室内环境与设备解析课件.ppt

第一篇室内声环境,第一章室内声学原理11室内声学基本计量,一、室内声学基本物理量（一）声音：1、概念：是在气体、液体或固体等弹性介质中以波动形式传播的机械振动，是由声源的振动引起的，声波沿运动方向传播能量。2、声音是由声源的振动引起的。3、频率f：声源在ls内完成的全振动次数，单位是赫兹(Hz)。4、周期T：声源完成一次全振动的时间，是频率的倒数，单位是秒.5、波长：在声波传播途径上，两相邻同位相质点之间的距离，单位是米(m)。位相指的是媒质质点的振动状态，如处于压缩或稀疏状态等。6、声波的传播速度c、波氏及振动频率T之间的关系： c/f,11室内声学基本计量,（二）声强： 声强I:单位时间通过垂直于声音传播方向上单位面积的平均声能通量，单位Wm2。声压的均方根值(Pa)；c介质的声阻抗率，又称空气特性阻抗。在空气中，c值大约为412Pasm。声功率:单位时间内声源向周围空间所辐射的声能量。在自由声场中，点声源发出的球面波均匀地向四周辐射声能，因此，距离声源中心rm的球面上的声强为：式中 I声强(wm2)；W声源声功率(w)。,11室内声学基本计量,（三）声强级：是声强与基准声强之比的以10为底的对数的10倍。单位是分贝（dB）。式中 LI声强级(dB)； I。 基准声强，在空气声中，I。规定为1012Wm 2。它相应于人耳对1000Hz声音的可听(闻阈yu)声强。（四）声压和声压级1、声压：声波在空气中传播时，空气媒质某点(体积元)由于受声波扰动后压强超过原先大气静压强的值。一般使用时，声压是有效声压的简称，即指对一定时间间隔取瞬时声压的均方根值。闻阈是人的可闻声压的最小值pc，痛阈是人的可闻声压的最大值pmax。在1000Hz时，闻阈为2105Pa，痛阈为2102Pa 。,11室内声学基本计量,2、声压级是声压与基准声压之比的以10为底的对数的20倍。式中 LP声压级(dB)； p0基准声压。对于空气声，基准声压规定为2105Pa。在自由声场，声压级近似等于声强级LPLI。（五）声源的声功率 是单位时间内声源辐射的总声能量，单位是瓦(W)。声功率级是声源声功率与基准声功率之比的以10为底的对数的10倍。式中 Lw声功率(dB)；Wo基准声功率，规定为10-12W。,11室内声学基本计量,（六）几个声源总声级的计算：1、若声源相同，则叠加后总声压级为：2、声级为L1及L2(L1L2)的两个声源共同作用时的叠加声级为 LL1L式中L与声级差有关的修正值，按表12选用。二、计权网络和频谱1、声级计：把传声器、放大器、计权网络和显示装置(电表指示或数字显示)组成一个仪器。,11室内声学基本计量,2、计权网络： 由于人耳对中高频声音较敏感，对低频声音较不敏感。为了在声学测量时能反映客观声音的主观感觉，需要考虑到人耳的频率响应。在接受系统中可以插入和人耳频率响应相近的计权网络，对不同频率成分作不同的计权衰减，使测得的声学量声级能和人的主观感觉比较一致。常用的计权网络有A，B，C，D四种，其中最常用的是A计权网络。3、频谱： 通常人们听到的声音可以由组成它的分音的频率和强度所构成的频谱来表示。按不同声音的特性，其频谱可以是线状谱(如乐器发出的声音)或连续谱(如大多数噪声)。,11室内声学基本计量,三、等效声级1、噪声源的分类： 稳定声源：一些声源稳定地发声，如其发出的噪声级随时间的变化不大于5dB，即可认为是稳定的。不稳定声源：声级随时间变化大于5dB的声源。2、等效声级用来评价不稳定声源。 式中 Leq等效声级(dB)； Lpi每次测得的声级值(dB) n读取声级值的总次数。,12 听觉特性,一、最小和最大可听声压 人的最小可听极限大致相当于声压级0dB，通常，声压级在120dB左右，人就会感到不舒服130dB左右会引起耳内发痒；达到140dB，耳内会感觉疼痛。声压级继续升高，可引起耳内出血，甚至导致听觉器官永久性损伤。二、最小声压可辨阈 对于频率在5010000Hz之间的纯音，当声压级超过50dB时，入耳大致可以鉴别1dB的声乐级变化。三、哈斯效应与回声感觉四、听觉定位五、人耳的频率响应和等响曲线 响度是人对声音强弱的主观评价指标。影响响度感觉的客观物理量是声波的振幅。但响度与振幅并不完全一致，原因是人对不同频率声音的响度感觉(灵敏度)不同。,12 听觉特性,六、掩蔽效应 掩蔽效应：指由于另一个声音的存在而使入耳的听觉灵敏度降低的现象。听阈提高的分贝数称为掩蔽量，提高后的听阈称为掩蔽阈。