第4章 室内音质设计4.1 室内声学原理室内声学原理 4.2 室内音质评价标准室内音质评价标准4.3 大厅容积的确定4.4 房间的体型设计4.5 混响时间设计4.6 电声系统设计 4.7 各类厅堂的音质设计一、剧院音质设计一、剧院音质设计 种类很多，归纳起来可分三类：西洋歌剧院、地方戏院和话剧院。 剧院一般有很大舞台空间。舞台上帘幕、布景、道具等吸声不够，使舞台空间混响时间过长。对音质不利，可在舞台后墙或顶部布置吸声材料，使舞台空间混响时间与观众厅基本相同。 4.7 各类建筑声学设计要点典型的音乐厅平剖面示意图典型的剧场平剖面示意图西方古典歌剧院大多为马蹄形平面，大厅周边设有多层包厢及柱廊。使观众与演员间距离缩短。大量柱廊、凸弧形包厢和各种浮雕装饰使大厅具有良好的声扩散，并且避免弧形墙面的声聚焦。使大厅获得良好音质。 规模较小的歌剧院，可采用简单矩形或钟形平面，通过设置跌落包厢和扩散体来增加扩散。 歌剧院乐池上方吊顶可做成带有弧度的反射面，将乐队声音反射到观众席。 大厅可设楼座、包厢，以缩短直达声距离。台口附近吊顶和侧墙应作成反射面，争取尽量多早期反射声。大厅后墙可作一些吸声或扩散处理。其他墙面及中后部吊顶可由建筑装饰要求确定，并宜有适当扩散。大厅尽量少用吸声材料，宜通过降低大厅每座容积来控制混响时间，以提高大厅内声压级。 上海大剧院观众厅多功能剧场音质设计 我国目前大量建造 多功能剧场常用于音乐、歌舞和戏剧演出及作报告、放映电影等多种用途。多功能剧场一般都有较大的舞台，有的还配有乐池。 混响时间确定：两种方法 1）主要用途 多功能剧场在确定混响时间时，可采用折衷办法，考虑满足其主要用途，同时兼顾其他。 2）可调混响时间 墙或顶设置可调吸声结构，使混响时间在某一范围内变化。 为满足音乐演出要求，必须配置舞台声反射罩。 声学作用：反射罩可增加大量早期反射声和投射至观众区的声能，并有利于乐队之间相互听闻。声反射罩顶板应重点考虑给演员提供反射声。 构造做法：反射罩应有良好的反射性能，可用20mm厚铝蜂窝板、厚木板、玻璃钢实心厚板制作。 形式：多种，有封闭式（也称端室式）、分离式、简易折叠式等。分离式反射罩顶板可分块固定在舞台吊杆上，不用时收藏在舞台上空，侧板、后板可用移动式结构。典型的音乐厅平剖面示意图典型的剧场平剖面示意图虚线表示音乐罩构造出类似音乐厅的乐台空间多功能剧场平面图多功能剧场剖面图多功能剧场舞台反射罩杭洲师范学院音乐厅舞台反射罩浙江音乐厅舞台反射罩 多功能剧场，观众厅加舞台合在一起为一长方形平面，宽27m，长36.5m。 可变舞台形式：建筑师把舞台口两片墙面设计成活动框架，当台口墙面向舞台内移，原本镜框式舞台形式成为舞台与观众厅一体的音乐厅形式。观众厅有560座，容积3600m。 舞台反射罩：为满足音乐演出需要，舞台上设置活动声反射板。歌舞演出时活动声反射板升至舞台塔内。反射板采用刚度很大的8mm厚防火板材。 构造处理：观众厅墙面结合造型采用扩散反射面。 为防止回声及控制混响时间，观众厅后墙部分采用阻燃炽物面吸声结构。 浙江音乐厅音质设计 可调混响时间：为更好地满足多种用途，该厅采用可调混响，在观众厅顶部设置天窗式可变吸声结构。在顶部设置可向吊顶内开启的窗扇，窗扇关闭时不吸声，开启时观众厅声能通过开口传入吊顶内部而被吸收调节吸声量。 镜框舞台形式：顶部可变吸声结构开启处于吸声状态，观众厅中频空场混响时间为1.2s。 音乐厅舞台形式：顶部可变吸声结构关闭。观众厅中频空场混响时间为1.55s。浙江音乐厅音质设计 二、音乐厅音质设计： 音质要求最高的厅堂类型之一。 