音乐厅音质设计

音乐厅音质设计小组成员：.....OdeumDoYouKnow?.悉尼歌剧院音乐厅(1973年建成，2679座)，由于音质太差，一直受到批评---驻院的悉尼交响乐团表示要撤离该厅，如不改善音质，就不再在此厅表演了。?DoYouKnow?.JørnObergUtzon设计的悉尼歌剧院的外形成鸡蛋形，圆拱形的天花则会制造多种的回音，而且声波可能反射至歌手身上，而不是到达观众席，所以设计方面出现很大的难度，所以最后多用途的剧场则只可以设计成演奏厅。?•观演建筑必须要考虑音效的问题，因为观众是为了欣赏节目而参观这地方，如果音效不理想的话，就算这建筑物是极度漂亮的话，都是一个失败的设计。2020/3/6目录规范参考设计要点实例分析总结A·国家有关音乐厅建筑声学设计规范及要求•根据《剧场建筑设计规范》JGJ57—2000和《剧场、电影院、多功能厅堂建筑设计规范》GB/T50356—2005，参考其他建筑声学设计有关资料，音乐厅除按照国家有关的建筑类别进行混响时间和噪声水平的规范要求外，还应考虑其功能的特殊声学要求，具体如下表：2020/3/6音乐厅（自然声为主）容积（m³/座）500HZ混响时间/s背景噪声/dB6~121.5~2.2宜NC20，≯NC25音质设计主要内容•1）选址：建筑总图设计和各房间的合理配置，目的是防止外界噪声和附属房间对主要听音房间的噪声干扰。•2）确定容积：在满足使用要求的前提下，确定经济合理的房间容积和每座容积。•3）通过体型设计，充分利用有效声能，使反射声在时间和空间上合理分布，并防止声学缺陷。•4）根据使用要求，确定合适的混响时间及频率特性，计算大厅吸声量，选择吸声材料与结构。•5）根据房间情况及声源声功率大小计算室内声压级大小，并决定是否采用电声系统。2020/3/6设计要点•6）确定室内允许噪声标准，计算室内背景声压级，确定采用哪些噪声控制措施。•7）在大厅主体结构完工之后，室内声学装修前,进行声学测试，如有问题进行设计调整。•8）工程完成后进行音质测量和评价。•9）对于重要的厅堂，必要时应用计算机仿真及缩•尺模型技术配合进行音质设计。•10)对有扩声系统的厅堂，尚必须配合电声工程师•进行扩声设计。2020/3/6DoYouKnow?音乐厅音质设计要考虑什么？.音乐厅音质设计评价准则•一、欣赏音乐的主观要求和客观评价量•1）主观感受要求：（1）明晰度：听闻乐器奏出的各个声音彼此分开的程度。（2）空间感：包括早期导致的视在声源宽度和混响导致的听闻环绕感。（3）适当的响度:建筑设计对听闻响度的影响主要是：听众与舞台的距离、把早期声反射到听众席的分布情况和中频混响时间。（4）其他：听闻的亲切感、温暖感根据主观的听音要求，提出了很多新的评价量：•（1）早期衰减时间：声源停止发声后，室内声场衰减过程的早期部分从0dB到10dB衰变曲线斜率所确定的混响时间。•（2）明晰度：指80ms以内到达的声能(包括直达声和早期反射声)和80ms以后到达声能之比的对数值。•（3）围蔽感：指80ms以内到达的侧向声能与在80ms以后到达的总声能之比。•（4）总声压级：也就是声音的强度，与人们判断的响度之比。音乐厅设计应考虑的基本方面•一）音乐厅的规模、形状和容积•（1）尺度较小的情况下，观众厅的形状并没有明显影响•（2）当容众数超过1000人，随容众数量的增加，大厅的平、剖面形状对欣赏音乐有重要影响。一般认为，如果大厅的容众数超过2000人，就很难保证整个听众席区域有良好的音质。听众席至舞台的最远距离还应兼顾事先要求。•（3）如果空间的尺度过大，势必将减少甚至失去对听众席有用的声反射面，从而减少对明晰度起作用的在80ms以内到达的声音。此外，还因大空间对声能的吸收降低了声压级。•（4）顶棚的平均高度决定大厅的容积，而容积则是决定混响时间的重要因素•二）早期反射设计•早期反射声对明晰度、亲切度和响度都有重要作用。