厅堂建筑声学设计的要求标准及设计方法
建筑声学第四章厅堂音质设计教学教案(
建筑声学第四章厅堂音质设计教学教案(一、教学内容本节课选自建筑声学教材第四章，详细内容主要包括厅堂音质设计的基本原理、设计要求以及音质评价方法。
具体章节为：4.1 厅堂音质设计的基本原理；4.2 厅堂音质设计的要求；4.3 厅堂音质评价方法。
二、教学目标1. 理解并掌握厅堂音质设计的基本原理及要求。
2. 学会运用音质评价方法对厅堂音质进行评估。
3. 能够运用所学知识进行简单的厅堂音质设计。
三、教学难点与重点教学难点：厅堂音质评价方法的应用；厅堂音质设计的基本原理。
教学重点：厅堂音质设计的要求；音质评价方法在实际工程中的应用。
四、教具与学具准备教具：PPT、音响设备、厅堂音质设计案例。
学具：笔记本、教材、计算器。
五、教学过程1. 导入：通过实际案例分析，让学生了解厅堂音质设计在实际工程中的重要性。
2. 知识讲解：（1）讲解厅堂音质设计的基本原理，包括声波传播、反射、吸收等。
（2）阐述厅堂音质设计的要求，如清晰度、丰满度、空间感等。
（3）介绍音质评价方法，包括主观评价和客观评价。
3. 例题讲解：以实际厅堂音质设计案例为例，讲解如何运用所学知识进行音质设计。
4. 随堂练习：布置一些关于厅堂音质设计的计算题，让学生现场完成，巩固所学知识。
5. 课堂讨论：针对学生完成的练习，进行讨论和解答。
六、板书设计1. 厅堂音质设计的基本原理2. 厅堂音质设计的要求3. 音质评价方法4. 案例分析5. 练习题七、作业设计1. 作业题目：（1）简述厅堂音质设计的基本原理。
（2）简述厅堂音质设计的要求。
2. 答案：（1）厅堂音质设计的基本原理包括声波传播、反射、吸收等。
（2）厅堂音质设计的要求包括清晰度、丰满度、空间感等。
（3）案例分析略。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课结束后，教师应反思教学过程中存在的问题，如学生掌握程度、教学方法等，以便于改进教学。
2. 拓展延伸：鼓励学生查阅相关资料，了解厅堂音质设计的最新技术和发展趋势，提高学生的专业素养。
厅堂扩声系统设计规范GB 50371-2006
厅堂扩声系统设计规范GB 50371—20061 总则1．0．1 为规范厅堂(剧场和多用途礼堂等)扩声系统设计，保证厅堂的观众厅及舞台(主席台)等有关场所听音良好、使用方便，制定本规范。
1．0．2 本规范适用于新建、扩建和改建的各类厅堂相对固定安装的扩声系统设计，不包括电影还音系统(即B环)。
1．0．3 本规范制定了各类厅堂扩声系统设计的技术要求和观众厅的扩声系统特性指标。
1．0．4 扩声系统设计必须与土建各工种设计同步进行，并出具完整的施工图设计文件。
1．0．5 设计单位应具备专业设计能力，并应完成扩声系统的调试，听音指标达到本规范的要求。
1．0．6 厅堂扩声系统设计除执行本规范外，尚应符合国家现行的有关标准和规范的规定2 术语2．O．1 扩声系统 sound reinforcement system，public address system 扩声系统包括设备和声场。
主要过程为：将声信号转换为电信号，经放大、处理、传输，再转换为声信号还原于所服务的声场环境；主要设备包括：传声器、音源设备、调音台、信号处理器、功率放大器和扬声器系统。
2．0．2 扩声控制室 sound control room操作控制扩声系统设备的技术用房，简称声控室。
2．0．3 功放机房 power amplifier room放置扩声系统功率放大器的技术用房。
2．0．4 最大声压级 maximum sound pressure level扩声系统完成调试后，在厅堂内务测量点可能的最大峰值声压级的平均值。