因此，在噪声环境下，一个声音要能被听到，其声压级必须大于掩蔽阈。一个声音对另一个声音掩蔽量大小，主要取决于两者的频谱和声压级差。七、人耳的音高和音色感觉 音高又称音调，是人耳对声音调子高低的主观感觉。决定它的客观物理量是声音的频率。 音色：是各频段声音在不同声压级下响起时所展现出的整体感受。八、听觉疲劳和听力损失暂时性的听阈提高现象（即听力有所下降），称为听觉疲劳。,13 室内几何声学,一、声线概念 即声波，声线代表点声源发出的球面波的一小部分。它具有明确的传播方向，携带有声能，并且以声速前进，沿直线传播。碰到界面时，声能被部分吸收，其余按反射角等于入射角的规则反射(碰到界面凹凸不平时，还有散射的现象发生)。 声源在自由空间传播时，人们听到的只有来自声源的直达声，而当直达声在室内空间传播时，声波在边界面将经历反射、散射、吸收、干涉等现象。二、虚声源法 几何声线作图法有两种，一种是利用反射角等于入射角，分处于界面法线两侧的规则作图；一种是利用虚声源法，将界面用相应的虚声源来代替。因此，来自界面的反射声线被认为是由虚声源发出的声线。,13 室内几何声学,1、位于刚性界面前的点声源： 点声源与虚声源成镜象对称的关系。引入虚声源是由于要满足刚性界面在声压作用下不动的边界条件,所以必须有一对称的虚声源,在另一侧对墙辐射相同的声压,以抵销S的作用。换言之,引入虚声源S1,墙就可以被移走,其作用完全可由S1的作用所等效。2、点声源被置于一对平行刚性墙间的情形： 若引入一无穷多的虚声源链,则这时这对墙就可以被移去,其对声场的作用可由这一虚声源链所等效。n阶虚声源的作用,相当于n次反射声的作用。3、若在一个由三对平行刚性界面构成的矩形房间中引入一个声源,则矩形房间的作用可被三维的虚声源点阵所代替。,14 室内声增长和声衰变,一、室内声增长1、将直达声和各次反射声依到达时间(和声压级)排列起来,就构成所谓脉冲响应图。2、室内声能增长的过程： 如果声源稳定地发声，直达声和各阶反射声的声压级将叠加，而来自高阶虚声源的反射声声压级越来越低，其叠加影响可以忽略不计。这时室内声压级就达到一个稳定值，称为稳态声压级。二、室内声衰变1、室内声衰变：如果自某一时刻起,声源停止发声,则首先消失的是直达声,然后依次消失的是一次、二次直至多次反射声，这就形成了声衰变过程。,14 室内声增长和声衰变,2、将声源停止发声后，稳态声压级衰减60dB的时间称为混响时间。 所谓混响，是指声源停止发声后，在声场中还存在着来自各个界面的迟到的反射声形成的声音“残留”现象。 回声就是在听到原来的声音之后，又重复听到与之相同的声音的现象。它听起来相当清楚，因而不同于混响声。在某种情况下，回声有时会以一定的时间间隔重复出现，形成所谓多重回声。回声与多重回声是延时较长的强反射，它妨碍正常的听闻，在室内音质设计中应当注意避免和消除。,15 驻波与房间共振,一、驻波与颤动回声1、驻波：当单频率平面波在两平行界面之间垂直传播时,由于要在两个反射面上都满足声压为极大值(位移为零)的条件,因此只有波长与反射面间距离l满足l 的那些频率才能形成满足边界条件的驻波。2、颤动回声：会引起声压分布不均匀，还会发生某些频率声音被增强，某些频率声音被减弱的现象，使声音产生失真。是驻波现象。二、三维室内空间的简正波与房间共振 一个封闭的室内空间，在声波激发下也会产生驻波。 当三个边长有两个相等或全相等时，会有许多简正频率相同，称为简正频率的兼并。其结果，会使那些与简正频率(或称房间的共振频率)相同的声音被大大增强，使得声音失真。,第二章室内声环境评价21 音质主观评价,对语言声主要是清晰度和可懂度方面的要求，同时应有一定的响度，听起来不费力，也要求频谱的均衡，不失真。对音乐声，除了清晰度(明晰度)和响度的要求外，还有丰满度、平衡感和空间感等方面的要求。一、语言声音质主观评价 语言的可懂度是指对有字义联系的发音内容，通过房间的传输，能被室内听众正确辨认的百分数。 语言的清晰度则指对无字义联系的发音内容，能被听众正确辨认的百分数。,21 音质主观评价,二、音乐声音质主观评价 音乐的清晰度又称明晰度，指的是能听清急速连贯演奏的旋律以及同时能分清不同声部或乐器组演奏的声音，即音乐的透明度和层次感。 音乐的丰满度指的是由于室内各界面的反射声，尤其是50ms(对音乐还可以放宽至80ms)以内的早期反射声对直达声所起的增强和烘托的作用。 音乐的平衡感指的是各声部之间的平衡协调，有的亦称为融合、整体感等。 