第5章 室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì)
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 音質(zhì)評價(jià)量 容積確定 體型設(shè)計(jì) 混響時(shí)間設(shè)計(jì) 典型建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及案例分析

5.3 體型設(shè)計(jì)
——直接關(guān)系到直達(dá)聲分布；反射聲空間和時(shí)間分布；是
否有聲缺陷

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一、設(shè)計(jì)方法 ——幾何聲學(xué)法（聲線法） 大廳堂尺寸遠(yuǎn)大于波長，主要考慮聲反射，故 可用幾何聲學(xué)法進(jìn)行體型設(shè)計(jì)。 ——大大簡化分析工作且能夠符合實(shí)際。

幾何作圖（1）

聲源配置在演員主要表演區(qū) ——距大幕線2～ 3m，離舞臺(tái)面1.6m。

幾何作圖（2）

幾何作圖（3）

幾何作圖法

二、設(shè)計(jì)原則
——直達(dá)聲、近次反射聲的控制和利用；聲擴(kuò)散和 防止音質(zhì)缺陷。 1、充分利用直達(dá)聲，以保證直達(dá)聲到達(dá)每個(gè)觀眾 直達(dá)聲對響度和清晰度有最重要的作用，應(yīng)盡可能 地從體型設(shè)計(jì)上考慮充分地利用直達(dá)聲。

1）縮短直達(dá)聲傳播距離 得太長——控制縱向長度

小于 35米

●直達(dá)聲強(qiáng)度隨傳播距離而衰減——不要把聽眾席拉

●當(dāng)一層平面聽眾延伸得太遠(yuǎn)時(shí)，可將部分聽眾設(shè)置

在樓座。

1500座以 上設(shè)一層 樓座

樓座

2500座以 上設(shè)二層 樓座

2）避免直達(dá)聲被遮擋和被聽眾掠射吸收
●避免直達(dá)聲被廳堂的柱、欄桿、前排聽眾所遮擋，

以減少高中頻聲能損失。
●若聽眾席地面起坡太小，直達(dá)聲從聲源掠過聽眾的

頭頂?shù)竭_(dá)后部聽眾，聲能將被大量吸收。因此前后排座位 升起應(yīng)不小于100mm�！�—起坡

起坡

3）適應(yīng)聲源的指向性 聲源所發(fā)高頻聲指向性很強(qiáng)，為保證清晰度和音色 的完美，廳堂平面形狀應(yīng)當(dāng)適應(yīng)聲源指向性。使聽眾席不 超出聲源前方140°夾角的范圍�！�—長平面比扁寬平面 有利。
平面形狀

2、爭取與控制好近次反射聲，以保證其合理分布
——又前次反射聲或早期反射聲——對于增加直 達(dá)聲的響度和提高清晰度都有重要作用。
體型設(shè)計(jì)應(yīng)爭取和控制近次反射聲，可利用幾何聲 學(xué)作圖法，可檢驗(yàn)大廳反射聲分布及延遲時(shí)間。

1）幾何分析

平面——聲線分析

剖面——聲線分析

2）平面設(shè)計(jì)——側(cè)墻處理

①矩形平面

①矩形平面
特點(diǎn)：規(guī)模不大時(shí)——因平面較窄，側(cè) 墻一次反射聲能較均勻地分布大部分觀眾席。 改進(jìn)：規(guī)模較大時(shí)——側(cè)向反射不利， 可利用臺(tái)口（前部側(cè)墻）進(jìn)行改進(jìn)（八字 形）——鐘形平面。

聲聚 焦

②扇形平面
特點(diǎn)：前區(qū)相當(dāng)部分座位，缺乏來自側(cè)墻 的一次反射聲，來自后墻的反射聲則較多，且 弧形后墻易形成聲聚焦；

大部分座位靠近舞臺(tái)布置。多用于劇場等
表演性廳堂。 改進(jìn)：利用頂棚給多數(shù)觀眾席提供一次反

射聲；側(cè)墻可做成折線形，以調(diào)整側(cè)向反射聲
方向；后墻宜消除聲聚焦。



③六邊形平面

④橢圓形平面

④圓形或橢圓 ③六邊形平 形平面
特點(diǎn)：一
特點(diǎn)： 一次反射聲易 次反射聲易沿墻 反射，廳中部缺

面

沿墻反射，廳
中部缺一次反 射聲。 改進(jìn)：同 扇形（改變側(cè) 墻傾角）。

乏一次反射聲；
弧形墻面易形成 聲聚焦。 改進(jìn)：把側(cè)

