厅堂音响与室外扩声

第二章厅堂音响与室外扩声教学内容：厅堂内的声学特性，音质要求及其实现条件；室外扩声的特点及基本要求。教学目的：通过本章节的学习使学生了解声音在室内外不同场合传播时的特点，并懂得如何利用场地、设备等客观条件获取最佳的演出音质。教学重点、难点：厅堂音质要求及实现条件。室内外电扩声的注意事项。教学准备：不同演出场所中不同类型的演出音质情况分析（VCD）。教学过程：第二章厅堂音响与室外扩声厅堂分类：以传播语言为主的如：报告厅、会议厅等；以传播乐音为主的，如：音乐厅、歌剧院等。厅堂传播声音分类：一是声源（包括人、乐器）发出的自然声在厅堂内的传播。二是自然声经电声系统加工处理后在厅堂内的传播。第一节厅堂音响一、厅堂内的声学现象1、声反射：声波在室内传播，除直达声外，最常见的是反射声。声波入射到坚硬刚性平面，会产生全反射，当声波的波长小于反射面的尺寸时，入射角等于反射角，当反射面为凸面时散射声波，当反射面为凹面时形成声聚焦。（见图）2、声吸收：声波入射到任何媒质都会产生不同程度的声能吸收，当遇到柔性、多孔、纤维等材料及人体时，会产生比较多的吸收。⑴吸收方式：其一用吸声材料铺敷在墙体表面，吸收入射波的部分声能，其吸收声量为表面积与吸声材料的吸声系数的乘积。其二：空间吸声，采用穿孔板材（钢、铝、硬质纸条）做成各种形状，内部填充吸声材料。悬吊在顶棚下面，单个吸声体的吸声量与其表面积，内填充材料吸声系数及悬吊高度有关。⑵常见吸声材料：a、多孔材料：指纤维板、矿棉、毛毡等，由无数相联通的微孔构成的网状物。当声波进入微孔后经与物质分子相碰撞而转为热能被吸收。在施工时，如材料与墙体间保留间隙，形成空腔结构，则对低频声音的吸收效果极佳。b、板状吸声体：指不穿孔的板状或薄膜吸声体，依靠龙骨铺在墙面，与墙面保留一定空隙，当声波入射板面时会因撞击产生振动而吸收部分入射声能，在吸收中低频声音时效果较佳。⑶吸声材料的选择：吸声材料的选择首先着眼点是改善厅堂的声学环境，达到一定要求的声学条件，使房间内的反射与混响均匀。应注意：a、材料的吸声系数b、材料的易燃性c、安装的难易程度d、使用的耐久性e、厚度和重量（厚度影响房间体积）f、性能价格比3、混响：当声源停止发音后，声音在封闭空间发射延续的时间，叫混响。混响时间过长使听众在聆听声音时感到听不懂，从而降低了语言的可懂性和清晰度。混响时间太短，则声音干涩，响度变弱。各种厅堂的最佳混响时间当室内建声条件不能实现最佳混响时间时，可用效果器加以辅助。厅堂用途混响时间（s）厅堂用途混响时间（s）电影院1.0—1.2同期录音0.8—0.9演讲、戏剧1.0—1.4电视演播室0.8—1.0音乐厅1.5—1.8语言录音0.3—0.4多功能厅1.3—1.5音乐录音0.6二、厅堂的声学要求1、普通厅堂的声学要求：⑴厅堂内各部位，尤其是离舞台较远的座位，应有足够的响度，依据人的听觉特性，声音下限值应达到80dB。⑵厅堂内声能应均匀的分布，并具有良好的传输频率特性。⑶厅堂内应具有最佳的混响特性以及恰如其分的回声。使声音清晰、可懂性强，充分表现乐曲的风格。⑷厅堂内不应出现长延迟反射声，颤动回声、声聚集、声失真、声影等声学缺陷。⑸无啸叫、声反馈系数为零。声反馈：以被放大并由扬声器传出的声音，经过不同途径再次反馈给传声器，引起啸叫的现象。⑹厅堂内各区域应排除和尽可能减少干扰听觉和演出的噪声或振动。2、音乐厅的音质要求：室内声学条件对乐队演奏的音乐作品的艺术效果影响巨大，不同体裁、风格的音乐作品有着不同的音质。古典及“巴洛克”的音乐——时段：十七——十九世纪初的专业音乐创作代表：海顿、莫扎特、舒伯特、肖邦等作品为代表特点：理智和情感的高度统一。深刻的思想内容与完美的艺术形式高度统一。要求：需要吸声小的刚性墙面；混响时间短的声学环境，使之充满声音的亲切感及良好的清晰度。交响乐、歌剧等。代表：瓦格纳特点：交响乐—浪漫乐章歌剧——具有明显的亲切感和丰满的音色。要求：吸声较多、混响稍长的声学环境，以展示其作品的庄严、恢宏之势。因此，在普通厅堂的声学要求基础上，音乐厅还要求：⑴使听众听到的声音具有亲切感。⑵要使声音中的中、高频音色丰满，以期达到活跃的气氛，而低音要具有温软的音色。⑶声音具有良好的清晰度，能够容易辨别一个乐队各种类型的乐器在合奏时发出的声音。⑷对混响时间控制得当，实验证明：乐声要比语言需要较长的混响时间，不同体裁风格的作品混响时间又各不相同：巴洛克音乐：中、低频、混响时间稍高于1秒古典及现代音乐1.5秒浪漫音乐稍高于2秒多功能厅应在1.7秒⑸声学特性做到平衡，即乐队中的各乐件及人声之间响度均衡，以免产生掩蔽效应。⑹噪声的有效控制，尤其是在乐队处于低响度的情况下。