厅堂音质声学设计与处理常见问题全简析

2022-03-27 16:32:10 工业机器人 65

在厅堂装饰工程中,为了与音响系统配合以获得好听的总体声音效果,有必要认真进行厅堂的声学设计和处理。但在当今的装饰工程中人们存在着许多模糊认 识,以至投巨资装饰完毕的厅堂音响效果却往往难以达到预期的目的,留下很多遗憾。以下就如何进行厅堂声学设计和处理作一简单论述,与大家探讨。

一.你听到的声音是怎样来的?

在一个厅堂内,你听到的声音总是包含有两部分:直达声与反射声。

直达声特性:由发声体通过空气中直线距离传达到听众,因而音量最大,到达时间最早。

反 射声特性:由厅堂四壁、天花、地板(简称厅堂六面)及厅堂内所有摆设物体多次反射的声音组成,延续时间长(因而也称混响声),信息量丰富(多面反射,多次 反射),受反射面形状与材质的影响,因而带上了厅堂特有的声音特性,所以,反射声特性也称“厅堂声音特性”或“厅堂混响声特性”(见图1,图2)。二.为什么要研究厅堂混响特性?

厅 堂内的反射声(或混响声)组成了厅堂内声音的重要部份,它约占到人耳实际所听声音的80\%的信息量,因而极大地影响到人耳对声音的感受好听或不好听, 舒适或难受,呆下去或快离开。所以几个世纪以来,声学专家就在不断研究:什么样的厅堂好听,怎样设计与控制厅堂六面及厅堂摆设物体的形状和材质才能使声音 好听。由于人耳听感的复杂性和厅堂声反射的复杂性,即使在有了高速计算机的今天,也没能一劳永逸地解决这一课题,恐怕还要研究几个世纪或更长。好在今天我 们已有了基本的理论指导和实践以及较为成熟的计算机辅助设计手段,在很大程度上已能满足我们的要求。

三.什么样的厅堂音质才算好?

根据到目前为止的认识水平,音质好的厅堂至少得足以下四个厅堂声学条件:

1. 混响时间在0.8--1.5秒之间—— 太短则声音干瘪,太长则声音发混、发燥(见图3);

2. 有良好的声扩散—— 直达声与反射声均匀扩散;无声聚焦:—— 无大面积弧形反射面使声音聚焦在一处产生过激点;

3. 无房间谐振—— 即房间长:宽:高不成整数比,以避免形成有害的房间驻波;

4. 无物体共振—— 即房间内物体不随声音产生共振,以至于发出声污染。

四.怎样设计或控制厅堂音质?

在上述四个条件中,后三个较容易通过工程上的控制达到。第一个条件即混响时间的控制则是个难点,所以厅堂的声学设计主要是指混响时间的调控。

五.怎样设计厅堂的混响时间?

混 响是由反射引起的,所以在仔细研究了声音在厅堂内所有反射面的反射情况后,就能计算出混响时间。这时计算机是极好的帮手。但这是项复杂的工作,即需要理论 指导,也需要反复实践,理论与计算不是万能的。这是所有音乐厅在建设中面的面临的难题,也是专家们最难把握的课题,世界上著名音乐厅成功与失败的例子比比 皆是。

六. 声音是怎样反射的?

声音是直线传播的,它遇到反射面后,总是一部份被反射, 一部份被吸收。对一个反射面来说,其吸声系数=吸收声能/入射声能,不同材料吸声系数是不同的,同一材料对不同频率的声波吸声系数也是不一样的。因而我们 要考虑各种材料在各种频率上的吸声情况,才能计算与控制混响时间(见图4,图5)。我们通常在厅堂装饰中使用的材料对中低频声音是较难吸收的,因而往往造 成厅堂混响声过大,所以厅堂声学设计更多地就变为对中低音的吸声处理。

七.怎样进行厅堂吸声处理?

声学专家在多年的科学探索中,在理论指导下通过大量实验与测试,发明了多种吸声材料及吸声结构,用于对低、中、高各频段的声音进行吸声处理,进而对混响时间进行精确控制。

目前吸声处理主要采用以下方法:

1. 采用超细吸声玻璃棉(见图6)

2. 采用五合板共振吸声结构(见图6)

3. 采用石棉吸声天花板

4. 采用窗帘,木墙裙,木地板,软包,软式家具等自然吸声装饰物。

总的来讲,低频是较难吸收的,而且要采用专门吸声结构并占用一部份空间。

八.怎样用计算机辅助设计厅堂混响时间?

1. 用电脑画出厅堂三维立体图

2. 确定各反射面所用的吸声材料

3. 输入(或测定)各吸声材料的吸声系数

4. 用专用电脑软件计算出各频率混响时间(见图3)

5. 用电脑模拟改变各面吸声材料,重新计算混响时间,直到符合理想混响曲线

6. 装饰施工

7. 实际测量混响时间

8. 进行调整,直至满意

九.怎样获得好的厅堂音响系统

1. 首先进行厅堂声学处理,获得理想的混响时间曲线并符合其它三个厅堂声学条件;

2. 用专用电脑软件布置厅堂内音箱的摆位与指向,用计算机模拟计算音箱直达声场和反射声场,不断进行调整,最后使其均匀分布(见图7);

3. 最后采用优良的音响设备系统,仔细调试,就能得到一个好的厅堂音响系统;

十.对厅堂的音响系统而言,“音响设备”与“厅堂声学处理”哪个更重要?

音 响设备影响直达声,厅堂声学处理影响反射声(混响声),两者都重要。只讲设备投入而忽视声学处理的做法,就好象只买电脑不买软件,也就根本无法发挥硬件的 作用。业主往往认为音响效果的好坏只与音响设备有关,或一味加大设备投资,或埋怨音响工程公司,岂知装饰中的声学处理暗暗地起着很大的作用。业主及装饰公 司应转变这一观念。

十一.厅堂声学处理是否很贵?

从声学处理所采用的材料与结构来讲,花费是很小的,与装饰投入或音响设备投入相比只占10\%左右,但它却能发挥音响设备100\%的功能,何乐不为?

十二.厅堂声学处理是否很难?

依照专业声学理论与实际经验,加上现代化的电脑辅助技术,声学处理不是很难。

十三.对厅堂进行软包处理是否就是作了声学处理?

否!一般的软包材料只对高频有吸声作用,因而大量使用软包,高音损失很大,使人感到有钻进棉花套的感。

十四.是否配备音响设备的厅堂才需要做声学处理?

否!不仅是配备有音响系统的厅堂需做声学处理,像餐厅、大堂、车站侯车休息厅、游泳馆、走廊、办工室等,只要是公众活动场所,都需要做吸声处理,这样才能使人身处其境而感到舒适安静。


上海声华声学工程有限公司

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