特点：演奏席与观众厅位于同一空间，声能得到充分利用。由于交响乐队声功率较大，故大厅可有较大容积。 音质方面：要求有很长混响时间及丰富侧向反射声。音质设计时要求设计人员在保证没有回声、声聚焦等音质缺陷同时，尽量少用吸声材料。 典型音乐厅平剖面示意图典型剧场平剖面示意图 古典音乐厅：窄厅、矩形平面、高天花板。 鞋盒式音乐厅，两侧及后部有浅挑台，一般能使观众席获得丰富侧向反射声。 音质一直受到很高评价，其中最著名：波士顿音乐厅（2631座，中频混响时间1.8s）。 现代音乐厅：为在较宽、较大的音乐厅中争取尽可能多侧向反射声，可在侧墙安装倾斜反射板，或将吊顶做成扩散面，使一部分声能被反射到侧墙，再由侧墙反射到观众席。 美国加州桔县表演艺术中心多用途剧场（2903座，中频混响时间在1.42.2s可调），很宽平面内错落配置四层平面，利用上一层侧板为下一层提供侧向反射声。加州桔县表演艺术中心早期侧向反射声由4个分区侧墙、大厅前部二次剩余扩散体倾斜后墙顶部和反射体后帘幕可调混响时间顶部和帘幕拉出长度以调整混响时间三、体育馆音质设计多功能体育馆 多功能体育馆除举办各种体育比赛外，常被用于举办文艺演出及召开大会，有时还被用来放映电影，成为多功能大厅。 声学要求：体育馆都装有电声系统，对音质要求相对较低。要求具有良好的清晰度和一定的丰满度，且没有回声、声聚焦等声缺陷及噪声干扰。 地面和天花间易产生颤动（多重）回声。 体育馆特点是容积大，座椅一般为吸声较少的夹板椅或塑料椅，可布置吸声材料的墙面又很少。 从声学角度考虑，体育馆上部宜满做吊顶可压缩容积，还可在吊顶上布置吸声材料。同时由于吊顶上部的空腔作用，往往可在全频域获得较大吸声效果，以便达到理想的混响时间。 目前采用网架结构，出于造型和经济等方面考虑，常采用暴露结构形式。仅靠墙面来吸声远不能满足要求。解决办法是在网架空间内悬吊空间吸声体以增加大厅吸声量。 体育馆音质设计 主席台及裁判席附近的墙面宜做吸声处理，以便减少进入话筒的反射声，有利于提高扩声系统的传声增益。 体育馆屋面板普遍采用钢质复合板，即双层钢板之间加一层保温层。复合板中间的保温层如用超细玻璃棉、岩棉等既保温又能吸声的材料，则在复合板内侧钢板上钻孔即可用来吸声。可大大降低工程造价 体育馆音质设计体育馆体育馆空间吸声体体育馆空间吸声体 四、电影院音质设计还音室 普通、立体声、环幕电影院。目前新建电影院大多需具备放映四声道光学立体声电影的条件立体声电影院。 电影院与演出大厅最大的区别就在于是一个还原声音的场所。电影胶片上记录的声音已经经过加工处理，还原重放时不需要室内空间对它进行“润色”。 立体声电影院的特点是除银幕后有左中右三组主扬声器外，观众厅中后部两侧墙及后墙还装有多个环境声扬声器。 电影院音质设计 为使主扬声器有良好的声像定位能力及避免舞台反射声干扰，舞台顶、后墙应做成全频域强吸声结构。为防止环境扬声器在两侧墙间形成颤动回声，侧墙应做扩散或吸声处理。 观众厅平面可为长方形或斜角极小的扇形。电影院由扬声器发出直达声已足够大，无需争取反射声来提高响度。吸声材料的用量以满足混响时间为宜，吸声过量，会使音质偏“干”。 普通电影院：中频混响时间应1.0s； 立体声电影院：中频混响时间应0.9s（四声道）； 0.50.7s（六声道）。电影院音质设计五、会议厅、报告厅（语言清晰度） 强吸声、短混响的声学处理 会议厅、报告厅、审判厅和天象厅的声学设计，在声学要求、设计指标和声学处理上有共同之处，也有各自的特点。 共同之处： 确保语言清晰度，采用强吸声短混响，并用扩声系统使听众获得足够的声级和均匀的声场分布。