山东音响礼堂建声环境说明
厅堂建筑观众厅平面形式的不同,建筑门窗、吊顶、玻璃、座椅、家具、装饰物等摆放位置的不同,都能够造成建筑声学特性的不同。不同厅堂声学特性的差异会直接影响到舞台演出效果,但建筑声学专业性较强,涉及很多相关的学科和较深的数学理论.这里,仅扼要地介绍一下影响厅堂建筑听音的声学特性。
不管采用怎样的电声系统,建声环境好坏对扩声质量都是至关重要的。建声的内容主要包括场地的形体、容积和装饰材料的吸声量,它们直接影响到这个场所的混响时间、声音的响度等音质指标。所以建声的好坏是一套音响系统成败的关键。
房间的扩散特性
山东音响礼堂室内的声波在传播过程中遇到介质密度变化(如:平面、斜面、曲面及凸弧面等)时,就会有声反射、声折射、声衍射、声扩散、声吸收、声透射等现象,进而破坏了房间的声音均匀性。当房间内需要扩散声波频率,可在剧场的顶棚、侧墙及后墙的表面设立圆柱形、三角形、半球形、多面体、棱锥形等不同几何形状的声扩散体;也有装修成立体浮雕图案形式。在进行声扩散设计时,应注意采用大尺寸的扩散体,以便增加对低音的扩散能力。
驻波
山东音响礼堂驻波是驻定的声压起伏。驻波会引起低频声的共振,造成声染色(声音中的某频率加强或减弱,破坏房间内声音均匀性)。在设计中,应避免房间任何两面的尺寸相等(正方形):避免房间的一面是另一面的两倍(长宽比为2的房间);应避免装修过程中采用大理石和花岗岩的地坪和落地大玻璃;应避免摆放室内物品的对称布置及吸声材料的适当分布等。
早期反射声
山东音响礼堂在直达声以后到达的对房间的音质起到有利作用的所有反射声,称为早期反射声(时间范围取直达声以后的50ms)。早期反射声能与混响声能之比称为明晰度,明晰度>50%,音节清晰度就可达90%以上。但侧向早期反射声过强,又会形成虚声源,造成移位错觉的不良后果。
如:矩形观众厅,当宽度≥30米时,观众厅前、中区缺少侧向早期反射声及早期反射声易被观众面吸收,音质效果变差。解决的方法之一:反射及扩散式天棚;空间声反射体形式的天棚
声能比和等效混响
山东音响礼堂混响声能密度与直达声能密度之比,称为该点的声能比。声能比越小,引起的混响时间越短,这种情况被成为等效混响。它发生在声能比很小的区域,离声源越近,这种效应就越明显。因此,对与大型歌剧的舞台扩音或录音应采用整体式远场拾音,不宜采用多点式近场拾音,传声器的指向性不可太锐,以充分拾取到剧场空间自然混响声,使音乐更趋于完美。
环境的噪声声级
山东音响礼堂环境的噪声声级是指室内没有声源时的噪声声压级。噪声由空气传播的,称为空气声,解决的方法:采取隔声、隔振等方法或室内铺设一定的吸声材料(海绵吸声材料,木质穿孔吸声板,硫酸钡填料纸面石膏板等)。噪声是由建筑结构传播的机械振动称为固体声,固体声传播的较远。解决的方法是:在楼板面层上或地面板与承重楼板之间设置弹性层;在机械设备下面设置隔振器,用来减弱振动。
综上述,改善厅堂建筑的听音环境,应着重改善室内声波的传播途径和接受条件。建筑声学设计是一门专业性非常强,涉及领域广的学科,她涉及声波传播、声学测量等物理问题;还涉及到建筑、结构、材料、暖通等工程问题和心理学、行为学等社会问题。因此,在设计时,应同相关的专业密切配合,以便获得完美的听音环境。
作为礼堂对扩声系统的要求是比较高的,这也就对建声提出了更高的要求。我们根据有关资料,并结合以往的工程经验,就更好地建造出一个建声环境提出几个要素,以供与有关装修单位参考。
3.山东音响礼堂混响时间
混响时间通常我们用RT60来表达。所谓RT60即当声源达到一个稳态时突然切断,房间内声压级衰减60dB所需的时间。混响时间是评价厅堂音质的重要参量,它的长短直接影响到语音清晰度及声音丰满度。混响时间越短,声音越清晰,但会显得干涩,听感不舒服;混响时间越长,声音越丰满,但会显得浑浊,听感也不舒服。
混响时间有一个简便的公式可以计算:
T60=0.163V/Sa
这个公式称为赛宾公式,式中:V为厅堂的体积;S为厅堂表面积;a为各表面的平均吸声系数。通过这个公式我们可以知道混响时间与厅堂的体积成正比,与厅堂的总吸声量成反比。
混响时间不能太长也不能太短,那么它应该达到怎样的一个值才是最佳的呢?很早以前就有人做过这样的一个实验,在一个700m3和2800m3的安静房间中做混响时间与清晰度之间关系的实验,结果是两个房间都是当混响时间在1s左右时语言清晰度是最高的。作为会议和演艺类厅堂,对于人声要求有很高的语言清晰度,所以多功能类场所的混响时间设计为1.2s—1.4S最佳。歌唱等表演的混响时间要求长一点,可通过效果器来调节。这个最佳混响时间是只对于中频500Hz到1000Hz而言的。对于125Hz到250Hz低频的混响时间往往允许比中频提升20%,甚至50%,这样可以使声音听起来浑厚温暖。2000Hz到4000Hz的高频由于听众和空气对高频的吸声作用相当大,往往会有所下降,一般要求控制在下降10%-20%左右,对音质不会有明显影响。
