聲學設計論文范文
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第1篇
美國等發達國家在進行廳堂建筑設計時,均要由建筑師、聲學顧問和劇場顧問組成聯合設計組,從項目立項開始就一道工作,直至項目完工。這是國外廳堂建筑之所以高質量的重要保證。因此,只有明了建筑聲學設計的程序和工作內容,學習國際先進經驗和慣常做法,方能保證我國的廳堂建筑具有良好的音質。
一般而言,建筑聲學設計的工作內容主要包括噪聲控制和音質設計兩大部分。
根據建筑物的使用功能、等級與投資規模,參照國際或國家規范來確定建筑物室內噪聲標準,是噪聲控制設計的首要內容。
通常音樂廳、劇場等廳堂都要求很低的室內背景噪聲,因此,這些廳堂的選址很重要,應盡可能遠離戶外的噪聲與振動源。另外,還要進行場地環境噪聲與振動調查、測量與仿真預測,目的是為進行廳堂建筑圍護結構的隔聲設計提供依據,保證廳堂建成后能達到預定的室內噪聲標準。
圍護結構的隔聲設計分為空氣聲隔聲設計及固體聲隔聲設計兩部分,均包括隔聲量的計算、隔聲材料的選擇以及隔聲構造設計等內容。除理論計算外,經常需要進行隔聲構件的實驗室或現場測量,來確定其各頻帶的隔聲量。
噪聲控制的另一重要內容,就是針對廳堂建筑內部的噪聲振動源進行控制。這些噪聲振動源包括空調設備、給排水設備、變壓器、某些燈光設備、舞臺機械設備以及來自相鄰房間通過空氣及固體傳聲傳入的噪聲和振動等,都將對觀眾廳的安靜造成干擾。因此,在建筑方案設計階段,聲學顧問就必須介入,以便審視建筑內部各種房間的平、剖面布置是否合理,盡可能在建筑設計階段就將可能的噪聲振動干擾減至最低。
此外,建筑聲學設計的另一個重要任務就是進行室內音質設計。
音質設計通常包括下述工作內容：
一、確定廳堂體型及體量。為看得清楚、聽得清晰,各類廳堂都有個長度的限制。廳堂的寬度會涉及到早期側向反射聲的組織,與音質的空間感有重要關聯。廳堂的高度不僅影響豎向早期反射聲的組織,而且影響早后期聲能比和混響聲能的大小及方向。廳堂的體積和每座容積都直接影響混響時間等音質參數。廳堂的體型更是關系到是否存在回聲、顫動回聲、聲聚焦、聲影區等音質缺陷。所有這些,都必須在初步方案設計階段就提供建筑聲學的專業意見。
二、確定音質設計指標及其優選值。根據廳堂的使用功能選擇混響時間、明晰度、強度指數、側向能量因子、雙耳互相關系數等音質評價指標,并確定各指標的優選值,是音質設計的重要任務。這些指標及其優選值的選定,將為進一步進行音質參量計算和將來竣工后的音質測試提供目標和依據。
三、對樂池、樂臺、包廂、樓座及廳堂各界面進行聲學設計。廳堂的平面及各界面的形狀、面積、傾角等以及樂池、樂臺、包廂、樓座、音樂罩、反射板等都影響聲脈沖響應的結構,從而對廳堂音質產生重要影響。因此,是否設樓座、包廂,設幾層樓座、包廂,樓座和包廂的深度及開敞度多少為合適,欄板的面積與傾角多大較恰當等等,都屬于建筑聲學設計的范疇,都需由建筑師與聲學顧問共同磋商,加以確定。樂池的形狀和開口大小也直接影響樂隊聲能的輸送以及樂隊與演員的相互聽聞。此外,是否設音樂罩或反射板,設何種形式的音樂罩和反射板等等,也都需要從建筑聲學專業的角度提供咨詢意見,并給出設計方案。四、計算廳堂音質參量。當廳堂的平、剖面及樓座、包廂、樂池、樂臺等設計方案擬定以后,就可開始計算廳堂音質參量。通過音質參量的計算,提供設計反饋信息,以便對設計方案作出必要的修改與調整。這個過程有時需要反復進行多次,以便臻于至善。在此過程中,需要輔以平剖面聲線分析、三維聲場計算機仿真乃至縮尺模型試驗等技術手段,才能做出較準確的預計。
