声学因素的处理方法

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1、体育馆声学设计的建筑因素（二）---建筑声学处理曹孝振(中国建筑设计研究院北京100044)摘要：体育馆建筑特点是容积大，声学处理面积少，主要是在吊顶。因此大容积和吊顶的声学特性是解决馆内音质问题------扩声清晰的关键。关键词：扩声清晰，低频振动，吊顶声学特性1         声处理体育馆内的建筑设计与建声处理一般为：1.1         顶棚的处理体育比赛、文娱演出等都在比赛场地上进行，它面积大、地面的声反射性能强、高度大（至少应为12.5m）、声反射距离长，在地面与顶棚之间具有多次反射，产生多重回声，干扰运动员的注意力和容易判断错误。文娱演出时，话筒位于此处，接收了反

2、射声，会产生啸叫，影响演出。所以比赛场地上方的顶棚无论是上凸的、下凹的和水平的，都应有宽频带、强吸声的声学处理。馆内顶棚的处理方式有两种，即有吊顶和无吊顶。有吊顶的优点是减少馆内的容积对控制音质和节能有利，在吊顶内可以布置灯光、管道、检修马道以及扩声设备等。馆内具有整齐、美观的效果。缺点是吊顶的造价太大，一万平方米面积的吊顶相当一个练习馆的代价。无吊顶的优点，可以接合保温、隔热在屋面板处加吸声材料，一材多用，节约投资；灯具、扩声设备等布置灵活自由；也能达到美观、整齐和新颖的效果。缺点是增加了20~30%的容积，上凸式的增加则非常大，甚至到达惊人的地步。体育馆是以扩声扬声器为主要声

3、源，所以自声源反射出来的声能的途径一部分是到达观众席再反射到顶棚，另一部分到达比赛场地，再反射到顶棚，因此顶棚是馆内声反射必经之地，也是吸声有效之地。体育馆的顶棚约占馆内总表面积的40%，其吸声量约占空场总吸声量的70%。1.2         墙面处理作者简介：曹孝振(1932.5-)，男，籍贯上海，教授级高工，苏联莫斯科电影研究所建筑声学研究室研究生毕业体育馆的墙面面积较少，约占馆内总表面积的12~16%，并且计分牌又占去很大一部分，有的墙面上还有玻璃，所以可以布置吸声材料的面积不多，然而在墙面上布置吸声材料或构件是很重要的，以往布置低频吸收的如穿孔板类较多。文娱演出时，往往

4、以布置在比赛场地内流动的扩声系统为主，射向观众席的各种声音容易被墙所反射，产生长距离的反射而形成回声和由于具有平行表面产生的颤动回声，还有沿着墙爬行的现象，后座易受干扰。所以墙面上宜布置宽频带的吸声材料和构件，也可以布置扩散体，改善馆内的音质条件。2         建声设计中存在的问题体育馆的容积大，不仅是由于它的容量多，同时比赛功能也要求大的场地和足够的高度（一般是不低于12.5m）。一般小型体育馆的容积为2~4万m3，中型的为5~7万m3，大型的大致在8~10万m3甚至更多。平均每个观众所占容积为5-10m3，特殊体型的甚至可达20~30m3。大多数的游泳馆由于高台跳水的要

5、求，其高度更高，所以每座所占容积往往大于20m3。容积大产生下列的问题。2.1         混响时间长通过实践和调研，在扩声清晰的前提下，体育馆的容积虽然相差很大(几乎相差八倍)。大、中和小型的体育馆的混响时间在1.6~2.0s（中频），游泳馆为2~2.5s，频率比（中频与125Hz之比）在1:1.0~1.3，允许噪声为NR35~40,达到了这些要求一般都能获得较好的效果，甚至“体积为30多万m3，混响时间长达3-3.5s的特大型体育馆中控制扬声系统的中频指向性因素（10左右），也能较好地解决扩声清晰问题”[1]。所以，体育馆内的音质设计宜采用多种综合办法来解决，也就是在争取

6、减短馆内混响时间的前题下，合理布置扬声器系统，控制扬声器系统的指向性特性，获得良好的扩声直达声能与混响声能之比，达到扩声清晰是扩声设计的有效方法。2.2         低频振动体育馆建声设计一般只考虑125~4000Hz范围，习惯认为在大容积的空间内，它的简正方式的分布是无规的，可以忽略低频振动的问题。实际上，大容积空间存在着低频振动，并且能量很大，作用的频率范围很宽（20~500Hz），对音质影响很大，这是不容忽视的[2]（图1）。大多数体育馆对于低频的声学处理只是在两侧墙面采用穿孔率P=10%左右的穿孔板，由于该两处的面积有限，仅占馆内总表面积的12~16%，所以在吸声量和

7、频率要求上是远远不能满足要求。有的扩声系统中设有信号处理器，可以不增加总功率，提高对语言清晰度有贡献的频段（中、高频）的声能比（或信噪比），改善扩声清晰。这对具有低频振动的情况，因低频混响时间过长有低频掩蔽产生“拖泥带水”的感觉，导致语言不清晰的改善也可采用这措施。2.3         混响时间计算值与实测值的误差大2.3.1混响室的容积约为200m3，其高约为5m；体育馆的容积至少为2万m3，甚至可达15~20万m3，其高度至少12.5m，所以二者的声场是非常不同的，因此同一