音乐的空间感含义较广泛。它可以包括声源的轮廓感、立体感以及声源在横向和纵向的拓宽感、延伸感，还包括音乐的环绕感。,22 音质评价物理指标,一、混响时间混响时间即室内稳态声压级衰减60dB所经历的时间。计算混响时间的公式： 赛宾公式V室内容积(m3)；A室内总吸声量，AS，S为界面总表面积，为室内各界面平均吸声系数。,22 音质评价物理指标,伊林公式式中 4m空气吸声系数，仅对1000Hz以上高频计算，且仅当室内体积较大时计算。平均吸声系数的计算公式式中 S1、S2Sn室内不同材料的表面积； 1、2n不同材料的吸声系数。二、早期侧向反射声能比侧向效率,22 音质评价物理指标,三、声压级与响度指标 为了使语言和音乐听起来清晰、不费劲，甚至有快感，就必须有一定的响度，即必须有一定的声压级和信噪比。 所谓信噪比指的是语言或音乐声信号的声压级高出背景噪声级的值。四、混响时间频率特性 为了使音乐各声部声音平衡，音色不失真，还必须照顾到低、中、高频声音的均衡。这就要求混响时间的频率特性要平直。低频混响时间允许有1520的提高,23 音质物理指标与主观评价的关系,一、良好的音质感受(1)在混响感(丰满度)和清晰度之间有适当的平衡；(2)具有适当的响度；(3)具有一定的空间感；(4)具有良好的音色，即低、中、高音适度平衡，不畸变，不失真。主观指标有：量的因素（丰满度、响度）、质的因素（音色）、空间感、清晰度。二、混响时间与混响感(丰满度)和清晰度的关系1、丰满度：人们在室内听闻感到声音有“余音”，声音一出，整个房间都在响应，声音比在室外丰满，有力。这就是丰满度的涵义。,23 音质物理指标与主观评价的关系,2、与丰满度相对应的物理量就是混响时间。 混响时间短，则清晰度较低，丰满度较低； 混响时间长，则清晰度较高，丰满度较高。 以听语言声为主的房间，混响时间以ls左有为宜。 以听音乐为主的房间，混响时间达到152s，最佳混响时间，还跟音乐的类型和题材有关。三、声压级与响度的关系1、响度就是人们感受到的声音的大小，足够的响度是室内具有良好音质的基本条件。2、与响度相对应的物理量就是声压级。 对于语言声，一般要求5055dB，信噪比要达到10dB。 对于音乐声，一般要求声压级在7596dB之间。,23 音质物理指标与主观评价的关系,3、声压级和信噪比还与可懂度和清晰度有关。 声压级很低时，只有全神贯注地听，才能听清听懂，比较费劲。但若声压级过高，也会影响清晰度。四、与空间感有关的物理参量 主要是早期侧向声能对早期总声能之比以及双耳听闻的相干性指标。五、与音色有关的物理参量 主要是混响时间的频率特性。 混响时间的频率特性即各个频率的混响时间。为保持声源的音色不致失真，各个频率的混响时间应当尽量接近。感到声音“温暖”是低频混响时间较长的结果，而“华丽”、“明亮”则要求有足够长的高频混响时间。,24 室内声环境标准与规范,一、室内允许噪声级1、1971年，国际标准化组织(ISO)采用NR曲线来评价室内噪声环境。 根据不同使用要求的房间，可采用不同的NR评价数作为背景噪声标准。 室内噪声控制设计时，应使各频带噪声值均不超过相应NR曲线对相应频带的规定值，由此确定各频带噪声级的控制值。2、我国关于各类主要民用建筑室内允许噪声NR评价数。二、语言干扰级 国际上通常以500、1000、2000、4000Hz四个倍频带的背景噪声声压级的平均值定义为语言干扰级SIL。,24 室内声环境标准与规范,三、保护听力的噪声允许标准 我国制订的“工业企业卫生标准”，规定每天工作8h，室内允许等效声级LAeq对新建企业为85dBA，对老企业为90dBA。工作时间减半，允许噪声标准提高3dB。四、环境噪声允许标准 1993年颁布的城市区域环境噪声标准及其测量(GB 309693)规定了保障城市居民生活声环境质量的城市五类区域环境噪声标准值。五、隔声标准民用建筑隔声设计规范(GBJll888)规定： 隔声减噪设计标准等级一般分为三个等级。,第三章 建筑材料及结构的吸声与隔声31 吸声材料和吸声结构,一、概述1、吸声材料和吸声结构的主要用途用于控制房间的混响时间，使房间具有良好的音质；消除回声、颤动回声、声聚焦等声学缺陷；室内吸声降噪；管道消声。2、吸声系数：表示材料和结构吸声能力大小 式中 吸声系数； 入射到材料或结构表面的总声能 被材料或结构反射回去的声能。