五、進行聲學構造設計。廳堂音質除了受前述建筑因素影響之外,還與室內裝修材料與構造密切相關。因此,聲學顧問還需與裝修設計師密切配合,共同完成室內裝修設計。聲學裝修構造設計通常包括各界面材料的選擇和繪制構造設計圖,需詳細規定材料的面密度、表觀密度、厚度、穿孔率、孔徑、孔距、背后空氣層厚度以及龍骨的間距等技術參數。
六、聲場計算機仿真。對廳堂建筑進行仔細的聲場分析和音質參量計算,有賴于聲場三維計算機仿真。從這一點意義上講,要進行成功的現代廳堂音質設計已離不開計算機仿真的輔助。
七、縮尺模型試驗。對于重要的廳堂,除了計算機仿真外,通常還須建立一定縮尺比的廳堂模型,進行縮尺模型聲學試驗。縮尺模型試驗優于計算機仿真之處,在于唯有它能對室內聲波動效應做出仿真,而前者僅能在中、高頻段,在幾何聲學的范圍內提供較準確的仿真結果。此外,計算機仿真從本質上說是將聲學家已知的聲學原理輸入計算機中,而縮尺模型則可較客觀地展示廳堂中發生的實際聲物理現象。目前,華南理工大學建筑聲學實驗室正在負責對在建的廣州歌劇院作1∶20的聲學縮尺模型試驗,以確保該劇院建成后的高水準音質。
八、可聽化主觀評價。對于重要的廳堂,必要時還可在計算機仿真和縮尺模型試驗基礎上,應用先進的可聽化技術進行主觀聽音評價。可聽化技術是通過仿真計算,或者通過模型試驗測量獲得雙耳脈沖響應,將之與在消聲室中錄制的音樂或語言“干信號”卷積,輸出已加入廳堂影響的聲音信號,供受試者預先聆聽建成后的廳堂音質效果。這是近年發展起來的建筑聲學領域一項高新技術。
九、建筑聲學測量。建筑聲學測量包括噪聲與振動測量,圍護構造隔聲測量,重要材料與構造的吸聲量測量以及廳堂音質參量的測量等。廳堂音質參量測量除了在工程竣工之后進行,以驗證聲學設計是否達標外,有時還需要在廳堂建筑主體完工,進入內部裝修階段時進行,以便為施工的最后階段進行必要的設計修改與調整提供科學數據。
第2篇
演播室在設計時最重要的注意因素就是聲學設計，室內各種設計以及材料的使用都應該在聲學設計的基礎上進行裝修，使演播室的功能與形式完美統一。找準演播室室內聲學裝修設計的主要內容，按照裝修內容，分清主次，然后根據技術要點一一裝修。它的裝修內容主要包括：門、窗、墻面、頂棚、地面以及燈光、材料和其他的設施設備等。
二、演播室聲學裝修設計依據和標準
演播室對聲學裝修設計的要求比較高，演播室的工作人員直接操作設備，不可避免的會有一些噪音存在，再加上導控室的節目錄制，可能會產生很多的混音，在設計時應該根據相關的標準，避免這些問題的出現。演播室聲學裝修設計可以依據以下幾個方面作為參考，以便提升演播效果。演播室的門窗標準：符合GYJ26—86隔聲門窗的設計和技術要求；混響時間標準：GYJ26—86有線廣播錄音播音室聲學設計規范和技術用房相關要求；控制標準：符合GYJ42—89廣播電視中心技術用房噪聲標準要求；防火標準：符合GY5067—2003廣播電視建筑設計防火規范；建筑設計圖、建筑材料要符合建設單位提供的技術與材料要求等。
三、演播室聲學設計控制要點
(一)頂棚頂棚的設計要注意吸聲效果的實施，在裝修時注意隔聲、吸聲材料的運用，另外還要注意室內燈光架、燈光固定件的防震處理。使演播室的頂棚技能和好的吸收室內的雜音，又能隔絕室外的雜音，保證演播質量。
(二)墻體墻面設計演播室的墻體墻面設計是聲學裝修的一個重要組成部分，再設計裝修時墻體要使用具有良好吸音作用的材料，比如加氣混凝土或者在雙墻中間填堵吸聲棉，提高吸音效果；墻體的厚度與結構要根據具體的用房環境來決定；另外墻體的材料要選擇使用清潔、衛生、環保、美觀而且即防火又耐用的材料。
(三)門窗設計要點演播室的門窗也應該具有一定的隔音作用，門的隔聲量主要取決于它的質量、剛性以及氣密性，所以門的材質一般選用質量較大的材料，因為質量大的材料隔音量也比較大。大師這種門比較笨重，現在播音室門的設計一般采用輕質材料制作，在三層13mm厚的木板中夾兩層11mm厚的玻璃棉，兩面再各加一層五合板和一層櫸木飾面板，門框及門的邊緣敷上毛氈對門縫進行密封，也能起到很好的隔音效果。播音室的窗可以設計也可以不設計，如果設計，主要考慮玻璃的材質，一般會選用較厚的玻璃，能提高隔音效果。