以峰值因数(1．8～2．2)限制的额定通带粉红噪声为信号源，其最大峰值声压级为RMS声压级的长期平均值加上峰值因数的以10为底的对数再乘以20，单位：dB。
2．0．5 最大可用增益 maximum available gain厅堂扩声系统在声反馈临界状态时的增益减去6dB。
2．0．6 传输频率特性 transmission frequency response 扩声系统在稳定工作状态下，厅堂内务测量点稳态声压级的平均值相对于扩声设备输入端的电平的幅频响应。
建筑声学-11室内声学与厅堂音质设计
4
几何声学方法： 适用条件：反射面或障碍物的尺寸要远大于声波的波长。 ——中高频声音、房间尺度较大。 ——对于低频声，如63~125Hz，波长为5.4m~2.7m。因此，在一个各个表
面尺寸均小于声波波长的小房间内，几何反射定律将不适用。
▪ P376 表17-1
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二、客观技术指标 2．频率特性 ▪ 为了使音乐各声部和语音的低、中、高频的分量平衡，使音色不失
真，还必须照顾到低、中、高频声能之间的比例关系。 ▪ 由于人耳对低频声的宽容度较大，同时厅堂内界面和观众衣饰对中
高频的声能吸收较大，所以允许低频混响时间有15%-45%的提升。 ▪ 对于不同厅堂有不同具体要求。（录音室——以平直为主）
i 1
i 1
V T60 0.161 A
13
▪ 工程中普遍采用伊林（Erying）公式 ▪ 伊林公式在赛宾公式的基础上考虑了空气吸收的影响。
T60
-
S
0.161V
ln(1 ) 4 m V
▪ 空气吸声与声音频率有关，频率越高，空气吸声系数（4m）越大；频 率小于1000Hz时，4mV一项可省去。
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4．优美的音质 ▪ 对于音乐声来说，除了听得见、听得清这些基本要求外，室内音质
设计还需要给听众提供听得舒服的环境。因此，为了让室内声音具 有优美的音质，还需要注意以下两方面： 1）足够的丰满度。丰满度的含意有：声音饱满、圆润，音色浑厚、温 暖，余音悠扬、有弹性。总之，它可以定义为声源在室内发声与在 露天发声相比较，在音质上的提高程度。（反射声：温暖or活跃） 2）良好的空间感。是指室内声场给听者提供的一种声音在室内的空间 传播感觉。其中包括听者对声源方向的判断（方向感），距声源远 近的判断（距离感）和对属于室内声场的空间感觉（环绕感、围绕 感）。
剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范
剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范由建设部2005年发布的GB/T50356国家标准，对三大类厅堂的建筑声学设计进行了规范，这里的三大类厅堂除专业电影院外，应该是相近的厅堂，未特别注明话剧剧场、戏曲剧场、歌剧院或音乐厅等，都归入多功能剧场。
事实上，各地所建的大剧院、文化中心剧场都为多功能剧场，其建声设计均应按此规范进行。
一般认为建声设计应包含厅堂体型、体量、混响时间、声场分布、噪声控制及声缺陷消除几个方面。
既然称为建声设计，其与建筑的整个过程及多个工种会发生关联，理应相互配合。
但目前国内对剧场的设计往往分为建筑设计、内装修设计及各工种设计几大块，时间、过程、设计单位等相对独立，建声设计虽然贯穿于剧场建设的整个过程，但联系、配合的很少，这样就达不到理想的结果，这是应引起重视的作为设计者，大家对混响时间、声场分布的重要性是有认识的，但对混响时间频率特性重视不够，这是因为混响时间频率特性跟厅堂的装修材料、结构密切相关，只有与装修设计者充分沟通、协商。