,31 吸声材料和吸声结构,3、吸声系数分类：（根据声波入射角度不同）垂直入射吸声系数0：驻波管法吸声系数无规入射吸声系数T：混响室法吸声系数4、常用吸声材料和结构的分类（根据吸声机理）多孔性吸声材料和共振吸声结构。二、多孔吸声材料1、特征：具有大量内外连通的微小空隙和气泡。2、种类： 纤维材料有：玻璃棉、超细玻璃棉、岩棉等无机纤维及其毡、板制品，棉、毛、麻等有机纤维制成的家具服饰。 颗粒材料有膨胀珍珠岩、陶粒等及其板、块制品。,31 吸声材料和吸声结构,3、多孔吸声材料吸声机理（P19）4、多孔吸声材料吸声特性及其影响因素（P19）多孔吸声材料的空气流阻和表观密度对其吸声能力有直接的影响。多孔吸声材料的结构因子和有效孔隙率对其吸声系数也有影响。多孔吸声材料吸声性能还与厚度及材料背后空气层大小有关。三、共振吸声结构1、穿孔板吸声结构 穿孔板与其背后的封闭空气层共同构成穿孔板吸声结构。穿孔板吸声结构吸声原理可通过亥姆霍兹共振器来说明。 穿孔板共振频率,31 吸声材料和吸声结构,穿孔板吸声结构在共振频率处吸声系数有一峰值，离共振频率越远，吸声系数越小。一般穿孔板共振频率在低频范围。故在工程中，穿孔板常被用来吸收某个低频段的声能。 为了使穿孔板吸声结构在较宽的频率范同内部有较大的吸声，可在穿孔板背后紧贴板面衬一层多孔吸声材料。2、薄板与薄膜吸声结构 薄膜吸声结构：共振频率通常为2001000Hz，最大吸声系数约为0.300.40。 薄板共振系统：吸声系数在共振频率(通常在200一300Hz以下)处有一峰值。峰值吸声系数约为0.200.50。,31 吸声材料和吸声结构,四、其他吸声结构1、空间吸声体 空间吸声体的形状可以是最简单的平板式，或用平板组合成其他形状，也可做成锥体、圆柱体等形式。 空间吸声体一般由多孔吸声材料外加透气护面层做成。所用多孔吸声材料常为超细玻璃棉，厚度一般取50100mm，护面可用钢板网、铝板网等，也可在钢板外加一层阻燃物质。 空间吸声体一般中高频吸声较大，低频吸声较小，因此用于控制室内中高频混响时间十分有效。2、帘幕具有多孔吸声材料的吸声特性。3、洞口4人和家具,31 吸声材料和吸声结构,五、常用吸声材料的选用1、吸声材料的选择 从吸声性能考虑 考虑防火要求 在潮湿的场合和洁净要求特别高的房间可用微穿孔板吸声结构。 还需考虑耐久性、力学强度、化学性质和尺寸的稳定性、装饰效果以及是否便于施工等因素。2、常用吸声材料和吸声结构 见表31。,32 构件隔声,一、传声与隔声1、空气声传声： 对室内而言，室外或相邻房间的声波激发墙、楼板、门窗等围护构件产生振动，从而向房间辐射声能；或通过开启的门、窗洞口直接将声音传入房间。这种外部声场的声音称空气声。这种声音传播过程称空气声传声。2、撞击声传声： 当楼板、墙等围护构件直接受到机械力的撞击产生振动而向房间辐射声能，如人走在楼板上的脚步声等，称为撞击声或固体声。撞击声可通过建筑构件传播，最后传入室内，其过程称为固体传声，或撞击声传声。3、隔声： 围护结构对空气传声的阻隔，称为空气声隔声；若使撞击声减弱则称撞击声隔声。,32 构件隔声,二、空气声隔声及其评价1、隔声量R：表示围护构件对空气声的隔声能力，单位为dB。2、计权隔声量Rw：计权隔声量考虑了人耳听觉的频率特性及建筑中典型噪声源的频率特性，因此能较好地反映构件的隔声效果，同时便于不同构件进行隔声性能的比较。三、单层匀质密实墙的隔声1、单层匀质密度墙的隔声量的影响因素： 入射频率、其单位面积质量、刚度、材料内部阻尼、墙的边界条件。2、声波无双入射时的隔声量的计算3、吻合效应：声波入射时，在一定频率范围内使墙体发生弯曲共振。,32 构件隔声,四、双层匀质密实墙的隔声 双层墙和中间空气层构成一共振系统，具有固有振动频率。在共振频率附近隔声量出现低谷，故在工程中应尽可能使共振频率低于所需隔声频率范围。（举例P29）五、轻质隔墙的隔声1、提高轻质隔墙隔声量的措施主要有：多层复合；薄板叠合；弹性连接、双墙分立，避免声桥传声。2、常用轻质墙体材料及改善隔声的做法小型砌块、圆孔板、夹层墙板、薄板加龙骨。,32 构件隔声,六、门窗隔声1、门的隔声门的隔声量决定于门扇本身的隔声性能及门缝的密闭程度。门扇隔声量的措施：多层复合，做成夹层门；选用密实厚重的材料做门。隔声门画图：2、提高窗的隔声量的措施：七、构件的组合隔声量八、楼板撞击声隔声1、楼板撞击声及其评价 工程中常用计权撞击声压级评价楼板的撞击声隔声性能。楼板厚度增大一倍，撞击声压级约减小10dB。