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專業(yè)音響工程中不可忽視的聲場設(shè)計
發(fā)布時間:2022-6-16 18:29:20   瀏覽次數(shù):
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專業(yè)音響工程中不可忽視的聲場設(shè)計

      大家都知道音箱中喇叭單元和箱體的關(guān)系,很多人將國外有名的原廠喇叭單元包括分頻器買回來,可是卻無論如何也做不出來一只好聽的音箱,主要原因就是箱體的聲學(xué)結(jié)構(gòu)問題沒有解決好。

專業(yè)音響工程中,聲場的設(shè)計就好比制作音箱時設(shè)計箱體一樣重要。一個好的聲場會將音響設(shè)備的優(yōu)點充分發(fā)揮出來,讓人聽起來非常舒服;而一個不合理的聲場不僅不會給人以美妙的聲音感受,還會使設(shè)備的表現(xiàn)水平降低。

聲場設(shè)計是工程最終質(zhì)量的一個關(guān)鍵點,因為聲場設(shè)計的目的在于利用科學(xué)的計算做指導(dǎo),為音響設(shè)備建造一個理想的擴聲空間,將設(shè)備的性能充分地發(fā)揮。為了規(guī)范地按照步驟進行專業(yè)音響的工程工作,杜絕任何不合理因素,以便為下面的其它設(shè)計作出指導(dǎo),有必要全面進行聲場設(shè)計。
一個基本的聲場設(shè)計包括:隔聲的處理,現(xiàn)場噪音的降低,建筑結(jié)構(gòu)的要求,聲場均勻度的實現(xiàn),聲顫動、聲聚焦、聲反饋等聲場缺陷的避免,聲壓級的計算等等。
1、隔聲的處理

為了創(chuàng)造一個安靜的聲場,避免對周圍環(huán)境中的單位和居民造成影響,在聲場設(shè)計的開始,首先應(yīng)該考慮隔聲的處理,以便為聲場提供一個好的先天條件。而這恰恰也是許多技術(shù)人員容易忽略的。

 


隔聲的處理包括:與外界的隔聲,擴聲房間之間的隔聲;隔聲的部位有:墻壁、門窗與天花板等。
 

2、與外界的隔聲

這項工作的任務(wù)就是不讓外界的噪音傳入室內(nèi),也不讓室內(nèi)的聲音傳到外面。進行這項工作時,有必要對建筑設(shè)計施工單位進行該工程建筑結(jié)構(gòu)隔聲情況的咨詢,進一步可以向環(huán)保部門了解有關(guān)的情況。

 

具體實施中,外界噪音傳如室內(nèi)可以通過室內(nèi)的總噪聲來控制,通常高等的實用音響工程要求在35-40dB以下;室內(nèi)聲音傳到外界可以考察對外界的環(huán)境影響,按照環(huán)保部門的規(guī)定,一般不要高于平均值10-15dB為好。實際工程中需要處理的部位是墻壁、門窗和天花板幾個地方。


 

通常的廳堂與外界的隔墻多數(shù)都能滿足一般的音響工程,但是如果音響系統(tǒng)的聲壓級比較大,工作時間多在夜間,就應(yīng)該讓建筑部門考慮增加墻壁厚度了。

門窗是隔聲的重要部位,往往一個小小的窗戶處理不當(dāng),就會造成隔聲失敗。一般要注意:

? 盡量不要讓門窗產(chǎn)生縫隙,遇到經(jīng)常開關(guān)而室內(nèi)外的聲音都比較大時,可以考慮設(shè)置聲音隔離通道的結(jié)構(gòu)。

? 盡量加大門窗結(jié)構(gòu)和材料的厚度,有必要時可以使用皮革門和雙層玻璃窗。

? 如果隔聲效果需要更好,在門窗上懸掛厚重的窗簾和門簾是比較經(jīng)濟可行的辦法。
天花板的隔聲也不容忽視,特別是房頂不是混凝土結(jié)構(gòu),而是采用棚架結(jié)構(gòu)時,天花板的聲泄露就比較嚴(yán)重。這時需要對天花板的材質(zhì)和安裝質(zhì)量提出比較高的要求,如果需要可以考慮在天花板上增加隔層或在天花板上鋪設(shè)吸音棉的辦法來滿足隔聲的要求。

3、室內(nèi)房間之間的隔聲

 

它的任務(wù)就是讓房間之間在音響系統(tǒng)工作時互相間的干擾影響為最小。雖然各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定對這項指標(biāo)沒有要求,但是卻對音響工程的質(zhì)量有很大的影響。

 

實際工程中需要處理的部位還是墻壁、門窗和天花板,不過處理的要求與前面有所不同。一般室內(nèi)一定厚度的混凝土或磚結(jié)構(gòu)墻壁隔聲要求還是能夠滿足的,需要注意的就是額外增加的一些房間隔斷,它們一般都采用簡單的輕鋼龍骨填充一定量的防火吸音石棉的方法。



