声学设计中对音质的一般要求

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所属分类:声学基础
摘要

声学设计中关于响度,声能,混响时间,反射声,音质的一般要求。

1、合适的响度

对于以语声为主的厅堂,响度一般应不低于60~65phon;对于有比较大的动态范围的厅堂,如音乐厅,响度一般应不低于40~80phon。为了保证正常的听音,干扰噪声的声压级应低于所要听的声音10dB以上。为了达到合适的响度,应考虑以下几点:

(1)声源的能量;

(2)观众厅的容积与扩散;

(3)房间的体型;

(4)厅堂自然混响时间;

(5)背景噪声。
声学设计中对音质的一般要求

2、声能分布均匀

整个厅堂内各点声能分布均匀,即声场分布均匀,可保证各区域内听众听到的响度基本一致。声场均匀的厅堂中,最大声压级与最小声压级之差不超过6dB,最大声压级(或最小声压级)与平均声压级之差不超过3dB。在音质设计时,采取下列措施可使声音得到充分扩散,声能分布也就比较均匀。

(1)体型设计的扩散处理。

(2)装置各种类型的扩散体。

(3)均匀布置吸声材料。

3、选择合适的混响时间

厅堂音质好坏,与混响时间关系很大。混响时间选择合适,能提高语言清晰度和音色丰满度。语言清晰度,即对语言听清的程度,直接影响听音效果。厅堂内较短的混响时间,合适的响度对改善语言清晰度有利。足够的丰满度指厅堂内声音活跃、坚实饱满、音色浑厚,特别是低频段的丰满度,可增加声音的力度感和亲切感,极大地烘托演出效果。延长厅堂混响时间,有利于提高厅堂的丰满度。

4、充分利用近次反射声

近次反射声有助于加强直达声,特别是大厅内来自侧墙的反射声,对声音的空间感和声音洪亮感起重要作用。在大型厅堂中,可依近次反射声使声场均匀。

5、避免出现音质缺陷

厅堂的音质缺陷主要指回声、颤动回声、声聚焦、声染色及声阴影等声学现象。厅堂要设计合理的混响时间,避免出现音质缺陷。下面进一步说明这五种明显的音质缺陷。

(1)回声(echo)是指强度和时间差大到足以引起听觉将它与直达声区分开来的反射声。从单一声源产生的一连串可分辨的回声则叫做多重回声,当室内两个界面之间距离大于一定数值,且吸声量不足时,在其中间声源发出的声音则可能产生多重回声。回声的出现会影响听音注意力,影响声音的清晰度,破坏立体声聆听的声象定位效果,因此,回声是应该防止的。

(2)颤动回声(flutter echo)当声源在平行界面或一平面与一凹面之间发生反射、界面间距离大于一定数值时则会出现颤动回声。发生颤动回声时,声音有连续的重叠声,并有颤抖的感觉。颤动回声会引起听力疲劳,使人感到厌烦。

(3)声聚焦(Sound focusing)凹面对声波形成集中反射,使反射声聚集于某个区域,造成声音在该区域特别响的现象。声聚焦使室内声压不均匀,应该防止这种缺陷。声聚焦现象会造成声能过分集中,使声能汇聚点的声音嘈杂,而其他区域听音条件变差,扩大了声场不均匀度,严重影响听众的听音条件。

(4)声影区(Sound shadow area)由于障碍物或折射的原因,产生声音辐射不到的区域。在声影区内、声压级很低,音量很轻。因此声影区的存在也是声压不均匀的原因,应予防止。

(5)声染色(room coloration)由于室内频率响应的变化,使原始声音被赋予外加的音色特点。对于容积小的听音室,本征频率在低频端分布不够密集连续、因此在低频段易产生“共振”的音染现象,应该采用措施防止。共振现象产生的声染色效应,引起声音信号的失真,产生主观听感上的厌恶情绪,严重影响听音效果。

综上所述,前四种缺陷一般在大厅中容易发生,解决的方法应用几何声学的有关规律,而第五种则多发生于小室,应从波动声学的角度加以考虑,消除音质缺陷。

避免厅堂音质缺陷的方法,主要是从厅堂的体形设计和吸声材料布置两方面入手,消除产生音质缺陷的条件。例如,为了消除回声,应在可能引起回声的部位布置强吸声材料,使反射声减弱;另一种方法是调整反射面角度,将后墙与顶棚交接处,作成比较大的倾角,将声音反射给后区观众,彻底消除回声,取得化害为利的效果。为了消除声聚焦现象,应尽量控制厅堂界面的曲面弧度,采用凸形结构,并在弧面上布置合适的吸音材料。为了消除音质缺陷,可根据厅堂内声源的位置,采用几何作图法,用声线的分布,找出各种声缺陷的条件和部位,以采取必要的措施进行抑制。

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