2、撞击声隔绝措施： 隔绝撞士声可以从三个方面进行，即铺设弹性面层、加弹性垫层和在楼板下做隔声吊顶。3、浮筑结构：在楼板面层与结构层之间加弹性垫层。,第四章室内声环境设计41 室内噪声控制,一、室内噪声的来源通过围护结构传入的室外环境噪声；建筑内部其他房间传来的噪声；室内设备产生的噪声；空调通风系统噪声以及设备振动引起的围护结构发声。二、建筑布局中噪声控制原则和方法1、原则：建筑应尽可能远离噪声源2、方法：建筑中制冷机房、泵房、锅炉房等宜与主体分离独立设置。布置在建筑主体内时，应与其他用房之间有足够大的隔声量。各种设备备宜用低噪声型，各种设备均应做隔振处理，必要时做设备隔声处理。三、提高围护结构隔声量主要是解决窗的隔声,41 室内噪声控制,四、室内吸声降噪1、室内某点声压级的计算式中假设声源无指向性2、混响半径（临界半径）3、当离声源距离很大时，此时室内声压级即为混响声声压级，计算公式为4、吸声降噪量,41 室内噪声控制,5、采用吸声降噪措施的房间的吸声降噪量五、隔声屏障与隔声罩1、把工作空间或噪声源(如存在噪声设备)用隔声屏障隔离，也可取得良好的降噪效果。2、对于某些高噪声设备，可用隔声小间或隔声罩隔离。,42 室内音质设计,一、室内音质设计原则 (1)使室内具有足够的声压级并且分布均匀。 (2)使室内具对与用途相适应的混响时间及其频率特性 (3)室内各处都能获得丰富的早期反射声，特别是早期侧向反射声(主要适用于厅堂音质设计) (4)防止出现回声、颤动回声、声影、声聚焦等声学缺陷； (5)防止外部噪声及振动传入室内使室内的背景噪声木大于允许噪声标准。 音质设计的内容包括：确定房间容积，进行房间体型设计，混响设计及装修材料的选择和布置。另外还需做好噪声控制设计。,42 室内音质设计,二、房间容积的确定从声学角度看，房间的容积应满足自然声发声时听众区有合适的响度。(一)自然声的最大容许容积讲演 20003000 m3话剧 6000 m3独唱、独奏 10000 m3大型交响乐 20000 m3(二)保证适当混响时间。每座容积音乐厅 810 m3/座；歌舞剧院 4.57 m3/座；剧场建筑设计规范JGJ57-2000，J672001戏曲、话剧 3555 m3/座；(同上)多用途厅堂 3555 m3/座；(同上)电影院 3555m3/座。电影院建筑设计规范JGJ5888,42 室内音质设计,三、体型设计(一)保证每位观众都能得到直达声1)减少直达声传播距离(平面上，语言自然声30m，观众多时可以设置一层或多层楼座)，观众席最好在声源的140范围内，或按可懂度等值曲线设计。2)避免直达声波遮挡和掠射吸收，每排升起8cm，一般前后座位对齐时后排比前排升高9cm，前后座位错开时升高6cm。(二)保证前次反射声的良好分布1)厅堂平剖面形状，调整顶棚反射面和侧墙反射面的倾角，侧墙和观众厅中轴线间的夹角不大于810。2)减少一次反射面至声源的距离：观众席矮墙。观众接受到的第一次反射声延迟时间不能过长，最长不超过50ms。,42 室内音质设计,(三)增加扩散反射(四)防止回声和室内其他声学缺陷 消除回声(后墙、栏板前倾、吸收、扩散)、颤动回声、声聚焦、声影、声爬行、声耦合。(五)合理利用舞台反射板。四、室内混响设计及装修材料的选择 室内混响设计可按如下步骤进行：(1)根据房间的使用要求及表21确定混响时间及其频率待性的设计值。(2)根据设计完成的体型，计算出房间的容积V和内表面积S。(3)根据混响时间计算公式求出房间的平均吸声系数；(4)计算房间内固有吸声量，包括室内家具和观众的吸声量等。房间所需总吸声量减去固有吸声量即为所需增加的吸声量。(5)查阅材料及结构的吸声系数数据，从中选择适当的材料及结构，确定各自的面积，以满足所需增加的吸声量及频率持性。一般常需反复选择、调整，才能达到要求。,42 室内音质设计,混响设计也可在确定房间混响时间设计值及容积后，先根据声学设计的经验及装修效果要求确定一个方案，然后用混响时间计算公式进行验算。通过反复修改、调整设计方案，直至混响时间满足设计范围为止。五、音乐厅音质设计 音乐厅是音质要求最高的厅堂类型之一。其特点是演奏席与观众厅位于同一空间，声能得到充分利用。由于交响乐队声功率较大，故大厅可有较大的容积。 在音质方面要求有很长的混响时间及很丰富的侧向反射声。 在音质设计中，往往要求设计人员在保证没有回声、声聚焦等音质缺陷的同时尽量少用吸声材料。 古典音乐厅因具有窄厅、矩形平面、高天花板的特点，被称为鞋盒式音乐厅。