采用不同的装修材料，不同的吸声结构才能予以满足，而相对合适的混响时间、混响时间频率特性对音质的影响更大。
作为建声设计，按国家标准，对体型、体量等作为一般性规定，由负责建声设计者提出意见、建议，但现实情况是，在规划阶段，建声还未参与，往往是由业主提出，更有甚者是某一领导提出，交由土建设计单位。
理论上不存在无法处理的建声解决办法，但毕竟是一件费钱、费工的事，这种情况应尽量避免。
标准把噪声控制作为专门的章节进行了规范，关于噪声控制是剧场建声设计的重点和难点。
根据实际的测试结果，剧场的静态噪声往往达不到NR30曲线的要求。
究其原因主要是：1、剧场的太平门的隔声量不达标。
2、空调盘管风机噪声过高。
3、消防机械排烟风道未做隔声降噪处理。
4、规划布局不合理，离主要街道过近，未利用走道等过渡降噪。
这些是老问题了，但国内的大量多功能剧场就是很难达标，这应该引起设计者、业主等的共同重视。
厅堂扩声系统设计规范GB-50371-2006
厅堂扩声系统设计规范GB 50371—20061 总则1．0．1 为规范厅堂(剧场和多用途礼堂等)扩声系统设计，保证厅堂的观众厅及舞台(主席台)等有关场所听音良好、使用方便，制定本规范。
1．0．2 本规范适用于新建、扩建和改建的各类厅堂相对固定安装的扩声系统设计，不包括电影还音系统(即B环)。
1．0．3 本规范制定了各类厅堂扩声系统设计的技术要求和观众厅的扩声系统特性指标。
1．0．4 扩声系统设计必须与土建各工种设计同步进行，并出具完整的施工图设计文件。
1．0．5 设计单位应具备专业设计能力，并应完成扩声系统的调试，听音指标达到本规范的要求。
1．0．6 厅堂扩声系统设计除执行本规范外，尚应符合国家现行的有关标准和规范的规定2 术语2．O．1 扩声系统 sound reinforcement system，public address system 扩声系统包括设备和声场。
主要过程为：将声信号转换为电信号，经放大、处理、传输，再转换为声信号还原于所服务的声场环境；主要设备包括：传声器、音源设备、调音台、信号处理器、功率放大器和扬声器系统。
2．0．2 扩声控制室 sound control room操作控制扩声系统设备的技术用房，简称声控室。
2．0．3 功放机房 power amplifier room放置扩声系统功率放大器的技术用房。
2．0．4 最大声压级 maximum sound pressure level扩声系统完成调试后，在厅堂内务测量点可能的最大峰值声压级的平均值。
以峰值因数(1．8～2．2)限制的额定通带粉红噪声为信号源，其最大峰值声压级为RMS声压级的长期平均值加上峰值因数的以10为底的对数再乘以20，单位：dB。
2．0．5 最大可用增益 maximum available gain厅堂扩声系统在声反馈临界状态时的增益减去6dB。
2．0．6 传输频率特性 transmission frequency response 扩声系统在稳定工作状态下，厅堂内务测量点稳态声压级的平均值相对于扩声设备输入端的电平的幅频响应。
声学第5讲 室内音质设计1
声学第5讲室内音质设计1声学第5讲室内音质设计1声学第5课室内音质设计1第五讲室内音质设计厅堂按声源性质分类：1语言用厅堂，2音乐用厅堂，3多功能厅声学第5课室内音质设计15.1室内良好音质应具备的条件1)合适的响度：指人们听到的声音的大小。
足够的响度是室内具有良好音质的基本条件。
与响度相对应的物理指标是声压级。
