劇場建筑聲學(xué)基礎(chǔ)-展示頁
2024-11-29 01:21本頁面
【正文】 室內(nèi)不同形狀表面對聲反射的三種情況，劇場結(jié)構(gòu)再復(fù)雜，都不外乎歸結(jié)為這三種反射情況。聲音從 S輻射后，若到達 A 面，則會形成平面反射，并產(chǎn)生一定程度的擴散 ；若到達 B 面，由于凸曲面而形成明顯的散射。如形狀剛好合適，則會形成虛聲源 S’，這樣一來，會在 S’附近的區(qū)域集中大量聲能，致使離它稍遠一點的空間因為反射聲不足而形成聲低音區(qū)，造成大廳聲能密度不均勻。而 A 面與 B 面反射形成的擴散使室內(nèi)聲場分布趨于均勻，應(yīng)是我們所希望的。 圖 3是某音樂廳的剖面結(jié)構(gòu)圖，聲音從臺上輻射的情況一目了然，可以看出不同形狀的反射板有著各不相同的服務(wù)區(qū)。由于哈斯效應(yīng)，前次反射聲人耳不但分辨不出來，而且還會將它當作直達聲的一部分，在主觀效果上增加了聲音的響度但又不會影響清晰度。 劇場與音樂廳的前次反射強弱程度是一個很重要的聲學(xué)條件， 18 世紀在歐洲建造的一些古典音樂廳，以音質(zhì)效果極佳而著稱于世，曾使很多聲學(xué)家和建筑學(xué)家感到迷惑。 ２ . 混響與最佳混響時間 混響是建筑聲學(xué)中最重要的參數(shù)之一，適度的混響，可以明顯的改善聲音質(zhì)量，改變音樂的音色和風(fēng)格。如果這些反射聲在直達聲到達聽者 50ms 后仍多次反射而繼續(xù)存在，直到一段時間后才衰減消失，聽起來有一種余音不絕的感覺。 那么，如何 確定混響從建立到消失的時間呢？也就是說，如何確定混響時間呢？上個世紀初，聲學(xué)家賽賓（ ）通過研究后提出：當聲源停止發(fā)聲后，殘余的聲能在室內(nèi)往復(fù)反射，經(jīng)吸收衰減，其聲能密度下降為原來值的百萬分之一所需要的時間，或者說，室內(nèi)聲能密度衰減 60dB 所需要的時間稱為混響時間，其計算公式如下： 式中， T為混響時間，單位為秒； V 為房間容積，單位為立方米； a 是房間內(nèi)所有表面材料的平均吸聲系數(shù)； S是室內(nèi)總表面積，單位是平方米； 4m為空氣的聲能衰減系數(shù)，它與聲音頻率，相對濕度都有關(guān)系。 材料的吸聲系數(shù) a 我們將在后面部分介紹。一般來說，低頻混響時間的實測值小于計算值，高頻混響時間的實測值大于計算值。 混響時間對聲學(xué)品質(zhì)的影響是眾所周知的，過長過短都會使觀眾感到疲勞。 那么，多長的混響時間才是最佳的呢？ 事實上，很難確認一個統(tǒng)一的最佳混響時間標準 ，沒有一個確定的數(shù)據(jù)，很大程度上是個范圍值。而且，它還受民族文化背景的影響。表 5給出各類不同演出時的混響時間要求，均以 500Hz中頻的混響時間為代表。 這條曲線是由于對廳堂音質(zhì)的主觀評價而作出的，評價表明，低頻段混響時間稍長有利于音樂的豐滿度和語言的溫暖感，適宜于各類音樂演出，而高頻段混響時間長一點，則容易表現(xiàn)泛音，增加音樂 “水分 ”與鮮活感。 不同頻 率的不同混響決定了劇場的音色特性。而軟質(zhì)裝飾材料的低頻混響突出，音色偏暖，有著古典音樂廳與歌劇院的特色。 在一個理想的室內(nèi)環(huán)境中，某一點的聲能密度應(yīng)為直達聲能密度與混響聲能密度之和，用數(shù)學(xué)式表示即為： E總＝ E直＋ E混 我們將混響聲能密度 E混與直達聲能密度 E直之比，稱為該點的聲能比： RE＝ E混 E直 RE值表示在房間某一點混響聲所占的比例 。這種因主觀效應(yīng)引起縮短了的混響時間，稱為等效混響時間。反之，在聲場范圍內(nèi)離聲源越遠，混響效果越明顯，就越接近于實際測定值。 這種情況，可以用掩蔽效應(yīng)解釋。 4. 回聲 回聲與混響是有區(qū)別的。 而回聲是一種單一固定的反射聲，它的強度和時差都大到足以和直達聲區(qū)別開，并能分辨出音節(jié)。 一定的混響對音質(zhì)有利，而回聲則只能破壞音質(zhì)，應(yīng)絕對避免。 5. 聲音的擴散 近年來，廳堂室內(nèi)音質(zhì)方面的研究工作表明，混響時間并不是音質(zhì)評價的唯一標準。因此，開展了表述房間音質(zhì)的第二評價標準研究，提出了許多表述房間聲擴散量的建議。 所謂擴散，是聲音朝著許多方向不規(guī)則反射、折射和衍射的現(xiàn)象。 我們可以舉個擴散的形象比喻：迪斯科舞廳的多棱鏡面反射球就是一個光擴散的良好例子。 同樣，房間的各種家具也有不同的反射面，對射入房間的光線起擴散作用而使整個房間亮度分布均勻。 理想的擴散應(yīng)滿足下面三個條件： (1) 空間各點聲能密度均勻； (2) 在任何一點上，從各個方向傳來的聲強相同； (3) 在各個方向傳播的聲波相位是無規(guī)律的，因而各個方向的聲能可以直接相加。因為這樣一個均勻的聲場中，聽者無從辨別聲源 來自何方，失去了聲源的方位感。因為它可以改善室內(nèi)聲場分布，縮短前后排的聲級差，調(diào)整清晰度與豐滿度的平衡，消除回聲，抑制聲反饋。 為使劇場獲得一定的聲音擴散效果，可在劇場的頂棚、側(cè)墻與后墻的表面設(shè)立不同幾何形狀的聲擴散體，如圓柱形、三角形、半球形、多面體、棱錐形等。常見的聲擴散體形狀如圖 5所示
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