窗的缝隙，当然，必要时也可以考虑采用悬挂窗帘和门帘的办法来隔声。
天花板的隔声
天花板的隔声在室内房间之间的隔声上，反倒更为重要，比较常见的娱乐城房间布局示意图可发现大厅的天花板上面的空间是和周围包厢的顶部是相通的，这样在大厅进行娱乐或演出时，一定会影响到包厢，这就一定要对天花板进行隔声了。一般来讲我们可以在大厅天花板和包厢顶上各增加一层吸音板的隔层，或者在天花板上覆盖一定厚度的防火吸音矿棉来进行隔声。
在多数实用的专业音响工程中，为了空调和通风的考虑，都要安装一些设备，这些设备的工作噪音都会在一定程度上影响声场的质量，所以在设计时要有针对地解决。
空调和通风设备最好选择噪音低，工作稳定的产品，在安装时尽量让空调的压缩机远离门窗，通风机的功率较大噪音难以控制时，可以采用将通风机安装在风道内的结构。

三、声场均匀度的实现
声场均匀度的指标要求在整个扩声区域内，各处的平均声压值偏差要在很小的范围内，一般要求在10-12dB以下，否则就会造成声场不均匀，反映出来就是有的地方声压大，有的地方又较小，听感非常不好。在实际的工程中可以在建筑装饰结构和音响系统的布局方面来实现声场的均匀性。
在建筑结构上，应该尽量避免扩声区域出现较大的立柱，避免较大的凹形结构，在建筑装饰上要尽量让整个区域的装饰结构和材料基本一致，特别是在资金有限的情况下，墙面采用水泥拉毛结构可以很好地实现声场的均匀性，当然，如采用各种不同的扩散体，既省钱又能达到很好的效果。
在音响系统的布局上也可以在很大程度上解决声场不均匀的问题，一般说来，狭长厅堂的扩声一定要音箱的扩声区域尽量沿长边展开，空间较高的扩声场合要尽量将音箱位置抬高，最好是略微向后场倾斜，如果是在空间和面积都较大的地方进行扩声，就应该考虑将音箱集中悬挂成圆弧形，形成均匀的声音扩散。
可见音响系统的布局也可以解决声场不均的问题，如果声场要求严格，还可以利用音箱厂家提供的声场设计软件进行模拟和修正，当然最好的办法还是在建筑装饰设计施工时就尽量使声场均匀。
四、声场缺陷的避免
在很多音响工程中都不同程度地存在各式各样的声场缺陷，有声聚焦、声振颤、声反馈，还有声音共振，这些问题都给声场带来了缺陷，而且这些缺陷引起的问题在实际的使用中很难解决。比如声场出现的反馈和共振就有可能使系统无法正常工作。有效地解决它们，最好是在建筑装饰设计施工的时候。
通常我们可以在下面的方面考虑：
尽量不要在扩声区域设置大面积光面的凹形结构，包括屋顶和墙壁，尤其是舞台上就更要忌讳了，如果迫不得已，可以在凹形面的前面悬挂厚重的帘布或放置物件，这样声聚焦不容易发生了。
尽量不要在声压较大的区域设置两个平行的反射性强的墙面，尤其是扩声区域狭长时更要注意，这样可以有效地避免声振颤。
一般只要声场比较均匀，没有声聚焦的话，扩声增益不大时声音反馈不容易发生，另外我们还可以在系统的布局中利用均衡器和频谱仪来修正，这样实际使用中就更不会发生声反馈了。
声音的共振与装饰工程的选材和施工有密切的关系，一定要避免在扩声区域设置较大的空腔体，一定要求装饰工艺合理，特别不要让材料连接处松动，比如：石膏天花板如果不加胶垫就安装在铝质龙骨上时，扩声声压一大，就容易发生共振，尤其是低频信号的共振肯定经常发生。
五、声颤动、聚焦、反馈的避免
对于声颤动、声聚焦、声反馈带来扩声效果不佳的问题，一些人就只能笼统说音响效果不好，全部归为设备的原因，这样不太恰当，其实它们都应该属于声场的范畴、通常这些问题也不是时时都发生，所以在一般工程中往往不能引起足够的重视，即使是发生了这些问题，许多人也意识不到这是声场的不合理造成的，或者就是知道是声场不合理，也没有办法解决。

