音響工程與廠堂音質設計是密不可分的。只有了解廳掌音質設計的特點,才有可能把廳堂的音響工程設計好。各類廳堂建筑的音質設計使用的功能不同,各白音質都有一些特殊的要求。對于以聽語言為主的廳堂,需要有較高的清晰度:而聽音樂的場所,則希望聲音豐滿、優美動聽。本草上要介紹各類廳堂音質的設計方案和聲學特性,為不同類型的廳學護聲系統設計提供參考。
廳堂音質設計
音質設計的一般要求
1.合適的響度
對于以語聲為主的廳堂,響度一般應為60~65phon:對于有比較人的動態范圍的廳堂,如音樂廳,響度一般應為40~80phon。為了保證正常的聽音,干擾蝶戶的聲壓級成低于所要聽的戶言10dB以上。
為了達到合適的響度,應考慮以下幾點:
(1)聲源的能量:
(2)觀眾廳的容積與擴散:
(3)房間的體型:
(4)廳堂白然混響時間:
(5)背景噪聲。
2.聲能分布均勻
整個廳堂內各點聲能分布均勻,即聲場分布均勻,可保證各區域內聽眾聽到的響度基本一致。聲場均勻的廳堂中,最大聲壓級與最小聲壓級之差不超過6dB,坡大聲壓級(或最小聲樂級)與平均聲壓級之差不超過3dB。在音質設計時,采取下列措施可使聲音得到充分擴散,盧能分布也就比較均勻。
(1)體型設計的擴散處理。
(2)裝置各種類型的擴散體。
(3)均勻布置吸聲材料。
3.選擇合適的混響時間
廳堂音質好壞,與混響時間關系很大。混響時間選擇合適,能提高語言清晰度和音色豐滿度。語言清晰度,即對語言聽清的程度,直接影響聽音效果。廳堂內較短的混響時間,合適的響度對改善語言清晰度有利。足夠的豐滿度指廳堂內聲音活躍,堅實飽滿、音色澤厚,特別是低頻段的豐滿度,可增加聲音的力度感利親切感,極大地烘托演出效果。延長廳堂泥響時間,有利于提高廳堂的豐滿度。
4.充分利用近次反射聲
近次反射聲有助于加強直達聲,特別是人廳內來自側墻的反射聲,對聲音的空間感和聲音洪亮感起重要作用。在大型廳堂中,可依靠近次反射聲使聲場均勻。
5.避免出現音質缺陷
廳堂的音質缺陷主要指回聲、顏動回聲、聲聚焦、聲染色及聲陰影等聲學現象。廳堂要設計合理的混響時間,避免出現音質缺陷。下面進一步說明這5種明顯的音質缺陷。
1)回聲(Echo)是指強度利時間差大到足以引起聽覺將它與直達聲區分開來的反射聲。從單一聲源產生的--連串可分辨的回聲叫做多重回聲。當室內兩個界面之間距離大于一定數值,且吸聲量不足時,在其中間聲源發出的聲音則可能產生多重回聲。回聲的出現會影響聽音注意力,影響聲音的清晰度,破壞立體聲聆聽的聲像定位效果。因此,回聲是應該防止的。
2)顫動回聲(Flutter Echo)當聲源在平行界面或一個平面與一個四面之間發生反射,界面間距離大于一定數值時則會出現額動回聲。發生顫動回聲時,聲音有連續的重疊聲,并有顏抖的感覺。頓動回聲會引起聽力疲勞,使人感到厭煩。
3)聲聚焦(Sound Focusing) 四面對聲波秘成集中反射,使反射聲聚集丁某個區域,造成聲音在該區域特別響的現象。聲聚焦使審內聲壓不均勻,應該防止這種缺陷。聲聚焦現象會造成聲能過分集中,使聲能匯聚點的聲音嘈雜,而其他區域聽音條件變差,擴大了聲場不均勻度,嚴重影響聽眾的聽音條件。
4)聲影區(Sound Shadow Area)由于障礙物或折射的原因,產生聲音輻射不到的區域。在聲影區內,聲達級很低,音量很輕。因此聲影區的存在也是聲壓不均勻的原因,應予防止。
5)聲染色(Room Coloration) 出于室內頻率響應的變化,使原始聲音被賦予外加的音色特點。對于容積小的聽音宰,本征頻率在低頻端分布不夠密集連續,因此在低頻段易產生"共振"的聲染色現象,應該采取措施防止。共振現象產生的聲染色效應,引起聲音信號的失真,產生主觀聽感上的厭惡情緒,嚴重影響聽音效果。
綜上所述,前4種缺陷一般在大廳中容易發生,解決的方法應用兒們聲學的有關規律,而第5種則多發生于小家,應從波動聲學的角度加以考慮,消除音質缺陷。
避免廳堂音質缺陷的方法,主要是從廳堂的體形設計和吸聲材料布置兩方面入手,消除產生音質缺陷的條件。例如,為了消除回聲,應在可能引起回聲的部位布置強吸聲材料,使反射聲減弱;另一種方法是調整反射面角度,將后墻與頂棚交接處,作成比較大的傾角,將聲音反射給后區觀眾,徹底消除回聲,取得化害為利的效果。為了消除聲聚集現象,應盡量控制廳堂界面的曲面孤度,采用尸形結構,并在孤面上布置合適的吸聲材料。
為了消除音質缺陷,可根據廳堂內聲源的位置,提用幾何作圖法,用聲線的分布,找出各種聲缺陷的條件和部位,以采取必要的措施進行抑制。