墻壁、門窗、天花板隔音處理:
 

? 增加隔層或采用厚重的磚墻

這對于音響工程來說是絕對不夠的,遇到這種情況,就需要音響設(shè)計人員向建筑裝飾單位提出解決的方法。比如可以增加隔層,但是對于大功率低音的隔離就非要采用厚重的磚墻來解決了。

? 減小門窗縫隙和懸掛窗簾、門簾

門窗的隔聲也不要忽視,特別是要注意門窗的制作質(zhì)量,因為大量的聲音干擾都來源于質(zhì)量欠佳的門窗的縫隙,當(dāng)然,必要時也可以考慮采用懸掛窗簾和門簾的辦法來隔聲。

? 增加一層吸音板的隔層或者在天花板上覆蓋防火吸音礦棉

 

天花板的隔聲在室內(nèi)房間之間的隔聲上,反倒更為重要。例如,KTV有些大廳的天花板上面的空間和周圍包廂的頂部是相通的,這樣在大廳進行娛樂或演出時,一定會影響到包廂,這就一定要對天花板進行隔聲了。一般來講我們可以在大廳天花板和包廂頂上各增加一層吸音板的隔層,或者在天花板上覆蓋一定厚度的防火吸音礦棉來進行隔聲。

總之,工程的隔聲處理意義重大,既得提高工程的質(zhì)量又利于用戶的正常使用,同時應(yīng)該注意慎重考慮隔聲處理是否必要,處理方法是否可行,否則會增加一些不必要的工作和開銷。
4、現(xiàn)場噪音的降低
       對于現(xiàn)場的背景噪音許多人不為重視,而在國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中卻都提出相應(yīng)的要求,如:一級歌廳應(yīng)小于35dB,一級迪廳應(yīng)小于40dB級。原因就在于:背景噪音的增大相應(yīng)就降低了擴聲系統(tǒng)的信噪比,從而影響了工程質(zhì)量。



要想有效地解決這個問題,就是對前面提到的隔聲進行限制。例如:中央空調(diào)的風(fēng)口噪音是否讓安裝單位幫助解決;排風(fēng)機的噪音、大小、安裝位置是否得當(dāng)?shù)鹊取?/span>
空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備最好選擇噪音低,工作穩(wěn)定的產(chǎn)品,在安裝時盡量讓空調(diào)的壓縮機遠(yuǎn)離門窗,通風(fēng)機的功率較大噪音難以控制時,可以采用將通風(fēng)機安裝在風(fēng)道內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
5、建筑結(jié)構(gòu)的情況
應(yīng)該說,一般的音響是沒有能力讓建筑結(jié)構(gòu)完全按照自己的意圖設(shè)計的,但是對于工程質(zhì)量要求嚴(yán)格、建筑工程屬于改建結(jié)構(gòu)上進行處理的部分情況,音響設(shè)計人員都有必要盡量提出相應(yīng)的要求。

? 必須征得建筑單位對音響工程中需要吊裝設(shè)備的墻面或房頂?shù)某兄啬芰Φ恼J(rèn)可,尤其是燈棚的份量較大時,吊裝安全性就更為重要。

? 需要對已有建筑中的房間結(jié)構(gòu),預(yù)埋管線位置,出口有較為細(xì)致的了解,以利于可能進行的穿插管、布線施工。

? 對建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)進行了解,弄清什么地主可以改動,什么地方不行。
6、聲場均勻度的實現(xiàn)

      舉個例子:你遇然去一個娛樂廳,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場各處聲音情況不同,有的地方音樂很動聽,有的地方又好象缺點什么似的,聲音飄忽不定。又比如:前面舞臺區(qū)音量很大,而后面的觀眾卻說聲音小。當(dāng)然,有些娛樂廳是專門設(shè)計后區(qū)讓觀眾輕松的。



     這些現(xiàn)象的發(fā)生都是由于聲場均勻度不好造成的。聲場均勻度的指標(biāo)要求在整個擴聲區(qū)域內(nèi),各處的平均聲壓值偏差要在很小的范圍內(nèi),一般要求在10-12dB以下。在實際的工程中,可以在建筑裝飾結(jié)構(gòu)和音響系統(tǒng)的布局方面來實現(xiàn)聲場的均勻性。

 

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建筑結(jié)構(gòu)

建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)該沒有明顯的缺陷,例如:房間中不能有太多的立柱,墻壁應(yīng)避免有圈套的弧形,尤其是舞臺一側(cè)的墻面不能有較大凹形結(jié)構(gòu),不能在擴聲范圍內(nèi)出現(xiàn)較大的聲陰影區(qū)等。