（一）会议厅声学设计特点：1、会议厅声学设计特点： 会议厅规模（容量和容积）的差异比所有会堂都大。小至十几人（容积100m3），大的可容纳万名观众（容积100000 m3），必须根据容积确定混响时间，通常在0.4s1.8s范围内。 由于会议厅均采用强吸声、短混响的声学处理方式，因此，体形在声学上作用不大，选择比较自由。2、会议厅最佳混响时间的选择 会议厅最佳混响时间可根据容积，参考会议厅混响时间的推荐值确定。 当容积小于30m3时，不必低于0.4s，当容积大于40000m3时、不应大于1.8s。 据调查，大容积会议厅，当混响时间大于1.8s时，语言清晰度都较差。必须通过分散式扩声系统，即每个座位的椅背上配置小功率扬声器，满足其听闻效果，还须设置声延迟系统。增加投资和日常管理方面都存在不少问题。 会议厅混响时间的推荐值 摘自实用建筑声学3、吸声材料的选择和音质缺陷的控制 布置吸声材料和结构具有控制混响时间和音质缺陷的双重功能。由于会议厅采用短混响时间，因此，必须采用强吸声结构。又由于强吸声处理，因此，建筑师经常可采用容易引起声缺陷的体形，如圆形、椭圆形、卵形平面、穹形屋顶等。而控制音质缺陷的措施，除配置扩散结构外，通常选用强吸声方法起到控制混响时间的作用。 会议厅吸声结构的配置和选择要根据它的容积和标准（即装修要求）而定：1） 在100m3左右的特小型会议室内（一般的园桌会议），如果室内陈设有地毯、窗帘和沙发座，通常不需另作吸声处理，即可达到预计的混响时间。 2）200m3以上的会议厅，一般都应配置吸声材料或吸声结构。 控制混响时间的难点是低频混响时间。由于厅内的观众、座椅、地毯、门窗帘幕和多数建筑材料，均在中、高频范围内有较好吸声性能，必定会造成低频混响时间过长而影响语言清晰度。 目前，适合于会议厅用的低频吸声结构有： （1）薄板共振吸声结构：用胶合板（57厚）作木护墙，离刚性墙面100200结构，是控制低频混响的有效措施，同时，也有很好的装修效果，最适合于会议厅使用，但需做防火处理。 （2）共振吸声器：赫姆共振器，能将其共振频率设计在欲控制范围内。其表面形式有：穿孔板，共振吸声砌体。 （3）大空腔吸声结构：在厚度较大的多孔吸声材料后面设置符合控制低频所需的空腔。 会议厅讲台后墙，应作适当吸声处理，以免后部反射声，引起讲台上传声器声反馈；放电影时，则由于后墙反射声与扬声系统直射声的相位差，引起不利声干扰。 会议厅顶部，当厅内的声吸收是以控制混响时间达到设计值时，通常不作吸声处理，而做成反射面。 4、会议厅声学设计实例（1）大会议厅的声学设计 会议、即兴演出（音乐、歌舞、电影），厅内容纳2500人，有效容积16000m3，每座容积6.4m3。大厅设有楼座，首层不设坡度，配置活动座椅，以备会议期间宴会、舞会所用，楼座设固定座椅。 大厅为八角形平面，横向宽45m，纵向长36m，平均高度10m ，两侧分别设同声翻译室和记者席。声学指标以语言清晰度为主，兼顾文艺演出，确定如下声学指标：最佳混响时间（1.4s）频率（Hz） 125 250 500 1000 2000 4000混响时间 1.6 1.5 1.4 1.4 1.3 1.2声场不均匀度 3.0 3.0 3.0厅内噪声级（dB）：NR-30（35dBA）48 39 34 30 26 25基本平直大会议厅平面大会议厅剖面内装修： 波浪形石膏板吊顶作为反射面，台口两侧为塑料贴面板；所有墙面包括侧墙和后墙作为吸声面，控制不利声反射；后墙局部设三角形扩散体；挑台栏板穿孔板外面蒙织物作为宽频带吸声结构；地面满铺地毯。 