墻做成鋸齒形，
使反射聲達(dá)到中 前部；后墻宜消

除聲聚焦。

3）剖面設(shè)計(jì)——頂棚設(shè)計(jì)——聲場分布均勻
①臺(tái)口：吊頂、墻面做成定向反射面。
——臺(tái)口附近反射面能把聲音反射到觀眾廳前區(qū) 要求：反射面應(yīng)為厚重、堅(jiān)硬材料，如鋼板網(wǎng)抹灰。尺 寸足夠大，較小方向尺寸至少大于反射聲波長�！�—如要有 效反射200Hz以上聲波，寬度不能小于1.7m。

②觀眾廳中后部：適當(dāng)擴(kuò)散處理，或結(jié)合造型要求靈活設(shè)計(jì)，
不造成聲缺陷即可。

觀眾廳縱剖面——前區(qū)聲反射設(shè)計(jì)

觀眾廳頂棚（縱剖面）形式基本類型

平面式

弧面式

鋸齒式

擴(kuò)散體式

折線式

浮云式

浮云反射板

適當(dāng)安裝頂棚反射板，通過反射板增加遠(yuǎn)處座位的聲反射，從而有效提高響度

大講堂頂棚設(shè)計(jì)

劇院頂棚設(shè)計(jì)

a——聲線作 圖方案 b——實(shí)施的 建筑設(shè)計(jì)

北京師范大學(xué)音樂廳 （頂棚與側(cè)墻設(shè)計(jì)）

3、爭取擴(kuò)散反射——聲場分布均勻

室內(nèi)裝飾（柱、燈具、各種凸凹起伏）對聲 波均有擴(kuò)散作用。 最簡單：三角柱體、半圓柱體。
1）尺度與材料

①尺度
寬度和厚度與聲波波長比應(yīng)滿足的要求。 a=220/f b>0.15a（與后面公式一致）

②材料：密實(shí)

擴(kuò)散體尺寸 如f=100Hz，其有效擴(kuò)散體尺寸： a大于等于2.2m； b大于等于0.33m；

布置擴(kuò)散體（不規(guī)則） ——混響時(shí)間長，吸聲少

不同吸聲材料 ——混響時(shí)間短，需較多吸聲

吸聲和反射交替布置 ——混響時(shí)間較長，吸聲較少 達(dá)到聲擴(kuò)散的途徑

聲擴(kuò)散做法

4、消除聲缺陷——與體型設(shè)計(jì)有關(guān) 1）回聲、多重回聲（顫動(dòng)回聲）

①回聲

●產(chǎn)生條件：2個(gè)條件缺一不可
強(qiáng)度和大小大到足以和直達(dá)聲相比的反射聲；
時(shí)差大于50ms的反射聲。

●出現(xiàn)部位：舞臺(tái)、樂池、觀眾廳前區(qū)能聽到回聲；
●產(chǎn)生部位：后墻、后部天花、樓座欄板。

產(chǎn) 生 回 聲 部 位

回聲產(chǎn)生示意圖

● 吸聲

●消除回聲

的措施

● 擴(kuò)散

● 改變 傾角

②顫動(dòng)回聲（多重回聲）：一連串回聲
●定義：聲波在特定界面間的往復(fù)反射所產(chǎn)生，聲源

位于兩平行界面間。

聲源位于吸聲較強(qiáng)的舞臺(tái)，觀眾席里又布滿觀眾，不 易發(fā)生顫動(dòng)回聲。
●出現(xiàn)部位：平行墻面間——聲源位于兩平行界面間。