良好的建声环境是扩声工程成败的首要条件,所以我们非常希望能与装饰设计单位共同协作,相互交流配合,尽可能建造一个高质量的声学环境。混响时间是厅堂音质或称室内音质的重要评价指标,从混响时间的长短,大致可以判断厅堂音质的好坏。在建声设计中,由于能对室内的混响时间进行定量计算,To=0.16V/A(s),式中,V为房间容积(m3),A为室内总吸声量(1112)。而且混响时间的测试方法简单,因此仍为音质设计最重要的内容。
事实上,房间混响是否适当,不仅仅关系到声音的清晰度,而且还直接关系到声音是否真实、自然的程度,是否动听悦耳。主观听音评价的丰满、温暖、清晰、空间感等都与混响是否适当密切相关。要把混响控制到适当的程度,首先要知道适当的混响时间是多少,又受什么因素的影响。通过对厅堂音质及其混响时间的大量测试、统计分析,以及主观听音评价,声学家提出了“最佳混响时间”的概念,语言清晰度的高峰段就是最佳混响时间的范围。
最佳混响时间是对大量音质效果评价认为较好的各种用途的厅堂,如音乐厅、歌剧院、电影院、报告厅、会议室、录音室、演播室等实测的500Hz和1000Hz满场(指实际使用状态,如座椅坐有观众)混响时间进行统计分析得出的。因为厅内音响的生气感主要取决于500-1000 Hz的中高频混响时间。对于低频的混响时间比中频允许长一些,一般在20%-50%,特别是音乐用途的房间,可以提升得更多一些,使声音听来更感浑厚丰满。而对2000Hz以上高频的混响时间最好与中频基本相同,但由于室内常用材料及听众的高频吸声都比较大,加上空气对高频的吸声作用,特别是大型厅堂如体育馆等,空气吸声与其容积成正比,所以高频混响时间会有所下降。一般允许比中频(500-1 000 Hz)下降10%—20%,对音质不会有明显影响。
1决定最佳混响时间的因素
最佳混响时间不应过长,但也不是越短越好。房间容积不同、用途不同,要求的最佳混响时间也不同,同时还受人们的主观感觉及民族风格等因素的影响,因此不同地方发表的数据是有差异的。
(1)不同用途对混响时间的要求不同。音乐用途的厅堂要求最佳混响时间应长一些,如音乐厅、音乐录音室等;语言用途的房间,要求最佳混响时间则短一些。
(2)房间容积的不同要求不同的混响时间。如果房间较大,“最佳混响时间”也应相应长一些。
这是因为房间空间增大,需要较大的响度才能使声音听起来更满意些。而增加混响时间能起到提高响度的作用。音乐厅的混响时间(1.5 s左右)比听音室大得多,就是这个道理。
(3)最佳混响时间除了与房间容积和声音类别相关外,相对于各种实际情况,可能有lO%-20%的变动范围。
2山东音响礼堂各类厅堂的最佳混响时间
(1)音乐厅人们对音乐往往不仅仅要求听清音符,而且希望相互之间有些“掩盖”,避免听到乐器的某些缺陷或不足,这样声音反而更为丰满动听,因此混响时间通常比语言用的厅堂长一些为好。国际上被评为乐声最富生气感的大厅,中频混响时间多在1.7-2.2s之间,
一般倾向于选择长混响时间;高频混响长的大厅,声音就明亮,低频混响长的,声音就温暖;
低频(125-250Hz)的混响时间宜略长于中频混响时间,平均比值宜为1.2-1.25:1。音乐厅的混响时间还与音乐的类别和作品密切相关。原则上交响乐音乐厅要求混响时间较长,室内乐厅、合唱厅(演唱厅)次之;重奏(唱)和独奏(唱)厅较短。一般认为其最佳混响时间在1.5-1.7 s之间,可以展现莫扎特和其他古典作曲家音乐的清晰、细致的特点;浪漫派音乐为2.0-2.1s,可以为勃拉姆斯、施特劳斯和马勒的后期浪漫派音乐提供融洽浑厚的声音;现代音乐,则以1.8-1.9s为宜。但混响时间过长(如大于2.2 s),可能破坏乐曲的清晰度和声部的均衡度。
山东音响礼堂一般在厅堂音质设计时,把最佳混响时间作为设计依据。根据建筑的用途以及容积大小查得中频(500-1000Hz)的混响时间,再确定高、低频的混响时间,作为设计指标。利用混响时间的计算公式,求得所需的吸声量,通过选择合适的吸声材料,确定材料的数量(面积),进行合理的布置。 但需要特别注意的是,一方面,音质好坏不只是由混响时间单一因素决定,还有诸多因素相互关联,所以上述所介绍的最佳混响时间只是推荐值。另一方面,即使确定了最佳的混响时间,也不能保证观众厅就具有良好的音质,它只是决定观众厅的音质好的因素之一。音质评价的参量不仅仅是混响时间,还有响度、早后期声能比、相对强感等。大致相同的两个大厅,其音质有时会有很大的差异,表明混响时间对音质的评价不完全充分。但这些参量计算和测量比较复杂,在设计中仅能定性考虑。