(1)每座容积810 m3/座，尽量少用或不用吸声材料，RT1721s；,42 室内音质设计,(2)充分利用前次反射声，顶棚除向观众席提供反射声，还需向演奏席提供反射声避免声影，楼座下挑台开口的高度与挑台深度比，宜大于或等于1：1。 (3)保证厅内有良好的扩散，在新式大厅中，需专门设计布置扩散体； (4)噪声评价指数N可选用20以下，选址应远离噪声较高的地区，做好内部隔声、通风系统消声、隔振处理。六、剧院音质设计剧院可分为三类：西洋歌剧院、地方戏院和话剧院。,42 室内音质设计,1、歌剧院一般以自然声演出。歌剧演员声功率较大。使用伴奏乐队，有时还有伴唱队。2、地方戏院一般以演唱为主、并有对白，演出时声功率较低。3、话剧院话剧院有镜框舞台、伸出舞台、中心舞台几种。话剧演出以对白为主，声功率小。设计要求：(1)歌舞剧院每座容积457 m3/座，戏曲、话剧院每座容积3555 m3/座；(2)剧场建筑设计规范JGJ57 2000，J 672001规定，楼座下跳台开口的高度与挑台深度比，宜大于或等于1：12。(3)允许噪声级可采用N2025。,42 室内音质设计,七、多功能剧场音质设计1、用途及特点： 多功能剧场常用于音乐、歌舞和戏剧演出反作报告、放映电影等多种用途。多功能剧场一般都有较大的舞台，有的还配有乐池。2、设计(1)选择适中的混响时间，折中的办法。(2)采用混响时间可变的声学处理：帘幕，可变墙体。为更好满足音乐演出要求，宜配置声反射罩。(3)电声：声柱，人工混响器，混响室。八、电影院音质设计1、立体声电影院的特点是除银幕后有左中右三组主扬声器外，观众厅中后部两侧墙及后墙还装有多个环境声扬声器。,42 室内音质设计,2、设计要求：(1)最佳混响时间，容积大于10000m3时，单声道为0911s，立体声为0610s。从银幕后面扬声器发出的直达声，与任何反射面的第一次反射声达到观众席的时差都不应超过40ms，相当于直达声和反射声的声程差为136m；(2)每座容积3555m3座电影院建筑设计规范JGJ5888；(3)观众厅地面要有坡度，单声道影院每排座位升起高度宜为6cm，立体声影院宜大于10cm；(4)为使影视同步，较小影院观众厅的长度一般取1825m；大型电影院观众厅长度宜控制在36以内，最大值不应大于40m。当有楼座时，挑台下部开口的高度与深度之比应大厂或等于1：2电影院建筑设计规范JGJ5888。观众厅宽度为长度的0608倍，以获得良好的听音条件；,42 室内音质设计,(5)银幕背后空间的所有界面，必须作表面为暗色的强吸声处理或加以分隔以避免长延时反射。观众厅的后墙和侧墙作扩散和吸收处理；(6)避免音质缺陷和噪声的影响，放映室要作吸声、防火处理，放映孔、观察窗做双层厚度不同的玻璃，窗框要很好密封。九、体育馆音质设计1、音质要求 体育馆都装有电声系统，对音质要求相对放低，只要具有良好的清晰度和一定的丰满度，且没有回声、声聚焦等声缺陷及噪声干扰即可。2、特点： 体育馆的特点是容积大，座椅一般为吸声较少的夹板椅或塑料椅，可布置吸声材料的墙面又很少。,42 室内音质设计,3、音质设计(1)控制混响时间每座容积69m3人，混响时间20s，(2)防止多重反射 体形用壳体时，把弧面的曲率半径加大，或在顶棚布置吸声材料，空间吸声体，空间扩散体以消除声聚焦。(3)电声：用强指向性声柱，声面分区布置。十、录播室、演播室音质设计1、录播室的设计要求2、演播室用途是制作电视和录像节目。(1)合适的房间尺寸和比例(2)混响时间和频率特性：语言0304s，独唱、独奏06s，通用房间09s。,42 室内音质设计,(3)扩散处理：采用扩散表面，均匀分布扩散表面和材料，墙面不平行等。(4)噪声控制：噪声2530dB(A)。3、控制室十一、歌舞厅、卡拉OK厅音质设计对音质的要求相对要低得多。十二、听音室、家庭影院音质设计1、听音室混响时间可取0304s。2、家庭影院家庭影院系统一般由左中右二个主扬声器外加两个环绕声扬声器组成。,第五章 室内音响设备,一般建筑中的音响设备系统可分为以下几类：(1)广播通信系统(2)扩声系统(3)重放系统(4)音质主动控制系统,51 扩声系统,一、扩声系统的组成1、最简单的扩声系统组成：传声器、带前置放大和电压放大的功率放大器、扬声器三种设备。2、剧场、多功能厅、综合性体育馆的扩声系统组成：信号源：传声器、录音机、激光唱机、收音机、VCD等。