大厅的每个界面均可用于向听众席的不同区域提供早期侧向反射声，在观众厅前部的界面尤其重要。所谓侧向反射是指到达听众左、右耳的声音存在时间和强度的差别。来自侧墙的较强的早期反射声，有助于增加对声音的环绕感。•三）挑台设计•除了仍然重视一般的混响声外，为了容纳较多的听众而又不致使最后排席位与管弦乐演奏台之间的距离过远。往往设置一、二层挑台。为了不致影响挑台下听众对音乐的感受，建议挑台的出挑深度不超过其开口高度。•四）演奏台（舞台）设计•一个正在演奏的管弦乐团内部的声场极为复杂，这种声场包括了管弦乐铺的种类、乐器的声功率和指向性、乐团在舞台上的布置以及围蔽空间音质等因素的综合作用。演奏者主要关心相互听闻的舒适，以及感受到对自己演奏乐器声音的帮助。因此要做好舞台及其附近界面的设计，以使音乐家在舞台上的演奏能够最好地发挥。•确定演奏台面积的依据是音质要求与舒适的综合。在大的舞台空间里展开布置演奏席位，将减少音乐家相互之间的联系，席位的距离过大，将影响演奏的整体性。•如果有舞台空间，则需设置音乐罩1）为乐器演奏者提供早期反射声，使他们自己及演奏者之间能够相互听闻2）有助于将反射声投射到听众席区域3）将乐队的演奏与舞台上部及背后的声环境隔离，并与音乐厅其他部分的建筑环境协调4）使音乐罩所围合的空间成为观众厅空间的组成部分，使演奏者感觉到与听众的联系一百多年前(1895)，哈佛大学一座新建报告厅，音质太差，校长把改善音质任务交给27岁青年物理学讲师--赛宾（W.C.Sabine）经过五年的日夜艰苦努力，终于找到了原因和设计规律–要控制大厅混响时间，并提出估算公式。成为建筑声学的奠基人。这个关系简单明了，成为当今音质设计第一指标。T60=0.161V/A混响时间􀁺上世纪50年代建造的一些音乐厅，有时混响时间合适，但音质仍不满意。经过研究发现还要控制其它指标，而且逐步了解到有许多指标要考虑。􀁺50年代末，有人提出早期反射声很重要。即到达听众的直接声以后，如果紧接着（不超过50毫秒，即1/20秒，否则会听出双重回声）有较强的反射声到达，不仅加强了响度，而且提高了亲切感。所以早期反射声到达时间和强度这一指标很重要。但有时与混响时间指标有矛盾。早期反射声音乐厅音质设计特点使大厅具有较长的混响时间以保证有足够丰满度。为听众和乐师提供足够强的侧向早期和晚期反射声。使听众席有均匀的声强分布和良好的声扩散，避免出现音质缺陷。演奏台应有良好的声扩散，并为乐师提供相互听闻的条件。音乐厅一般不作吸声处理。A.....实例介绍中央音乐学院附中音乐厅建筑位置：音乐厅位于北京方庄小区内，周围为居民楼，无交通干道在附近通过。音质设计要求该厅是中央音乐学院附中专业排练音乐厅。演奏端的音质要求（1）演员能尽情地发挥演技，保证彼此听闻，使演奏具有整体感。（2）演员能感觉到演奏中大厅效果，以便调整自己的音乐演奏。观众厅的音质要求（1）合适的混响时间和频率特性曲线，适于音乐欣赏。（2）厅堂内各个部位，包括后部座位，都应有足够的响度。（3）厅堂内的声能应均匀地分布，声音扩散充分。（4）短的延迟反射时间，使音乐厅具有亲切感。（5）厅堂内无回声、长延迟反射声、颤动回声、声聚焦、声失真、声影等缺陷；（6）允许噪声指标为NR25~30。音乐厅平面图共769座，属中小型音乐厅。以演奏交响乐为主，兼顾室内乐、民族乐。演奏台面积170m2，平面开口17米，深12米。观众厅总容积7100立方米，每座容积为9.2m3。音乐厅剖面观众厅吊顶最高处为13.26米，大厅平均高度为10.5米，宽为20米，后部布置有一层眺台，两侧设置逐次跌落的浅眺台。混响时间的确定同一大厅适应不同混响时间要求，一般采用3种方法：①以一种功能为主，使这种功能在使用时达到良好的效果，而其他功能处于从属地位；②取一个折衷值，兼顾各种功能的使用要求，各种功能都不是理想的效果；③采用可变混响措施，通过改变混响时间的长短来保证各种功能达到使用要求。