合适：对于语言用厅堂，不低于60~65db;对于音乐用厅堂，40~80db;干扰噪声的水平应低于所听音10db。
影响因素：声源功率；厅体积；房间的体形和吸声状；允许噪声级；扩声系统2)声能分布均匀：响度均匀，声压级差别不大。
对录音室1~3db;一般厅堂，±3db。
体形设计时进行扩散处理，安装各种扩散体；均匀布置吸声材料。
声学第5课室内音质设计13)有满意的清晰度、明晰度、丰满度和立体感可懂度：听者对语言的可理解和听懂程度，习惯上当语言单位间有上下文联系时，用可懂度；上下文无联系时用清晰度。
清晰度：指在语言室中是否能清晰地听到声音。
清晰度与混响时间和响度，以及声音的空间反射和衰减的频率特性直接相关。
音节清晰度清晰：听众正确听到的音节数100%测听所发出的全部音节数近二次反射声能与总声能之比。
有两种表现形式：一是清晰区分无声源的音色；其次，你可以清楚地听到每个音符。
声学第5讲室内音质设计1声学第5课室内音质设计1声学第5讲室内音质设计1饱满度：指室内音质相对于室外音质的改善。
它指的是人的声音或余音。
或活跃（悠扬的余音），或亲切（坚实而饱满）或温暖（浓重的音调）。
户外感觉“干燥”而不饱满。
与饱满度相对应的物理指标是混响时间。
立体感（空间感）：指人们对声音的体验，具有身临其境的效果、一致的听觉和视觉方向以及真实性。
包括方向感、距离感（亲切感）、环境感等。
空间感与反射声的强度、时间分布和空间分布密切相关。
声学第5讲室内音质设计1色度感：主要是指对声源音色的维护和美化。
良好的室内声学设计应防止音色失真。
剧院厅堂室内声学设计要点
剧院厅堂室内声学设计要点剧院厅堂室内声学设计要点歌剧院、音乐厅、戏剧院等观演空间实际上是音质第一的听音场所。
这些文化建筑往往投资巨大,若音质不佳,实乃资源、经费的巨大浪费。
注重表演厅堂的形体、容量、地面起坡、边界面的布置和表面处理等要点的设计,是保证剧院室内声学效果的重要支持。
例如:要保持声音响度,需要合理的厅堂体型、观众席起坡设计及充足早期反射声;要保持声音的均匀分布,除了合理的体型还需恰当的声扩散处理配合;控制适当的每座容积及吸声、反声的正确选择、布置则是最佳混响的保证。
观众区平面设计作为表演厅堂最基本的组成部分--观众区,其体型设计是厅堂内部优良音质的先决条件。
欧洲古典的歌剧院,多采用古典风格的马蹄形或接近马蹄形的"U"形平面。
其特点是容量大、视距短,而设置于周边的层层包厢、繁琐浮雕装饰起到良好的声扩散作用。
维也纳国家歌剧院、巴黎伽涅尔歌剧院、伦敦考文特花园皇家歌剧院等均为马蹄形平面。
但其缺陷是声学处理较麻烦,容易造成沿边反射,甚至出现声聚焦,且台口两侧的观众视觉效果较差。
现在使用的马蹄形是改进版,台口两侧不再设观众席,会处理成斜面,增强中前区观众席的侧墙早期反射声。
美国的肯尼迪演艺中心便是采用此种方式。
现代风格剧院的观众区平面形式则有更多的选择--矩形、钟形、扇形、多边形及复合形等。
如:法国巴士底歌剧院采用的是钟形;东京新国立歌剧院是矩形和扇形的结合。
矩形平面的优点是规整、结构简单,声能分布均匀;但两平行侧墙之间容易产生颤动回声,不过,可通过墙面处理解决。
如杭州大剧院便将矩形观众区的两侧墙面做成锯齿形状,避免可能产生的颤动回声。
扇形平面的观众容量较大,但偏远座较多,后排座视距较远,难以接收直达声,且池座大部分座席几乎得不到侧墙的早期反射声。
钟形平面与矩形平面基本相似,也可以说是矩形的一种改进形式。
其偏座区比扇形平面少而结构可按矩形的处理(相同容量情况下)。
台口两侧逐渐收拢的斜墙面为观众区提供了早期反射声。
厅堂建筑声学设计的要求标准及设计方法