调音台声音信号处理：频率均衡器、延时器、混响器、分频器功率放大器扬声器,51 扩声系统,二、扩声系统评价指标及标准1、传声增益：指传声器离测试声源一定距离(语言扩声为05m，音乐扩声为5m)拾音，扩声系统逐渐增加音量，当刚达到产生自然啸叫状态后再降6dB，即达到最高可用增益。此时，观众席上的平均声压级与传声器处的声压级差值即为传声增益。2、传输频率持性：扩声系统达到最高可用增益时，观众席上的平均声压级对于传声器处声压级的频率响应。3、最大声压级：扩声系统置最高可用增益状态，调节扩声系统的输入，使扬声器输入功率达到设计功率1/4，此时观众席声压级平均值加6dB即为最大声压级。4、声场不均匀度：扩声时，观众席各处声压级差值。5、总噪声级：扩声系统达最高可用增益，但无有用声信号输入时，听众席处噪声声压级平均值。,51 扩声系统,三、常用电声设备1、传声器：作用：把声信号转换成电信号。常用传声器：动圈式传声器、电容式传声器、铝带式传声器和驻极体电容式传声器等。主要技术性能：A、灵敏度：灵敏度是表明传声器声电转换本领的重要指标。当传声器接受到一定的声压时，其输出端的开路电压与输入声压之比称为灵敏度，单位为毫伏帕(mVPa)。,51 扩声系统,B、频率响应：传声器灵敏度随频率变化的情况称为频率响应，简称“频响”。它是反映电声设备或系统在电声信号转换或放大过程中对频率特性改变程度的一个重要指标。频响一般用频响曲线表示。C、指向特性：传声器灵敏度随声波入射方向而变化的特性称为传声器的指向特性。指向特性与频率有关。频率越低，指向持性越弱，频率越高，指向特性越强。一般用指向性图案或正背差(传声器正面与背面灵敏度之差)表示。传声器的选择，应根据使用要求和传声器特性确定。,51 扩声系统,2、扬声器扬声器的作用是把电信号转化为声信号。扬声器主要分类：一种是直射式扬声器，另一种是号筒式扬声器。主要技术特性A、灵敏度：给扬声器输入一定的粉红噪声(倍频带或13倍频带声能相等的连续噪声)信号电功率，在轴线上一定距离处测定声压级，换算到输入为1W，测试距离为1m时所得的声压值，称为特性灵敏度，单位为帕瓦(PaW)。工程中为便于计算，常用输入为lW时，1m处的声压级来表示灵敏度大小。B、频率响应：当扬声器输入电压保持不变时，在扬声器轴线方向上一定距离处声压级随频率的变化情况。频率响应一般用频响曲线表示，或频率范围加上不均匀度表示。,51 扩声系统,C、指向特性：扬声器输入功率不变时，离扬声器相同距离的不同方向上声压级的变化情况。指向特性与频率有关。扬声器指向性一般用指向性图表示，或用辐射角加上指向性因素Q来表示。辐射角是以灵敏度最大的方向(通常是0方向)向两侧衰减6dB的角度，分水平辐射角和垂直辐射角。D、额定阻抗：指馈给扬声器音圈的电压与音圈中的电流之比。在扩声系统设计中，扬声器额定阻抗要求与功效放大器输出阻抗相匹配。E、额定功率：扬声器正常工作时平均功率的极限值。使用时因节目信号起伏很大，扬声器的功率要留有充分余量。3、调音台调音台也称扩声控制桌，是扩声系统的控制中枢。,51 扩声系统,调音台由传声器放大器、中间放大器及末级放大器三部分组成。 传声器放大器：一个调音台有多个，一般有4路、6路、16路、24路等。其主要作用是接收一路传声器信号或线路信号，控制音量，调节频率特性，加混响、延时，进行声音混合以及调整声像等。它主要由以下6个部分组成：衰减器、耦合电路、放大电路、均衡电路、分音量电位器、输出电路。 中间放大器：作用是把混合后的信号再进行放大，然后由总音量电位器调整电平后送往下一级放大器。 末级放大器：除了进一步放大信号外，还担负着与下一级设备(主要是功率放大器)接口的任务，所以要求输出阻抗小，负载能力强。,51 扩声系统,调音台基本特性：(1)输入阻抗(2)过载源电动势(3)输出阻抗(4)最大电动势增益(5)增益一频率响应(6)相位频率特性(7)总谐波失真4、功率放大器 功率放大器的主要作用是把信号放大。功率放大器特性指标主要包括输入阻抗、输入电平、输出功率、额定负载阻抗、频率响应、总谐波失真、传噪比等。,51 扩声系统,5、输助设备辅助设备主要作用是对信号进行加工处理。 常用的辅助设备有：频率均衡器、延时器、混响器、压缩限幅器、激励器。四、电声设备之间的连接 扩声系统中前后设备连接应满足阻抗匹配。一般要求后级设备的输入阻抗等于或大于前级设备的输出阻抗。目前许多设备均采用600的阻抗匹配。 设备之间还应满足电平匹配。多数设备采均“零电电”匹配。