 

但是由于在建筑結(jié)構(gòu)施工后期裝飾完工后無法進行大量的改動來滿足這些要求,所以在音響工程中應(yīng)該盡量利用經(jīng)驗,巧妙地安排擴聲區(qū),避開較大的缺陷結(jié)構(gòu),將它們帶來的影響降到最低。

 

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建筑裝飾

在建筑裝飾上,要盡量讓整個區(qū)域的裝飾結(jié)構(gòu)和材料基本一致,特別是在資金有限的情況下,墻面采用水泥拉毛結(jié)構(gòu)可以很好地實現(xiàn)聲場的均勻性。

 

當(dāng)然,如果在裝飾設(shè)計時能像音樂廳一樣經(jīng)過計算采用各種不同的擴散體,既省錢又能達到很好的效果。

 

3
 

7、音響系統(tǒng)的布局

 

一般說來,狹長廳堂的擴聲,一定要音箱的擴聲區(qū)域盡量沿長邊展開;空間較高的擴聲場合,要盡量將音箱位置抬高,最好是略微向后場傾斜;如果是在空間和面積都較大的地方進行擴聲,就應(yīng)該考慮將音箱集中懸掛成圓弧形形成均勻的聲音擴散。

可見音響系統(tǒng)的布局也可以解決聲場不均的問題。如果聲場要求嚴(yán)格,還可以利用音箱廠家提供的聲場設(shè)計軟件進行模擬和修正,當(dāng)然最好的辦法還是在建筑裝飾設(shè)計施工時就盡量使聲場均勻。

8、聲場缺陷的避免

在很多音響工程中都不同程度地存在各式各樣的聲場缺陷,有聲聚焦、聲振顫、聲反饋,還有聲音共振,這些問題都給聲場帶來了缺陷,而且這些缺陷引起的問題在實際的使用中很難解決。比如聲場出現(xiàn)的反饋和共振就有可能使系統(tǒng)無法正常工作。


通常我們可以作以下幾個方面的考慮:

 

盡量不要在擴聲區(qū)域設(shè)置大面積光面的凹形結(jié)構(gòu),包括屋頂和墻壁,尤其是舞臺上就更要忌諱了,如果迫不得已,可以在凹形面的前面懸掛厚重的簾布或放置物件,這樣聲聚焦就不容易發(fā)生了。

盡量不要在聲壓較大的區(qū)域設(shè)置兩個平行的反射性強的墻面,尤其是擴聲區(qū)域狹長時更要注意,這樣可以有效地避免聲振顫。

一般只要聲場比較均勻,沒有聲聚焦的話,擴聲增益不大時聲音反饋不容易發(fā)生。另外我們還可以在系統(tǒng)的布局中利用均衡器和頻譜儀來修正,這樣實際使用中就更不會發(fā)生聲反饋了。

? 聲音的共振與裝飾工程的選材和施工有密切的關(guān)系,一定要避免在擴聲區(qū)域設(shè)置較大的空腔體,一定要求裝飾工藝合理,特別不要讓材料連接處松動。比如:石膏天花板如果不加膠墊就安裝在鋁質(zhì)龍骨上時,擴聲聲壓一大,就容易發(fā)生共振,尤其是低頻信號的共振肯定經(jīng)常發(fā)生。

 

 

9、混響時間的計算


對聲場的所有技術(shù)指標(biāo)中,大家最熟悉的就是混響時間了,它也是設(shè)計中比較容易控制的量化指標(biāo)。如果設(shè)計控制得當(dāng),聲場的效果表現(xiàn)就會非常出色,聲音會圓潤、飽滿,不拖沓,不干癟。

混響時間控制的關(guān)鍵就是:利用相應(yīng)的計算,指導(dǎo)裝飾結(jié)構(gòu)的設(shè)置和材料的選取,以便能達到相應(yīng)的混響時間目標(biāo)值。


 

而在具體的取值上,多數(shù)設(shè)計從員偏向于將推薦的聲場混響時間再取得偏小些,理由是:聲場混響時間長了后無法調(diào)控。因此,有人建議,讓廳堂自然聲越干越好,希望在調(diào)試和使用中,在系統(tǒng)中加入人工混響來達到混響的要求。

同時,近年來室內(nèi)裝飾材料的日益更新,吸音系數(shù)較高的材料被廣泛應(yīng)用,使得大量廳堂的混響時間普遍偏小。由此可以看出,這種設(shè)計原則的出發(fā)點和受客觀條件的影響都是不必懷疑的。

但是要知道,聲場院中的混響聲指的是聲源產(chǎn)生的自然混響聲,它是靠襯托直達聲來顯示其特殊性的,是聲場中的重要特性。

而在系統(tǒng)使用時加入人工混響,等于把信號中的直達聲也一道另入了混響,這時再由音箱播放出來的聲音里,已經(jīng)沒有了錄音師希望你聽到的直達聲,盡管錄制節(jié)目時通常都會加入不同程度的混響,等于破壞了節(jié)目源(聲源)。