可调容积噪声控制：为隔离外界噪声对会议室的干扰，屋架上弦杆下加设水泥压力板（FC板）夹层，以提高屋面板的隔声性能；通向会议大厅的门均为隔声门；大厅空调、制冷系统均配置消声和减振措施。开向厅内的同声传译室：采用双层6mm厚玻璃隔声窗，具有35分贝的隔声量；而同声传译室之间采用双面各两层石膏板（24mm），中间填50mm厚岩棉的墙体结构，达到40分贝的隔声量。混响时间0.4s。（2）中会议厅的声学设计 以会议为主，兼小型演出和放映电影，厅内容纳652人，有效容积3230m3，每座容积5.0m3。 厅平面呈钟形，横向宽21m，台口至后墙纵向长度为26.5m，平均高度6.5m ，后侧分别设同声翻译室和控制室。 为满足会议和电影的要求，故大厅的混响时间较短，声学指标以语言清晰度为主，兼顾电影，确定如下声学指标：最佳混响时间（0.6s）频率（Hz） 125 250 500 1000 2000 4000混响时间 0.7 0.7 0.6 0.6 0.6 0.6 声场不均匀度 2.5 3.0 3.0 室内噪声级（dBA）： 32 中会议厅平面中会议厅剖面（3）阶梯会议室的声学设计 专供学术报告使用的大厅，厅可容纳170人，有效容积470m3，每座容积2.8m3。 会议室为矩形平面，横向宽11.4m，纵向长15m，平均高度2.9m ，讲台上设卷帘屏幕；室两侧入口设双道隔声门（声闸）。 声学指标以语言清晰度为主，确定如下声学指标：最佳混响时间（0.5s） 频率（Hz） 125 250 500 1000 2000 4000 混响时间 0.63 0.54 0.50 0.47 0.48 0.49 声场不均匀度 2.3 3.5 4.0 室内噪声级（dBA）： 33 阶梯会议厅平面(声闸)阶梯会议厅剖面高级会议室平面（二）报告厅的声学设计（二）报告厅的声学设计 通常在150500人左右，多数150350人，容积在4002500m3范围，由于报告厅容量和容积变化范围不大，因此，声学设计通常采用统一指标。根据经验，工程设计中采用通用指标： 混响时间： 中频（500Hz）混响时间为0.81.0s，混响频率特性曲线接近平直。 声场不均匀度： 自然声报告时，厅内中频的声场不均匀度不大于3.5 dB;采用扩声系统时，应小于3.0dB。 噪声级： 自然声报告时，厅内噪声不大于30 dBA；而采用扩声系统时，则应低于40dBA。 没有音质缺陷。 报告厅的平面形式通常有矩形切角、扇形和正方形对角线配置等三种，如图所示。矩形切角扇形正方形对角线配置 当自然声报告时，讲台台口两侧墙和吊顶应作为反射面，按几何作图法确定反射面的倾角，使厅内反射声均匀分布，并使最后排的听众也能有足够的声级（应大于65 dB）。 报告厅的护墙应做胶合板，或砌筑共振吸声器，以控制低频混响；其它部位可设多孔吸声材料或结构，如矿棉吸声板、穿孔石膏板或铝板等。 报告厅的地面起坡应大于视线设计要求（即c值为812），以此减少听众对直达声的掠射吸收。 设有同声传译和即席发言系统的国际会议报告厅，应根据语种设置相应数量的传译室和控制室；由于有即兴发言设备，声源发声和接收均在厅内，因而要特别注意防止平行侧墙间的颤动回声干扰矩形平面的报告厅侧墙应采用强吸声处理或设置扩散结构。七、录播室、演播室音质设计 （一） 录播室： 一般规模较小，设计不当很容易产生低频共振频率的“简并”即“声染色”。房间长、宽、高应避免彼此相等或成整数比。录播室也可采用不规则形状，但不得出现凹面墙、穹顶。