初探剧场建筑的声学特性

初探剧场建筑的声学特性

摘要：建筑声学是一门专业性很强的学科，她涉及的领域非常广。在此简明扼要地介绍一下剧场建筑的声学基本概念及一些解决措施。

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剧场建筑观众厅平面形式的不同，建筑门窗、吊顶、玻璃、座椅、家具、装饰物等摆放位置的不同，都能够造成建筑声学特性的不同。不同剧场声学特性的差异会直接影响到舞台演出效果，但建筑声学专业性较强,涉及很多相关的学科和较深的数学理论.这里,仅扼要地介绍一下影响剧场建筑听音的声学特性。

1.混响时间及频率特性

混响是剧场建筑声学的最主要指标。它直接影响了剧场的音质情况。

混响是指室内的声波遇到四周墙面以及地面和顶棚、室内装修物件等会产生反复多次的反射，直到因吸收使声音减弱到听不见，即混响停止。

混响时间：在声源停止发声后，室内的声能立即开始衰减，声能密度衰减到60dB所需要的时间。适度的混响时间，才会使观众处于一种艺术享受之中，使观众有强烈的空间感和丰富的色彩感；混响时间过长时，声音容易含糊不清，语音清晰度下降；混响时间太短，声音缺少生气，有呆板感，好像在室外一样。事实上很难确认一个统一的最佳混响时间标准，没有一个确定的数据，通常是一个范围值（表一）。不同类型，不同风格，不同功能的剧场都有不同的要求。为了满足不同的功能要求，需要人工调节混响时间．其中一种办法是改变厅堂的吸声情况．在厅堂内安装一组可以转动的圆柱体，柱面的一半是反射面，反射强、吸收少；另一半是吸声面，反射弱、吸收多．把反射面转到厅堂的内表面，混响时间就变长；反之，把吸收面转到厅堂的内表面，混响时间就变短．又如，在硬质装饰材料的环境中，高频（1000Hz以上）混响时间长，音色冷艳，音色效果能模仿出山洞，大理石宫殿等；在软质装饰材料中低频（1000Hz以下）混响突出，音色偏暖，有着古典音乐厅与歌剧院的特色。

最佳混响时间及其频率特性的选择和确定，能够防止回声和声能集中，能够使声能在建筑空间内均匀分布和扩散，如在厅堂音质设计中应保证各处观众席都有适当的响度。下附混响时间频率特性比值的表格。

上列混响时间及其频率特性，适用于600~1600座的观众厅。

2.房间的扩散特性

室内的声波在传播过程中遇到介质密度变化（如：平面、斜面、曲面及凸弧面等）时，就会有声反射、声折射、声衍射、声扩散、声吸收、声透射等现象，进而破坏了房间的声音均匀性。当房间内需要扩散声波频率，可在剧场的顶棚、侧墙及后墙的表面设立圆柱形、三角形、半球形、多面体、棱锥形等不同几何形状的声扩散体；也有装修成立体浮雕图案形式。在进行声扩散设计时，应注意采用大尺寸的扩散体，以便增加对低音的扩散能力。

3.驻波

驻波是驻定的声压起伏。驻波会引起低频声的共振，造成声染色（声音中的某频率加强或减弱，破坏房间内声音均匀性）。在设计中，应避免房间任何两面的尺寸相等（正方形）：避免房间的一面是另一面的两倍（长宽比为2的房间）；应避免装修过程中采用大理石和花岗岩的地坪和落地大玻璃；应避免摆放室内物品的对称布置及吸声材料的适当分布等。

4.早期反射声

在直达声以后到达的对房间的音质起到有利作用的所有反射声，称为早期反射声（时间范围取直达声以后的50ms）。早期反射声能与混响声能之比称为明晰度，明晰度>50%，音节清晰度就可达90%以上。但侧向早期反射声过强，又会形成虚声源，造成移位错觉的不良后果。

如：矩形观众厅，当宽度≥30米时，观众厅前、中区缺少侧向早期反射声及早期反射声易被观众面吸收，音质效果变差。解决的方法之一：反射及扩散式天棚；空间声反射体形式的天棚

5.声能比和等效混响

混响声能密度与直达声能密度之比，称为该点的声能比。声能比越小，引起的混响时间越短，这种情况被成为等效混响。它发生在声能比很小的区域，离声源越近，这种效应就越明显。因此，对与大型歌剧的舞台扩音或录音应采用整体式远场拾音，不宜采用多点式近场拾音，传声器的指向性不可太锐，以充分拾取到剧场空间自然混响声，使音乐更趋于完美。

Www.LWlM.com 6.环境的噪声声级

环境的噪声声级是指室内没有声源时的噪声声压级。噪声由空气传播的，称为空气声，解决的方法：采取隔声、隔振等方法或室内铺设一定的吸声材料（海绵吸声材料，木质穿孔吸声板，硫酸钡填料纸面石膏板等）。噪声是由建筑结构传播的机械振动称为固体声，固体声传播的较远。解决的方法是：在楼板面层上或地面板与承重楼板之间设置弹性层；在机械设备下面设置隔振器，用来减弱振动。

综上述，改善剧场建筑的听音环境，应着重改善室内声波的传播途径和接受条件。建筑声学设计是一门专业性非常强，涉及领域广的学科，她涉及声波传播、声学测量等物理问题；还涉及到建筑、结构、材料、暖通等工程问题和心理学、行为学等社会问题。因此，在设计时，应同相关的专业密切配合，以便获得完美的听音环境。