所以這種方法不僅打亂直達聲和混響聲之間良好的襯托關(guān)系,而且違背了聲場混響是為了使房間擁有恰當(dāng)?shù)?ldquo;堂音”的目的。

對于不同類型的音響工程,混響時間的要求有所不同;同類型的工程,不同的聲場大小,混響時間的指標(biāo)也有不同。一般來講,我們可以在500Hz和1000Hz兩個地方計算聲場的混響時間。
具體步驟:

計算前我們要將現(xiàn)場所有的材料大致確定,并且統(tǒng)計好它們各自的面積。

然后從有關(guān)的建筑手冊或產(chǎn)品說明書中分別查取它們在500Hz和1000Hz的吸聲系數(shù),即可計算出聲場的平均吸聲系數(shù)。

?再根據(jù)面積、體積、聲能系數(shù)和這個平均吸聲系數(shù)計算出聲場在500Hz和1000Hz時的混響時間。如果計算的結(jié)果和推薦的混響時間值有比較大的差距,就要和裝飾單位協(xié)商,減少或更換某些材料。

? 最后再進行計算,直到滿意時為止,在計算時一定要將建筑材料的面積和吸聲系數(shù)統(tǒng)計正確,特別是某些穿孔的吸聲板,穿孔率不同吸聲系數(shù)懸殊較大,對最終的計算結(jié)果影響也較大。

另外,對演出用工程的混響時間的計算還要考慮空場時和觀眾滿場時的區(qū)別。

10、聲壓級的計算

聲壓級是專業(yè)音響系統(tǒng)工作的一個重要指標(biāo),一個合理科學(xué)的聲壓級對聲場的影響、設(shè)備的選型、實際的操作都有重要的作用,同時也為制造良好的聽音環(huán)境創(chuàng)造了好的條件。

在進行聲壓級計算前,必須選擇一個相應(yīng)環(huán)境下合適的基準(zhǔn)聲壓級,而基準(zhǔn)聲壓級的選擇必須了解正常人耳的等響曲線,即“Fletcher-Munson curves(弗萊徹芒森曲線)”。


 

該曲線反映了人耳對不同頻率、不同聲壓的聽感響度反應(yīng),曲線上的數(shù)字表示相應(yīng)頻率和聲壓下的響度值,單位是:Phono。

人耳對相同聲壓不同頻率的聲音的反應(yīng)是不一樣的,同樣聲壓級的低頻聲音在人耳里產(chǎn)生的響度感覺要低于同聲壓級的高頻聲音。

要想各頻段的聲音在人耳里產(chǎn)生的響度基本一致,不出現(xiàn)某些頻段聽感的不足,就必須使聲壓達到足夠的聲壓級,這就是聲壓計算時基準(zhǔn)聲壓選取的依據(jù)。


 

      用以語言擴聲的工程,由于語言信號主要集中在中頻段,這里的等響應(yīng)曲線度相關(guān)較小所以基準(zhǔn)聲壓級可以取70~80dB;用于一般音樂重放的音響工程,這個基準(zhǔn)聲壓可以取85~90dB作為計算的依據(jù);同時為系統(tǒng)的擴聲留下12~18dB的峰值的余量及1~3dB的環(huán)境噪音余量。

那么在平均的聽音距離上,設(shè)計的額定擴聲聲壓級應(yīng)該是:P額=(85~90)dB+(1~3)dB;然后需要根據(jù)廳堂的實際擴聲范圍確定平均的聽音距離L,額定的聲壓級就應(yīng)該是在此位置的實際聲壓級。

依此可以通過計算得出音箱的1m位置聲壓級P:根據(jù)前面提及的,距離變化一倍,聲壓相應(yīng)變化6dB的關(guān)系,則音箱在1m處需要提供的聲壓級為:P=P額+6LogL。至此,聲揚的設(shè)計便基本結(jié)束,其后的工作就是與建筑裝飾單位密切配合將設(shè)計要求付諸實際。
       通過以上的聲場設(shè)計我們可以發(fā)現(xiàn):專業(yè)音響工程的聲場設(shè)計內(nèi)容比較多,結(jié)果也對工程的質(zhì)量、設(shè)備的選型及系統(tǒng)的正常工作非常重要。具體在設(shè)計中,需要涉及的建筑裝飾內(nèi)容也比較多,有些還是密切聯(lián)系的,可見音響工程在設(shè)計開始就需要建筑裝飾單位的密切配合,所以我們要盡早地取得協(xié)助,盡早地開展相應(yīng)的設(shè)計,以便能達到較好的效果。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 
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