以上现象，音响系统工作一般都还正常，但偶尔突然在现场能听到有节奏的象脉冲一样的“扑扑”声或“嗡嗡”的声音，通常在中低频段的某一地方最易发生，在厅堂较大时这种声音与直达声相隔较长，让人听起来非常不舒服这就属于声颤动。
声音在厅堂内相对平行墙壁间来回反射，而墙面的反射性又很强，声能很难减弱，所以要求在装饰的时候就随时检查厅内有没有出现两个反射性强的大面积平行面，有没有出现太多的玻璃，不锈钢结构，因为这些在装饰单位看来很平常的事情，都有可能导致问题的发生。
声聚焦发生的弧形面放一些大件的装饰物品或悬挂幕布、窗帘等，以降低声聚焦发生的可能性。
声反馈的前期预防比较困难，而且设计时也不能准确预见反馈发生的频点，但声反馈的防止对实际应用又比较重要。
所以可以靠设计前期进行装饰材料的选用时，就分析其在不同频点的吸声系数，并参照混响时间的计算来大致判断，为施工和调试提供必要的参考，当然要想彻底地解决以上多方面的问题，光靠后期的设备调试来完善，一般要在工程完工后，用信号发生仪及频谱仪对扩声区域靛点进行检测，利用设备的反复调试来弥补声场的不足。
六、混响时间的计算
对于声场设计而言，一般人能直观理解，同时接触较多的就是混响时间了，因为它是设计中最能控制的量化指标的重要性就在于：如果设计得当，合理的混响时间反映在声场上就会使音响系统的表现非常出色，给人的感觉就是声音饱满圆润，不拖沓，不干扰，可以说如果前面声场设计的要求都能较好地得到满足，混响时间又能控制得好的话，就能使音响效果增色不少，计算之前首先必须选择一个合理的混响时间目标值，对于该值的选取一般都根据厅堂的体积和用途。
而在具体的取值上，多数设计人员偏向于将推荐的声场混响时间再取得偏小些，理由是：声场混响时间长了后无法调控，因此有人建议，让厅堂自然声越干越好，希望在调试和使用中，在系统中加入人工混响来达到混响的要求。
同时，近年来室内装饰材料的日益更新，吸音系数较高的材料被广泛应用，使得大量厅堂的混响时间普遍偏小，由此可以看出，这种设计原则的出发点和受客观条件的影响都是不必怀疑的，但是要知道，声场中的混响声指的是声源产生的自然混响声，它是靠衬托直达声来显示其特殊性的，是声场中的重要特性。而在系统使用时加入人工混响，等于把信号中的直达声也一道另入了混响，这时再由音箱播放出来的声音里，已经没有了录音师希望你听到的直达声，尽管录制节目时通常都会加入不同程度的混响，等于破坏了节目源（声源），所以这种方法不仅打乱直达声和混响声之间良好的衬托关系，而且违背了声场混响是为了使房间拥有恰当的“堂音”的目的。

一般的工程可以在500Hz或者说kHz处进行细致的计算，各种材料的吸声系数应该严格按照产品参数或建筑材料手册中提供的数据，否则计算结果有可能出入较大，当然对于与推荐值近的计算结果，设计人员不必要过多地去要求装饰单位改进，因为混响时间的要求并不是一个具体的绝对值，只要不是悬殊太大就可以了，计算中还应该考虑观众多少对混响时间的影响。
七、声压级的计算
在进行声压级计算前，必须选择一个相应合适的环境基准声压级，而基准声压级的选择就必须了解正常人耳的等响曲线，即弗莱切——芒森曲线。该曲线反映了人耳对不同频率、不同声压的听感响度反应，曲线上的数字表示相应频率和声压下的响度值，单位是：Phono。

人耳对相同声压不同频率的声音的反应是不一样的，同样声压级的低频声音在人耳里产生的响度感觉要低于同声压级的高频声音。要想各频段的声音在人耳里产生的响度基本一致，不出现某些频段听感的不足，就必须使声压达到足够的声压级，这就是声压计算时基准声压选取的依据。
用以语言扩声的工程，由于语言信号主要集中在中频段，这里的等响应曲线度相关较小，所以基准声压级可以取70~80dB。用于一般音乐重放的音响工程，这个基准声压可以取85~90dB作为计算的依据，同时为系统的扩声留下12~18dB的峰值的余量及1~3dB的环境噪音余量。那么在平均的听音距离上，设计的额定扩声声压级应该是：P额=(85~90)dB+(1~3)dB，然后需要根据厅堂的实际扩声范围确定平均的听音距离L，额定的声压级就应该是在此位置的实际声压级。
根据前面提及的：距离变化一倍，声压相应变化6dB的关系，则音箱在1m处需要提供的声压级为：P=P额+6LogL至此声扬的设计便基本结束，其后的工作就是与建筑装饰单位密切配合将设计要求付诸实际。
八、声均匀度的实现
对声均匀度的概念，一般都不是十分清楚，工程中也没有过多的考虑，是不是就不重要了呢？
答案是：不是，不光重要，还非常重要。
举个例子，你遇然去一个娱乐厅，发现现场各处声音情况不同，有的地方音乐很动听，有的地方又好象缺点什么似的，声音飘忽不定。又比如，前面舞台区音量很大，而后面的观众却说声音小（当然有些娱乐厅是专门设计后区让观众轻松的）这些现象的发生都是均匀度不好造成的影响。在国家有关标准中，它是以声场不均匀度的概念来表述的，一般要求各点场压级测试值偏差小于是2dB，怎样实现一个均匀的声场呢？
首先建筑结构中应该没有明显的缺陷，例如：房间中不能有太多的立柱，墙壁应避免有圈套的弧形，尤其是舞台一侧的墙面不能有较大形结构，不能在扩声范围内出现较大的声阴影区等。但是由于在建筑结构施工后期，装饰完工后无法进行大量的改动来满足这些要求，所以在音响工程中应该尽量利用经验，巧妙地安排扩声区，避开较大的缺陷结构，将它们带来的影响降到最低。
其次可以及时有效地向装饰单位提供一些简单的提高声扩散效果的方案，例如：所有的音乐厅都有很好的声扩散效果，原因是其内部采用了大量各种形状的声扩散体，而且这些结构可以通过一些简单的装饰方法来完成，所以只要方法得当应该可以达到较好的效果，当然要想对扩散体的形状、位置、数量进行合理恰当的设计，不是件容易的事。一般比较经济可行的办法就是采用墙体水泥拉毛的方法，虽然这种方法显得比较陈旧而且不太美观，但它对厅堂的声扩散能起到非常有效的作用。
再者就是，合理地布置音响系统，尤其是音箱的摆位一定要严格要求，假如在设计中能采用某些音箱厂商提供的电脑设计软件进行声场模拟就再好不过了，如果没有，就应该在实际调整，直到现场声场最佳为止。

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