矩形录播室的推荐比例录播室录播室高高宽宽长长小录播室11.251.6一般录播室11.62.5低顶棚录播室12.53.2细长型录播室11.253.2 录播室混响时间一般取0.40.5s；其吸声材料的布置应符合“分散、均匀”的原则。录播室内不应出现大面积平行声反射面，以避免颤动回声等音质缺陷。 在音乐录音室中，可用吸声屏风将打击乐器隔离，或设隔声小室供打击乐器专用，其面积为10m2左右。小室内应进行强吸声处理。音乐录音室内应布置扩散体。 录播室要求非常低的背景噪声，因此在噪声控制方面应特别注意，一般做成“房中房”隔声、隔振结构。录播室的出入口做声闸（锁），进出录播室的管线都需进行隔振处理。 （二）演播室（二）演播室强吸声短混响强吸声短混响 演播室的用途是制作电视和录像节目。一般录音和录像同时进行，故也有一定的声学要求。大的演播室如中央电视台大演播室面积达1000m2。录制新闻、教育节目的演播室面积一般只有几十平方米，容积变化较大，故其混响时间也有做相应的变化。容积在1001000m2的中频混响时间在0.31.0s范围内选择。 演播室中由于演员、观众和道具的移动变换，吸声量变化很大，故混响时间较难控制。一般演播室的顶棚及周墙应做吸声处理。由于演播室内布置有大量灯光，故要求采用非燃性吸声材料。（三）控制室（三）控制室 录播室、演播室都带有控制室。控制室供录音师录音，并进行监听和调整之用。控制室通过观察窗与录播室、演播室相连。观察窗应具有高的隔声量。控制室房间混响时间要求较短，可控制在0.4s左右。 一、萧山报告厅设计 1个多功能报告厅及4个会议室 （一）（一）多功能报告厅 1、概述 观众厅平面为不规则形，长约19.8米，最宽处约20.4米。观众厅座椅为短排法，错排，排距1000mm。舞台口宽12m，高6.3m。 多功能报告厅声学设计定位：以小型歌舞剧、音乐会为主，兼顾会议。设计思路：提供一个良好的演出环境和氛围。 第六节 声学设计实例报告厅 2、多功能报告厅建声设计（1）建声设计目标 主观听音方面：丰满度与清晰度之间适当平衡；合适的响度；一定的空间感；无回声、声聚焦等音质缺陷；无噪声干扰。主观评价指标 与主观听音对应，客观评价指标：合适的混响时间及频率特性；合适的声压级；丰富的早期反射声，特别是侧向早期反射声；声场分布均匀；无回声、声聚焦等音质缺陷；低背景噪声。 根据报告厅使用要求，建筑声学设计总目标：会议及报告时有较好的语言清晰度，演出时通过电声系统获得较好的丰满度；力求使声场分布均匀，避免回声、声聚焦等音质缺陷。 具体声学指标：满场混响时间中频（500Hz）为1.0s，混响时间频率特性为中高频基本平直，允许高频稍短，低频混响时间稍长。混响时间取值参考表频率(Hz)125250500100020004000T60(s)1.01.31.01.2110.91.00.81.0该报告厅背景噪声控制目标小于NR30。3、 建声设计内容（1）体形设计 观众厅吊顶及墙面的反射声，直达声传播，决定反射声时间和空间分布。大厅形体和表面的声学性质也就决定大厅的音质。 设计大厅的形体和表面的声学特性时要尽量争取早期反射声，特别是早期侧向反射声。同时还要特别注意避免声聚焦和回声等声缺陷的出现。 主要措施：使早期反射声分布均匀，特别是观众席前区也有较多早期反射声。 舞台口处的侧墙比较重要，方案把台口处墙面处理成弧形且具有扩散机理的木条结构，能使反射声均匀地覆盖较多地观众区域。 中间及后部侧墙做折形反射面，给观众席提供尽可能多地早期反射声，同时在侧墙镶嵌木条吸声结构，既控制混响时间又丰富侧墙造型。