厅堂建筑空间都比较大，所以在设计上尤其是保证其内部声学设计合理到位，吸音材料以及其他的各种声学材料不可缺少，所以合理的设计及材料设备的正确使用才能确保其音质效果，只有了解厅堂上的声学要求和设计方法才能保障有效的音质设计。
一、建筑声学设计的要点一般而言，建筑声学设计的要点主要包括噪声控制和音质设计两大部分。
(一)噪声控制通常音乐厅、剧场等厅堂都要求很低的室内背景噪声，因此，这些厅堂的选址很重要，应尽可能远离户外的噪声与振动源。
另外，还要进行场地环境噪声与振动调查、测量与仿真预测，目的是为进行厅堂建筑围护结构的隔声设计提供依据。
保证厅堂建成后能达到预定的室内噪声标准。
此外，建筑声学设计的另一个重要任务就是进行室内音质设计。
(二)音质设计音质设计通常包括下述工作内容：1.确定厅堂体型及体量。
2.确定音质设计指标及其优选值。
根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标，并确定各指标的优选值，是音质设计的重要任务。
3.对乐池、乐台、包厢、楼座及厅堂各界面进行声学设计。
4.计算厅堂音质参量。
当厅堂的平、剖面及楼座、包厢、乐池、乐台等设计方案拟定以后，就可开始计算厅堂音质参量。
5.进行声学构造设计。
厅堂音质除了受前述建筑因素影响之外，还与室内装修材料与构造密切相关。
声学装修构造设计通常包括各界面材料的选择和绘制构造设计图，需详细规定材料的面密度、表观密度、厚度、穿孔率、孔径、孔距、背后空气层厚度以及龙骨的间距等技术参数。
6.声场计算机仿真。
对厅堂建筑进行仔细的声场分析和音质参量计算，有赖于声场三维计算机仿真。
7.缩尺模型试验。
对于重要的厅堂，除了计算机仿真外，通常还须建立一定缩尺比的厅堂模型，进行缩尺模型声学试验。
8.可听化主观评价。
可听化技术是通过仿真计算。
或者通过模型试验测量获得双耳脉冲响应，将之与在消声室中录制的音乐或语言“干信号”卷积，输出已加入厅堂影响的声音信号，供受试者预先聆听建成后的厅堂音质效果。
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厅堂建筑空间都比较大，所以在设计上尤其是保证其内部声学设计合理到位，吸音材料以及其他的各种声学材料不可缺少，所以合理的设计及材料设备的正确使用才能确保其音质效果，只有了解厅堂上的声学要求和设计方法才能保障有效的音质设计。
一、建筑声学设计的要点
一般而言，建筑声学设计的要点主要包括噪声控制和音质设计两大部分。
(一)噪声控制
通常音乐厅、剧场等厅堂都要求很低的室内背景噪声，因此，这些厅堂的选址很重要，应尽可能远离户外的噪声与振动源。
另外，还要进行场地环境噪声与振动调查、测量与仿真预测，目的是为进行厅堂建筑围护结构的隔声设计提供依据。
保证厅堂建成后能达到预定的室内噪声标准。
此外，建筑声学设计的另一个重要任务就是进行室内音质设计。
(二)音质设计
音质设计通常包括下述工作内容：
1.确定厅堂体型及体量。
2.确定音质设计指标及其优选值。
根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标，并确定各指标的优选值，是音质设计的重要任务。
3.对乐池、乐台、包厢、楼座及厅堂各界面进行声学设计。
4.计算厅堂音质参量。
当厅堂的平、剖面及楼座、包厢、乐池、乐台等设计方案拟定以后，就可开始计算厅堂音质参量。
5.进行声学构造设计。
厅堂音质除了受前述建筑因素影响之外，还与室内装修材料与构造密切相关。
声学装修构造设计通常包括各界面材料的选择和绘制构造设计图，需详细规定材料的面密度、表观密度、厚度、穿孔率、孔径、孔距、背后空气层厚度以及龙骨的间距等技术参数。
6.声场计算机仿真。
对厅堂建筑进行仔细的声场分析和音质参量计算，有赖于声场三维计算机仿真。