(四)地面的設計播音室室內地面的設計除了要有一定的吸聲作用外，還要考慮美觀、清潔等方面的因素。一般采用干式浮筑地面、木地板或者鋪吸聲地毯等，有利于降低室內的頻混響時間。
(五)其它設施設備設計演播室重點設備是空調，因為如果空調排風扇的安裝不當，演播室內其他所有的部分的隔聲、吸聲作用做的再好也是無濟于事的。所以要注重演播室內空調的裝修設計，一般選擇中央空調時，需注意送風系統的設計，風口需要做消聲處理，但是龐大的風管系統，會給溫度調節和控制帶來很大的困難，而且整個系統不停地運轉，會造成很大的浪費，運行成本很高。為了減少這些問題，可以采用令熱泵送風系統的中央空調，這種運行方式可以調節空調運行時間，使用比較靈活。如果要最大限度的減弱空調的噪音，就要選購質量比較好的低噪音空調，將空調的內機安裝與室外，然后再用短風管接入室內，最后對進、回風口做消聲處理。
四、其他設計技巧
(一)聲場均勻度控制從室內聲學來看，如果反射聲波擴散良好，為了取得良好的聲場擴散，在設計室內吸聲墻體時，需要把中高頻的犧牲結構與中低頻的犧牲結構區分交錯布置，同時再設計一系列的形狀不規則的鋁制板擴散板，提高整個室內的聲場均勻度。
(二)聲學缺陷的預防演播室房間的設計要注意避免“聲染色”問題的出現，如果出現“聲染色”現象，室內一些地方的的頻率可能會加強會減弱，導致聲音失真，這是聲學設計的一大缺陷，必須采用一些措施避免這些缺陷。一種方式是可以再播音室的各個角落做45度的切角，切腳墻面墻面要經過強吸音處理，以便消除聲染色現象；另一種方式是在原來播音室吸音墻的基礎之上大部分強做成強吸聲墻，特別是墻角與天花板的夾角處，可以采用多層強吸音材質，提高吸音效果。一般情況下，播音室會選擇第二種方法消除聲染色，因為第一種方式在室內做聲學切角占用室內空間，會影響本來就不大的室內空間。而第二種方法不僅節省空間，而且不會使聲音出現任何失音的情況。
(三)切斷固體傳聲的措施從物理學上來說，聲音在股體內傳播的衰減程度不強，而要想切斷演播室墻體、門窗、空調等的固體傳聲，要在施工環節就加強控制，做好施工縫內落灰、落磚管理，積極改進各個節點的構造。如果施工縫間有雜物存在，容易形成剛性連接，減弱消音效果。施工過程中可以在非播音室的墻根處預留清掃口，這樣可以做到一邊施工一邊清掃，施工完畢后再堵住清掃口，這樣就避免了縫隙雜物。另外安裝空調時需要挖掘管道，，這些管道穿進大小播音室時，需要做柔性連接，風管與墻體的連接處用瀝青、干硬性砂漿塞實，以此來達到消音的效果。
(四)聲學裝修施工現在的演播室墻體一般采用超細玻璃棉寬頻犧牲構造，而頂棚一般采用腔內填棉的方式來控制混響時間，以免發生聲學聚焦或者長延時反射聲現象，破壞使內消音效果。所以在裝修時對演播室的非聲學墻體的普通見白作法用彈涂法來代替，這種方法能夠很好的降低長延時反射聲現象的出現。
五、結語
第3篇
圍護結構的隔聲設計分為空氣聲隔聲設計及固體聲隔聲設計兩部分,均包括隔聲量的計算、隔聲材料的選擇以及隔聲構造設計等內容。除理論計算外,經常需要進行隔聲構件的實驗室或現場測量,來確定其各頻帶的隔聲量。
噪聲控制的另一重要內容,就是針對廳堂建筑內部的噪聲振動源進行控制。這些噪聲振動源包括空調設備、給排水設備、變壓器、某些燈光設備、舞臺機械設備以及來自相鄰房間通過空氣及固體傳聲傳入的噪聲和振動等,都將對觀眾廳的安靜造成干擾。因此,在建筑方案設計階段,聲學顧問就必須介入,以便審視建筑內部各種房間的平、剖面布置是否合理,盡可能在建筑設計階段就將可能的噪聲振動干擾減至最低。
此外,建筑聲學設計的另一個重要任務就是進行室內音質設計。