第三种方法较为理想的，但设置可变吸声结构会增加工程的造价，施工管理及操作也较复杂，而且许多实例表明，混响可调范围有限，混响频率特性很难达到理想效果。所以，最终采用了第一种方法确定混响时间设计指标，着重保证在交响乐演出时具良好的使用效果。从演奏乐器方面讲，交响乐中弦乐是主角，混响时间较长。因本音乐厅还考虑管风琴演出，混响时间可更长一些。从演奏乐曲方面讲，对于古典主义音乐，混响时间建议为1.7~1.8秒，对于一般的交响乐团保留剧目，合适的中频混响时间为1.8~2.0秒。对于激情或者伤感的现代音乐，中频混响时间一般设计为1.7~1.8秒，仅仅对于巴洛克时期的音乐，期望有一个低的混响时间约1.6~1.8秒，对室内乐、民族乐一般可以取低一些。借鉴世界上成功的音乐厅的经验，音乐厅混响时间范围是1.8~2.05秒。综合以上各个要素，考虑到中央音乐学院附中音乐厅属中小型音乐厅，容积不大，选择混响时间不宜过长，将设计最佳混响时间定为1.8秒（满场中频500Hz）。频率特性曲线低频有20%的提升，高频曲线部分希望比较平直，或下降10%~15%。近次反射声的利用建筑设计上采用窄的侧墙，浅的挑台及舞台反射板提供早期侧向反射声，可以保证声能较均匀地进行反射，演奏台天花逐步升起，保证直达声与一次反射声的时差较短。充分利用了这些短时差的近次反射声对保证观众厅声场的均匀和提高前中部观众席的音质有重要的作用中央音乐学院音乐厅池座中部的脉冲声响应图谱体型设计（平面）中央音乐学院附中音乐厅容量较小，属中小型音乐厅，采用矩形比较合适大厅宽为20米，环绕大厅后部布置一层挑台，两侧设置一层逐次跌落的浅挑台，其栏板为前倾式反射板，最窄处为15.4米，以上处理，均可为观众提供大量侧向短延时反射，增加音色的丰满度、有利于提高听音的亲切感和环绕感，使音乐音质优美矩形平面结构简单，各工种配合容易，经济效果好内装修限制少，便于做内装修，将声学和美学很好的结合体型设计(剖面）音乐厅建筑的横、纵剖面设计首先要考虑声学因素，让声音得到充分扩散，使观众厅声场均匀，提高音乐之音质效果。设计中重点照顾楼下前中部缺少前次反射声或接受长时差反射声的区域，避免产生盲点、回声、聚焦、颤动回声等声学缺陷，以提高该区域音质。在古典“鞋盒式”音乐厅中，如阿姆斯特丹音乐厅、波士顿交响音乐厅、维也纳金色大厅、柏林Konzerthaus音乐厅、莱比锡音乐厅和苏黎士音乐厅，横、纵剖面均为矩形，其声扩散是利用侧墙上的雕塑、柱子、壁龛、天花上的浅隔栅、不规则包厢等不规则突出物，混响充满整个空间，使音乐柔美，动听。现代音乐厅一般追求简洁的风格，座椅追求舒适，一般用软椅，吸声较大，为了获得良好的视觉条件，池座和楼座都起坡，起坡有利于听众听音，可以减少声音掠过听众席的声吸收，获得足够强的直达声，这对自然声音乐演奏的厅堂来说非常重要，因为没有足够的响度，就谈不上音质，现代音乐厅运用新材料、新工艺，但材料的反射与吸收系数与传统的材料不一样，制作手法上，从极尽工巧到强调空间效果，使现代矩形音乐厅已不是传统“鞋盒式”音乐厅，在横纵剖面设计中，不能完全模仿古典传统的音乐厅，而要对各表面均进行精心设计，使现代音乐厅依然能获得最佳的音质。体型设计（天花）一般认为，提供早期反射最有效的表面是顶棚顶棚的形状和不规则面层，起到反射声与扩散双重作用，令声音柔美动听如果演奏台突出，顶棚很高，常需要在演奏台上悬吊一些反射板，其反射面积与地面面积之比一般较小，反射板的平均高度，如果距演奏台不超过6~8m，将是有效果的。根据调查表明，小尺寸的构件比大尺寸的构件更可取，它可以扩散更大频率范围的声波。地面升起为保证直达声不受掠射吸收的影响，达到整个观众席，观众厅地面应升起，池座前区升起较低，池座前三排每排升起10公分，中间8排每排升起20公分，后部6排每排升起30公分，楼座6排每排升起45公分，达到听闻要求。楼座的设计音乐厅内设置了楼座及包厢，可利用楼座侧面和下表面向池座观众席提供早期侧向反射声。为了使挑台下面观众得到良好的听觉条件，对挑台开口