7.缩尺模型试验。
对于重要的厅堂，除了计算机仿真外，通常还须建立一定缩尺比的厅堂模型，进行缩尺模型声学试验。
8.可听化主观评价。
可听化技术是通过仿真计算。
或者通过模型试验测量获得双耳脉冲响应，将之与在消声室中录制的音乐或语言“干信号”卷积，输出已加入厅堂影响的声音信号，供受试者预先聆听建成后的厅堂音质效果。
这是近年发展起来的建筑声学领域一项高新技术。
9.建筑声学测量。
建筑声学测量包括噪声与振动测量，围护构造隔声测量，重要材料与构造的吸声量测量以及厅堂音质参量的测量等。
11.组织主观评价。
对于重要厅堂，在工程落成后，组织专门的演出和主观评价，来检验建成后厅堂的音质效果，是建筑声学设计最后一个重要环节。
二、声学设计的手段
准确地预测房间的音质效果一直是建筑声学研究者追求的理想。
厅堂音质模型测定是建筑声学设计的重要手段。
随着软件技术的发展，使用计算机进行声场的模拟研究成为现实。
近年来，使用基于有限元理论的方法模拟声音的高阶波动特性，在低频模拟上获得了一些进展。
厅堂中短延时反射声的分布，是决定音质的重要因素。
在缩尺模型中，用电火花作为脉冲声源测得的短延时反射声分布，与实际大厅的短延时反射声分布有良好的对应，对在设计阶段确定厅堂的大小、体型等有重要参考意义。
混响时间是公认的一个可定量的音质参数，通过模型试验可以预测所要兴建厅堂的混响时间。
声场不均匀度也是一个重要的音质参数。
模型试验的测量系统、测量方法和结果的表达与实际厅堂相同，但需要根据厅堂模型的缩尺比s，在混响时间测量和声场不均匀度测量时对测量频率作相应改变。
不同频率的声波，在空气介质中传播，特别是高频声波，它的由空气吸收引起的衰减在不同温、湿度条件下差别很大，对混响时间测量结果，需采取对空气吸收的影响作相应的修正，且有足够的精度。
对于短延时反射声分布测量，厅堂音质模型的缩尺比s一般采用或，也有采用的，但因受试验设备和频率过高的限制，精度受到一定影响。
对混响时间的测量，缩尺比s为时只能对应实际厅堂1000Hz或2000Hz以下的频率。
推荐缩尺比s不小于，对混响时间和声场不均匀度的测量可扩展至实际厅堂中的4000Hz。
短xx反射声分布测量的精度也较高。
模型的内表面形状，有些起伏尺寸比较小，对声波的反射和扩散没有多大影响，在制作模型时可适当简化。
但必须保留等于或大于实际厅堂中声波为2000Hz的波长的起伏，不能省略。
因为这些部分会对声场的不均匀度有较大影响。
要使厅堂音质模型的内表面各个部分，包括观众席的吸声系数在所测量的频率范围内与相对应的实际厅堂内表面各部分及观众席的吸声系数完全相符，实际上有很大难度，因此允许有±10%的误差。
为了避免在模型中的背景噪声过高导至动态范围达不到要求而影响精度，厅堂音质模型的外壳必须有足够的隔声量。
舞台空间大小、形状及吸声状况，对观众厅的短延时反射声分布、混响时间及声压级分布有很大影响。
在模型试验时，这部分宜包括在内。
舞台空间部分的吸声状况也应进行相应的模拟。
短延时反射声分布测量所用的声源信号为电容器放电时产生的脉冲声，适于用做模型试验中的脉冲声源信号。
声源中心位置规定为一般演出区的中心，高度相当于人口的高度。
声场不均匀度测量的声源位置与高度，与混响时间测量相同。
短延时反射声分布测量常用的方法是将接收到的直达声和反射声信号经过放大，以时间为横轴在示波器上显示，即脉冲响应声图谱(回声图)。
接收用传声器，可以用电容传声器或灵敏度比较高的球形压电晶体传声器。
传声器口径不宜过大，防止传声器的圆柱体型在接收位置对声场形成影响。
在测量时要求记录模型内空气的温度和相对湿度，是为了修正由于高频声在模型内过量的空气吸收所造成的低于实际厅堂混响时间的偏差。
http:。