3、音乐厅的建筑格式⑴体形：在声源、空间和观众三者之间的传播过程中有极大的影响，它是影响厅堂音质的重要因素之一。常见的有矩形、扇形和马蹄形。（见图）a、矩形优点：可以利用厅内平行墙面的侧向声反射。由于两侧空间距离较短，一次反射声可在时间较短的情况下与直达声音叠加，可实现声音响度的加强。又可产生回声，从而加强了音色的丰满度，使厅内的音质非常优美。代表：1870年建成的维也纳音乐厅（1680座）1951年建成的伦敦皇家音乐厅（3000座）b、扇形：听众靠近舞台，直达声强、清晰度高代表：巴黎音乐厅、荷兰鹿特丹音乐厅缺点：后墙为弧形，类似凹面，易产生声聚焦，会造成强回声，需做吸音处理。c、马蹄形特点：沿大厅周围增设几层厢座，既可增加听众座席，又可充当吸声体，缩短厅内混响时间，适合歌剧院。代表：1778年建成的意大利米兰歌剧院（2689座）1969年建成的渥太华国家艺术歌剧院（2300座）⑵舞台a、有台口舞台：室内剧院常用，观众有限，音质可控。b、半岛形舞台：室外演出常用，观众多，直达声不足，使用电声。c、岛形舞台：体育场馆演出常用，四面观众，回声重、清晰度差、演员背向观众欣赏质量差。4、厅堂声学条件的实现⑴厅堂的体形设计使听众尽可能的靠近声源以减少传输距离以带挑台的扇形设计为最佳。⑵舞台面提高，使声源的位置随之升高，使每一个听众都能听到直达声，有利于增加声音响度。⑶观众席地面应有适当坡度，使声源发出的声音不被前面观众挡住，同时可使听众获得良好的垂直视线和拾取直达声。⑷顶棚吊一些面积大，全反射的反射板，使较远的座位二次反射声以增强声音响度。⑸室内屋顶避免穹顶，以免产生声聚集、回声过重（广州中山堂），而应作成有规律、有层次的凹凸平面。⑹安装电声系统。⑺混响时间尽可能设计在整个音频范围内的理想值。⑻应尽量减少噪声的影响。三、厅堂噪声1、危害与来源噪声过大，会影响有用信号的听闻条件，降低扩声质量，破坏演出效果。来源一：室外噪声——空气噪声、管道振动、环境噪声来源二：室内噪声——人走动、翻座椅、说话、咳嗽来源三：电路及电声设备——电声系统中设备技术参数较低、设备漏电、接地不良、由供电系统引入电源噪声、灯棚架漏电2、噪声的控制⑴正确选址、远离噪声源。⑵采用减震措施、减少振动噪声。⑶在入口和正厅间设计隔离空间和隔离门。⑷墙壁采用隔声量大的材料，且有一定厚度。⑸空调系统应尽量使用中央空调，减少开启次数，注意风向、风量控制。⑹采用380V三项四线制供电，防止零线上有电流通过。⑺设备间的信号线必须用平衡接法，且各设备金属外壳实行“一点接地”。⑻选用信噪比较高的设备，并在系统中插入噪声门，以抑制电流噪声和高频噪声。四、厅堂电扩声1、必要性⑴厅堂存在声学缺陷：如混响长，清晰度差或混响短，声音干涩以及频率传输不均匀等。⑵为演出效果，需外配音乐。用电声系统完成音响效果。⑶配合电声乐队等现代电子乐器的使用。⑷演唱会中，人声低于伴奏，用电声改善人声与乐声间的响度平衡。⑸演员背向观众时，用话筒等设备拾取和提高声音响度。⑹满足特殊效果需要激活气氛，如“的厅”。2、使用电声的基本原则⑴应保持音乐中基音和谐音之间的平衡，使各种乐器保持本身的音色，以及语言清晰不失真，可懂性高，因此系统的频带要宽。⑵动态范围足够宽，使非常弱的声音既能听到，又不至使强声造成失真。⑶不能产生回声以及反馈的干扰现象。⑷不额外增加厅堂的噪声。⑸附加的再生混响要短。⑹扬声器安装位置合适，使观众感觉到来自台上的自然声。第二节室外扩声一、室外扩声的基本任务保证听众区有足够的声压级；声场不均匀性较小；尽可能地避免因扬声器采用分布或带来的多重回声感觉；防止声反馈带来的自振。1、最大重放声压级露天剧场：音乐扩声90dB、语言74—85dB、清晰度85dB公园、宾馆背景音乐65—70dB展览会85dB体育场90dB2、听众区的传输响应露天剧场音乐演出50——10KHz语言150—6000Hz体育场150—6000Hz3、扩声区内的声场不均匀度：5—10dB4、多重回声干扰：相邻扬声器的延时时差控制在50ms以内。二、室外扩声系统的声场1、集中式扬声器系统：是把音柱或多个音柱安放在舞台两侧，面向观众辐射声音，音柱间距应以30—40m为极值。2、分布式扬声器系统：采用很多并有一定距离分布在不同区域的单个扬声器组成，常用于酒店、商场等公共场所的背景音。背景音乐（BackGroundMusic简写BGM）。主要作用是掩盖噪声创造出一种轻松和谐的气氛。特点：⑴让人意识不到声源位置、音量适中、创造出轻松的音乐，扬声器多在顶棚隐蔽吊装。⑵平均声压级最大60—70dB，频率范围100——6000Hz，响应平直。⑶多采用单声道重放音乐。⑷为防止回声要求相临扬声器之间的音量差要小。思考题：1、音乐厅的音质要求。2、厅堂电扩声的使用原则。