體育館建筑、公共空間 ——聲源與接收點(diǎn)（觀眾）在同 一空間——地面與天花間。
●防止措施：墻夾角大于

5°；吸聲、擴(kuò)散。

2）聲聚焦： ①定義：凹曲面（如弧形墻面、穹頂）使聲場分布不 均勻的現(xiàn)象。 ②出現(xiàn)部位： 弧形墻面、凹頂棚前空間的某個(gè)區(qū)域。 ③防止措施：
●控制圓弧形半徑R與高度

h，應(yīng)使h很大于R；

●凹曲面強(qiáng)吸聲，通過減弱反射聲強(qiáng)度來避免聲聚焦；

（如空間吸聲體）
●凹曲面懸掛擴(kuò)散反射板。

● 吸聲

● 擴(kuò)散 ● 擴(kuò)散

圓形平面、弧形后墻——聲聚焦避免

● 吸聲

● 擴(kuò)散

凹曲面頂棚——聲聚焦避免

北京某車間剖面圖——屋頂為雙曲扁殼結(jié)構(gòu)， 由于建筑設(shè)計(jì)時(shí)未考 慮聲學(xué)問題，造成混響時(shí)間過長（18.7s）及聲聚焦缺陷，致使車間 內(nèi)面對面講話難以聽清，交流不便——不得不投入巨大物力、財(cái)力進(jìn) 行聲學(xué)改造——懸掛空間吸聲體。

● 吸聲

——建筑設(shè)計(jì)與建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)是一個(gè)問題的兩 個(gè)方面，必須同時(shí)考慮，才能獲得理想效果。

3）聲影區(qū)
觀眾席較多的大廳，一般設(shè)眺臺(tái)，以改善大廳后部觀眾席 視覺條件。若眺臺(tái)下空間過深，則易遮擋來自頂棚的反射 聲——形成聲影區(qū)。 （1）出現(xiàn)部位：樓座眺臺(tái)下部 （2）出現(xiàn)原因：眺臺(tái)過深 （3）危害：眺臺(tái)下響度不足 （4）防止措施：控制眺臺(tái)開口比即開口高度H和深度D的 比例； 多功能廳：D≤2H；音樂廳：D≤H 眺臺(tái)下頂棚應(yīng)可能向后傾斜，使反射聲落到眺臺(tái)下座席。

音樂廳：D≤H

多功能廳：D≤2H 聲影區(qū)及改進(jìn)措施

4）聲染色
（1）出現(xiàn)原因：共振頻率的簡并（重疊）會(huì)出現(xiàn)聲染色。 （2）出現(xiàn)情況：低頻、小房間；而大房間、高頻共振頻 率數(shù)目較多，易分布均勻，故可不考慮聲染色現(xiàn)象。
（3）防止措施：
●改變房間尺寸、比例。

——正方體最差

●房間墻面或頂面做成不規(guī)則形狀。 ●不規(guī)則布置吸聲材料。 ●布置聲擴(kuò)散構(gòu)件。

（三）爭取擴(kuò)散反射：聲場分布均勻
室內(nèi)裝飾（柱子、燈具、各種凹凸起伏）對 聲波均有擴(kuò)散作用。 最簡單：三角柱體、半圓柱體。
1、尺度與材料

1）尺度
寬度和厚度與聲波波長比應(yīng)滿足的要求。 a=220/f 2）材料：密實(shí) b>0.15a（與后面公式一致）

擴(kuò)散體尺寸 如f=100Hz，其有效擴(kuò)散體尺寸： a大于等于2.2m； b大于等于0.33m；

布置擴(kuò)散體（不規(guī)則） ——混響時(shí)間長，吸聲少

不同吸聲材料 ——混響時(shí)間短，需較多吸聲

吸聲和反射交替布置 ——混響時(shí)間較長，吸聲較少 達(dá)到聲擴(kuò)散的途徑

聲擴(kuò)散做法

音樂廳

劇院

多功能廳、禮堂

教室、講堂

空間吸聲 體

側(cè)墻穿孔 FC板吸 聲結(jié)構(gòu)

體育館

演播室

重點(diǎn)：音質(zhì)設(shè)計(jì)中體型設(shè)計(jì)原則；與體型設(shè)計(jì)有關(guān)的 音質(zhì)缺陷及防止。 難點(diǎn)：音質(zhì)設(shè)計(jì)中體型設(shè)計(jì)原則及聲線分析法。