“零电电”是指在600负载上消耗1mW的电压值，即0775V为0dB。设备间的连接有平衡式和非平衡式两种。,51 扩声系统,五、家庭视听系统基本组成：录像机、影碟机、激光唱机、收音机等的视频和音频信号AV中心 视频输出接电视机，5路音频输出分别接左、中、右及后部两路环绕声扬声器。,52 扩声系统设计与建筑的关系,一、扬声器布置与安装1、室内扬声器布置的要求：(1)使整个观众席声压级分布均匀。(2)观众席上的声源方向感良好。(3)控制声反馈以防止啸叫，并避免产生回声和颤动回声。,52 扩声系统设计与建筑的关系,2、扬声器布置方式集中式分散式混合式3、扬声器的安装方式及要求 有暗装和明装两种。,52 扩声系统设计与建筑的关系,二、扩声控制室设计控制室用于对扩声系统进行控制和监听。三、反馈啸叫的抑制1、啸叫的概念2、控制啸叫的措施(1)控制大厅混响时间；(2)选用强指向性传声器和扬声器；(3)使用窄带均衡器，降低某些易产生啸叫的频率信号的增益。(4)使用“移频器”，使整个扩声系统的输出信号比输入信号移动几个赫兹(一般为l4Hz)，破坏原来系统可能产生反馈啸叫的条件。(5)采用压缩限幅器，使信号过大时系统自动降低增益。,53 室内音质主动控制,一、音质主动控制的措施：1、增加早期反射声，并改善反射声分布；2、增加房间混响声能，延长混响时间。二、增加反射声的方法： 在声源附近布置传声器拾取直达声，将声信号经过放大以及根据所需要的时间进行延时处理后，再由扬声器在特定位置按所需方向发出即可。这一系统可称为电子反射声系统。,53 室内音质主动控制,三、延长混响时间使一个混响延长系统能被人们所接受，必须具备三个条件：(1)系统的稳定性好；(2)系统音质的保真性佳；(3)系统的可控性强。延长混响时间的设备,53 室内音质主动控制,四、音质主动控制设备系统的应用1、扩展多功能厅的功能，使其满足多种使用要求；2、改善音质空间感；3、可调音响环境以满足音乐教学要求等；4、在保留既有建筑内部装修的前提下改善其音质；5、改善深挑台下空间的音质；6、代替舞台反射板，来改善演出区的听音条件；7、在剧场中改善声像定位以及在露天剧场创造反射声及混响声等。,第二篇 室内光环境第六章 室内光环境基本计量,61光与基本光度单位一、光的本质 “光”的本质包含了三层含义：一是可见的辐射波；二是视觉器官的视觉特点；三是两者作用所引起的感觉效果。 换句话说，光是一定种类和数量的、能对健康的视觉器官起作用的辐射能。 （光是以电磁波形式传播的辐射能，人眼能够看见的那部分电磁波我们称之为可见光。）,61光与基本光度单位,二、基本光度单位1光通量 辐射功率：在单位时间内辐射的能量。 光通量：有视感觉的那一部分辐射通量，单位流明(1m)。 在建筑光学中，常用光通量来表示光源发出光能的多少。它成为光源的一个基本参数。,61光与基本光度单位,2、发光强度I 光源在某一方向的发光强度是光源在该方向单位立体角内所发出的光通量，也就是光通量的空间密度。 光通量的单位是1m，立体角单位是球面度(sr)，发光强度的单位是坎德拉(cd)3、照度E 照度单位是勒克斯(lx).,61光与基本光度单位,4、亮度La 亮度：发光体在视线方向单位面积上的发光强度。 亮度的国际通用单位是坎德拉平方米(cdm2)，也称尼脱(nt)。,61光与基本光度单位,三、基本光度单位间的关系1、发光强度与照度距离平方反比定律适用于点光源形成的照度。对于任一入射角的入射光线，被照面的照度 （照度余弦定律）2、照度与亮度立体角投影定律,62 人眼的视觉特性,一、明暗视觉 人眼的感光细胞分为锥状细胞和杆状细胞两种。 在明视觉的状态下,人眼具有颜色的感觉，而且对外界亮度变化的适应能力强。在暗视觉的状态下，人眼几乎不能识别物体的颜色或细部，且对外界亮度变化的适应能力低。二、颜色感觉 人眼具有感觉颜色的能力，称为色觉。在明视觉时，人们对380780nm范围内的可见光产生不同的颜色感觉。随着波长的不同，可区分出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等颜色。,62 人眼的视觉特性,三、光视效能 人们对不同波长的光的感受的敏感程度是不相等的。也就是说，人眼对能量相同，但波长不同的光所感觉到的明亮程度是不一样的。人眼的这种特性，常用相对光谱光效率曲线V()来表示。四、视力 人们的眼睛辨认物体形状细部的能力称为视觉敏锐度，在医学上或称为视力。五、视野 当人的头部和双眼不移动时可