音質設計通常包括下述工作內容：
一、確定廳堂體型及體量。為看得清楚、聽得清晰,各類廳堂都有個長度的限制。廳堂的寬度會涉及到早期側向反射聲的組織,與音質的空間感有重要關聯。廳堂的高度不僅影響豎向早期反射聲的組織,而且影響早后期聲能比和混響聲能的大小及方向。廳堂的體積和每座容積都直接影響混響時間等音質參數。廳堂的體型更是關系到是否存在回聲、顫動回聲、聲聚焦、聲影區等音質缺陷。所有這些,都必須在初步方案設計階段就提供建筑聲學的專業意見。
二、確定音質設計指標及其優選值。根據廳堂的使用功能選擇混響時間、明晰度、強度指數、側向能量因子、雙耳互相關系數等音質評價指標,并確定各指標的優選值,是音質設計的重要任務。這些指標及其優選值的選定,將為進一步進行音質參量計算和將來竣工后的音質測試提供目標和依據。
三、對樂池、樂臺、包廂、樓座及廳堂各界面進行聲學設計。廳堂的平面及各界面的形狀、面積、傾角等以及樂池、樂臺、包廂、樓座、音樂罩、反射板等都影響聲脈沖響應的結構,從而對廳堂音質產生重要影響。因此,是否設樓座、包廂,設幾層樓座、包廂,樓座和包廂的深度及開敞度多少為合適,欄板的面積與傾角多大較恰當等等,都屬于建筑聲學設計的范疇,都需由建筑師與聲學顧問共同磋商,加以確定。樂池的形狀和開口大小也直接影響樂隊聲能的輸送以及樂隊與演員的相互聽聞。此外,是否設音樂罩或反射板,設何種形式的音樂罩和反射板等等,也都需要從建筑聲學專業的角度提供咨詢意見,并給出設計方案。四、計算廳堂音質參量。當廳堂的平、剖面及樓座、包廂、樂池、樂臺等設計方案擬定以后,就可開始計算廳堂音質參量。通過音質參量的計算,提供設計反饋信息,以便對設計方案作出必要的修改與調整。這個過程有時需要反復進行多次,以便臻于至善。在此過程中,需要輔以平剖面聲線分析、三維聲場計算機仿真乃至縮尺模型試驗等技術手段,才能做出較準確的預計。
五、進行聲學構造設計。廳堂音質除了受前述建筑因素影響之外,還與室內裝修材料與構造密切相關。因此,聲學顧問還需與裝修設計師密切配合,共同完成室內裝修設計。聲學裝修構造設計通常包括各界面材料的選擇和繪制構造設計圖,需詳細規定材料的面密度、表觀密度、厚度、穿孔率、孔徑、孔距、背后空氣層厚度以及龍骨的間距等技術參數。
六、聲場計算機仿真。對廳堂建筑進行仔細的聲場分析和音質參量計算,有賴于聲場三維計算機仿真。從這一點意義上講,要進行成功的現代廳堂音質設計已離不開計算機仿真的輔助。
七、縮尺模型試驗。對于重要的廳堂,除了計算機仿真外,通常還須建立一定縮尺比的廳堂模型,進行縮尺模型聲學試驗。縮尺模型試驗優于計算機仿真之處,在于唯有它能對室內聲波動效應做出仿真,而前者僅能在中、高頻段,在幾何聲學的范圍內提供較準確的仿真結果。此外,計算機仿真從本質上說是將聲學家已知的聲學原理輸入計算機中,而縮尺模型則可較客觀地展示廳堂中發生的實際聲物理現象。目前,華南理工大學建筑聲學實驗室正在負責對在建的廣州歌劇院作1∶20的聲學縮尺模型試驗,以確保該劇院建成后的高水準音質。
八、可聽化主觀評價。對于重要的廳堂,必要時還可在計算機仿真和縮尺模型試驗基礎上,應用先進的可聽化技術進行主觀聽音評價。可聽化技術是通過仿真計算,或者通過模型試驗測量獲得雙耳脈沖響應,將之與在消聲室中錄制的音樂或語言“干信號”卷積,輸出已加入廳堂影響的聲音信號,供受試者預先聆聽建成后的廳堂音質效果。這是近年發展起來的建筑聲學領域一項高新技術。
九、建筑聲學測量。建筑聲學測量包括噪聲與振動測量,圍護構造隔聲測量,重要材料與構造的吸聲量測量以及廳堂音質參量的測量等。廳堂音質參量測量除了在工程竣工之后進行,以驗證聲學設計是否達標外,有時還需要在廳堂建筑主體完工,進入內部裝修階段時進行,以便為施工的最后階段進行必要的設計修改與調整提供科學數據。
