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一、声学设计
多功能厅的设计已成为当前建筑实践中的一个复杂的问题,它除了有各种不同的功能(一些功能在声学理论上是矛盾的)、技术、艺术和经济要求外,主要是它经常要接纳非常多的观众。现代化的标准常常要求一个多功能厅能适应各种用途,同时,它的内部空间则要求易于变化,以适应临时的需要。当观众进入大厅内,能根据他们对节目内容的不同要求给予他们舒适的环境、良好的照明、合适的视野以及优美的音质。任何厅堂的听觉条件再很大程度上受着建筑设计的影响,其中包括厅堂的形状、大小、体积、边界面布置、座位排列、观众容量、表面处理以及内装修材料等。
(1)厅堂内各个部位,特别是较远的座位,都应有足够的响度。
在中型或大型厅堂中,由于声波传递引起声能的损失,听众、软座椅、地毯、挂毯等的吸声,因而影响厅堂的响度。为了减小声能损失和提供足够的响度,厅堂的体型应设计成使听众尽可能的靠近声源,以减小传播距离。应尽可能的使声源位置比较高,使每个听众都能听到直达声,即声波不经过反射直接传到听众,(图1)。观众厅地面应有适当的坡度,因为声波以掠入方式掠过听众时,很容易被吸收。一般都把座位安装在一行一行的浅台阶上,座位为阶梯式。

顶棚应悬挂一些比较大的反射板(可采用灰泥板、石膏板、胶合板、有机玻璃、硬塑料板等材料),这样使听众席各个部分,特别是较远的座位增加反射声能。如(图2)所示。
反射板的尺寸应大于声波的波长,而且反射板的装置应使直达声和第一个反射声之间的初始延时间隙比较短一些,尽可能的不超过30毫秒。
反射面的角度需用声反射定律来确定,为了获得很多的延时反射声,最主要的是很好的利用厅堂的顶棚和墙面,厅堂的体积和地面面积应尽量的减小,这样可以缩短直达声和反射声需要传播的距离(图3)。
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为了消除有害的反射声返回声源位置,应避免把水平的和垂直的声反射边界面做成平行面向对着,特别是在靠近声源的地方。听众席的视线和听觉都应该比较好,座位不应太宽。在厅堂纵轴上和正中最好不设过道对声学上是十分有利的。除了通常位于厅堂前部的主要声源外,在厅堂的其他部位还应有辅助声源,这些辅助声源也应该用声反射面围住。在每座厅堂中,要尽量把"发送"位置发出的声能覆盖整个"接受"面积。在厅堂内除了安设用于加强直达声给听众的反射面外,还应安设一些辅助反射面,以便把声音返回给演员。这种措施能够适当的提高声响度。
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(2)厅堂内声能应均匀地分布
在设法使厅堂内产生声扩散时,有两点必须着重考虑:首先,要充分应用不规则表面,如外露的建筑结构部件、方格顶棚、锯齿形的墙面、凸出的包厢、墙面雕刻装饰和深窗框等。其次,这些不规则表面的尺寸,应有适当的大小。不规则的布置吸声材料或交替布置反射材料和吸声材料,也是一种增加声扩散的方法。很明显,扩散体对改善厅堂的声学条件是非常显著的。当在混响时间稍长的厅堂内,安设一定数目的适当大小的不规则扩散体表面时,可以大大地改善听觉的条件。
2.3.3.厅堂内应具有最佳的混响特性,以适应不同要求的需要。
厅堂内最佳的混响特性,视厅堂的体积和功能而异,包括:(1)合适的混响时间与频率特性;(2)到达听众的反射声和直达声的有益比值;(3)声音最佳的增长和衰减。控制混响时间是厅堂音质设计的重中之重。经验证明,其它频率的混响时间若比中频差别很大,对听觉会产生不良的影响。通常推荐500Hz以上为水平直线。对音乐来说在125Hz时,曲线上升为500Hz的1.5倍;而对语言来说,直到125Hz的曲线仍保持平直。对于多功能厅堂,500以下的混响频率特性曲线可位于这范围之间的任何位置。以语言为主的厅堂,比起同体积的用于音乐演奏或歌唱的厅堂,要求的混响时间相对的短一些。厅堂体积越大,混响时间越长;厅堂内吸声越多,其混响时间越短。多功能厅根据使用情况,可设置可变混响装置,改变厅内的混响时间。例如:将厅内部分天花或墙面做成一面反射、另一面吸声的活动构造。根据需要使反射面或吸声面露出,即可改变混响时间
。具体的有转动式、开闭式、悬吊式、帷幕式、百叶式等等。但必须注意,由于在一般观众厅,观众的吸声量占大厅总吸声量的主要部分,同时又不可能使所有界面都作为活动的,因此靠这种方法能够改变的混响时间的幅度是有限的,一般不易超过10%。声学处理应首先从后墙(与声源相对的位置)开始,然后再处理离声源很远的侧墙或沿着顶棚的周边部位。厅堂顶棚中央部分没有必要放置吸声材料,因为这里的主要功能是对听众提供短延迟反射声。
(3)厅堂内不应出现回声、长延迟反射声、颤动回声、声聚焦、声失真、声影和室内共振等缺陷
当听者能把从任何表面以足够强度和延迟时间反射来的声音,与从声源来的直达声辩别开来时,便会产生回声。如果感觉到从同一声源发出的直达声与反射声的最小间隔为1/25秒(语言声)至1/10秒(音乐声)时,即出现回声。由于声音速度约为每秒344
米,上述所规定的临界时间,对应直达声和反射声最小的路程为14米(语言声)或34米(音乐声)。厅堂的后墙若是反射面,最容易产生回声,因此要作吸声处理。长延迟反射声是与回声相类似的一种缺陷。颤动回声包括一连串的快速、连续、可察觉的回声。如果厅堂有平行的声反射面,即使另一对墙壁不平行或经吸声处理或为声扩散面,但若鼓掌或用枪发出脉冲声,则可听到颤动回声。在可能产生声反射的墙壁上装设吸声材料,可以防止出现回声、长延迟反射声、颤动回声。如果这些容易出毛病的地方不能作吸声处理,可以把它做成扩散面或倾斜面,以便产生有益的短延迟反射声。声聚焦是声波从凹面反射产生的聚焦现象。在焦点的声强很高,而其他区域就相对低的多,这种现象使得厅堂内声能分布不均匀。因此应避免采用大型的连续凹状表面,如要采用,应装置极强的吸声材料。声失真是指厅堂内由于边界在不同频率情况下产生不均匀的或过多的吸收,因而在演奏音乐时改变了音质。因此要装设的吸声材料要在整个音频范围内都有均衡的吸收。
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