观众厅后墙做帕特板吸声结构控制混响时间和防止回声等声缺陷。 为获得较多早期侧向反射声，两侧耳光室适当提高，下部留出较大的反射面，同时耳光室开口内凹，以减少对侧向反射声的吸收。（2） 舞台设计舞台设计 演出及会议等使用时，需利用整个舞台空间。为获得良好的演出效果，舞台宜具有与观众厅相同的声学条件。由于舞台空间很大，台上固有吸声又不多，因此，舞台墙面从舞台面至一层天桥做全频强吸声结构，以控制舞台空间混响时间。 做法采用穿孔FC板吸声结构。穿孔率为20的穿孔板占2/3面积，穿孔率为2的穿孔板占1/3面积，两者相间布置，穿孔板离墙10cm，内衬5cm吸声材料羊毛板，并紧靠穿孔板放置。（3） 吊顶设计 大厅吊顶应是一个封闭面，并有良好的声反射性能。 吊顶的形体要为观众厅提供充足的早期反射声，所以吊顶的设计模型可在电脑中进行优化。观众席上方做扩散反射吊顶，给观众席区提供早期反射声，同时使声能扩散。 吊顶内设计一道面光，面光室内表面做穿孔板吸声结构。 吊顶材料选用2层12厚纸面石膏板，外乳胶漆，以保证其良好的反射效果。（4 ）观众厅座椅 为获得合适混响时间，需要合适的每座容积。因为观众及座椅是观众厅内主要的吸声量，约占总吸声量的一半以上，所以每座容积对观众厅混响时间有很大的影响。 本方案观众厅容积为2550m3，座位295个,每座容积8.6 m3。 座椅声学要求：吸声量大小合适，且坐人时与不坐人时相比吸声量变化不大，以保证观众厅有稳定音质。吸声座椅 4、噪声控制设计 包括：防止外部环境噪声传入对观众厅的影响；防止内部不同房间之间的噪声干扰；控制室内设备产生的噪声。 为防止噪声进入观众厅及舞台，通向观众厅及舞台的门均采用隔声门，隔声门计权隔声量应大于35dB。观众厅入口处均设声闸以防止噪声干扰。 设备房均采用隔声门，以防止设备噪声传出。设备间墙、顶均做吸声结构，可做穿孔FC板吸声结构，吸声材料可用50厚离心玻璃棉（外包玻璃丝布）。 对于空调系统，除做好设备隔振外，还应作好消声。 舞台机械设备应采用低噪声设备，升降乐池、升降舞台机械台仓内四壁做强吸声。吸声结构可为穿孔FC板吸声结构。（二）会议室建声设计 报告厅有2个110m2左右的中会议室和2个55m2左右的小会议室。 根据中会议室体积，其中频（500Hz）混响时间在0.5s为佳, 混响时间频率特性为中高频基本平直，允许高频稍短，低频混响时间稍长。 根据赛宾公式要达到目标混响时间，需要128m2的吸声量。墙面除玻璃窗外，剩余部分做吸声构造可做织物或穿孔板加羊毛棉做法。吊顶可做局部吸声结构局部石膏板吊顶，建议采用金属穿孔板加羊毛棉做法。玻璃窗处可悬挂厚重窗帘，可用来调节混响时间。地面可铺防静电地毯。 根据小会议室体积，其中频（500Hz）混响时间在0.4s为佳, 要达到混响时间，需要64m2吸声量。做法同中会议室。 （三） 材料和结构 工程所用吸声材料，有卫生要求的地方，均用阻燃羊毛（下脚料）吸声棉或板。 设备房、舞台、乐池台仓内可用玻璃丝布包离心玻璃棉。面层采用无石棉穿孔FC板，穿孔率为P=20%和P=2%两种。耳光室内墙、面光室墙面和顶部、音控室及灯控室均采用穿孔FC板吸声结构。 注意事项：由于吸声材料厚度、密度、背后空腔大小多会对吸声性能产生很大影响，故施工时不能随意改变。所有吸声结构中，吸声材料均靠近面层设置。穿孔板穿孔率的不同会具有完全不同的吸声频率特性，因此，穿孔率必须严格按设计要求执行。小结：室内音质设计（4） 重点：音乐厅、剧场、多功能剧场、体育馆、会议室及报告厅建筑声学设计要点。难点：音乐厅、剧场及多功能剧场建筑声学设计。