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1、第四章第四章 常用吸声材料与混响时间常用吸声材料与混响时间 本章要点：本章要点：厅堂音质设计中常用的吸声材料和结构及其特性厅堂音质设计中常用的吸声材料和结构及其特性运用运用EASE 4.1软件进行吸声材料的铺设和设置软件进行吸声材料的铺设和设置各类厅堂的最佳混响时间各类厅堂的最佳混响时间运用运用EASE 4.1软件进行混响时间的计算和优化软件进行混响时间的计算和优化厅堂听众区、听众座椅和厅堂颜色的设置方法厅堂听众区、听众座椅和厅堂颜色的设置方法厅堂的噪声设置和控制厅堂的噪声设置和控制1吸声材料与结构的类型吸声材料与结构的类型1.多孔材料多孔材料 多空材料的种类很多，以麻、棉、木丝、多空材料的种
2、类很多，以麻、棉、木丝、兽毛、玻璃棉等纤维材料加入适当粘合兽毛、玻璃棉等纤维材料加入适当粘合剂制成的板材等。剂制成的板材等。特点：特点：吸声系数随频率的升高而增大，并在高吸声系数随频率的升高而增大，并在高频区出现不同程度的起伏。频区出现不同程度的起伏。第一节第一节 常用吸声材料和结构常用吸声材料和结构2.穿孔板结构穿孔板结构 是在金属板、薄木板、水泥板或石膏板上是在金属板、薄木板、水泥板或石膏板上穿以一定密度的圆孔，并在背后设置一定穿以一定密度的圆孔，并在背后设置一定的空气层和多空材料。的空气层和多空材料。优点：优点：结构简单，吸声特性可以预计。微穿孔板结构简单，吸声特性可以预计。微穿孔板常用
3、铝板，所以不生锈，也不怕气流、水、常用铝板，所以不生锈，也不怕气流、水、温度、湿度等的侵蚀，适用于特殊环境。温度、湿度等的侵蚀，适用于特殊环境。3.3.共振板共振板结结构构 是将胶合板、木纤板等具有一定弹性的薄板大面积的钉在龙骨上，使板后留有一个空气腔，形成共振吸声结构。把声能转换为机械能，再转化为热能。4.空间吸声体空间吸声体 是一种设计好悬挂或悬挑在室内空间的一种吸声结构。由于空间吸声体有2个以上的面与声波接触，其有效吸声面积远大于其投影面积。对于一些空间特别高大的厅堂，如果混声时间过长，需要大量吸声，且布置吸声材料的位置受到限制，此时可以考虑使用空间吸声体。5.帘幕帘幕 一般可以将帘幕看
4、成是薄的多空材料，如一般可以将帘幕看成是薄的多空材料，如果将它贴墙悬挂，主要吸收高频成分，如果将它贴墙悬挂，主要吸收高频成分，如果距离墙面有一定距离悬挂，转而吸收中、果距离墙面有一定距离悬挂，转而吸收中、高频。高频。6.可变吸声体可变吸声体 为适应不同音质要求而设置的一种吸声性为适应不同音质要求而设置的一种吸声性能可以改变的一种吸声结构。能可以改变的一种吸声结构。7.观众和座椅观众和座椅观众吸声主要是有衣服引起的，对中、高频有明显的吸收作用。座椅的吸声系数由于其材质、结构不同，差别会比较大。二、吸声材料与结构的选用原则二、吸声材料与结构的选用原则1.满足声学环境的要求满足声学环境的要求 合理控
5、制混响时间，避免出现声音缺陷合理控制混响时间，避免出现声音缺陷2.室内空气质量室内空气质量 避免使用容易发挥甲醛等有毒有害物质的材料。避免使用容易发挥甲醛等有毒有害物质的材料。3.建筑节能建筑节能 尽可能选用蓄热系数小、传热系数小的吸声材料。尽可能选用蓄热系数小、传热系数小的吸声材料。4.装饰效果和美学要求装饰效果和美学要求5.吸声材料合理搭配，使厅堂在全频范围内都具有吸声材料合理搭配，使厅堂在全频范围内都具有较为平直的频响特性较为平直的频响特性三、对厅堂内表面吸声处理要遵循如下设置原则三、对厅堂内表面吸声处理要遵循如下设置原则 1.优先处理最容易受到声波作用的表面优先处理最容易受到声波作用的
6、表面,使这些面使这些面充分吸收声波充分吸收声波,以达到降低混响时间的作用。最以达到降低混响时间的作用。最适宜作吸声处理的面是顶棚适宜作吸声处理的面是顶棚,其次是观众厅后墙其次是观众厅后墙和侧墙。布置吸声材料时还要考虑和侧墙。布置吸声材料时还要考虑,不宜仅对少不宜仅对少数几个面采用强吸声材料数几个面采用强吸声材料,而其他面不作吸声处而其他面不作吸声处理。理。2.侧墙布置吸声材料时还要与采光侧墙布置吸声材料时还要与采光(窗户窗户)等因素等因素一起考虑。某些情况下一起考虑。某些情况下,厅堂屋顶用玻璃幕墙采厅堂屋顶用玻璃幕墙采光要与采用空间吸声体吸声结合起来考虑光要与采用空间吸声体吸声结合起来考虑,以
7、便以便使吸声效果尽量与装饰效果协调一致。使吸声效果尽量与装饰效果协调一致。3.要考虑对舞台后墙的吸声处理要考虑对舞台后墙的吸声处理,以降低声反馈以降低声反馈,提高传声增益。提高传声增益。4.选用吸声材料时选用吸声材料时,必须考虑材料吸声频率必须考虑材料吸声频率特性的均衡性特性的均衡性,以保持听众良好的听声感以保持听众良好的听声感觉。觉。5.对吸声材料本身也要提出如下要求对吸声材料本身也要提出如下要求:在宽在宽的频率范围内具有高的吸声系数的频率范围内具有高的吸声系数,且容重且容重要小要小,防潮性好防潮性好,无损害人体健康的气味无损害人体健康的气味,不腐蚀吸声结构的骨架不腐蚀吸声结构的骨架,不易燃
8、烧不易燃烧,施工简施工简便便,吸声性能长期稳定吸声性能长期稳定,兼顾装饰效果与价兼顾装饰效果与价格。格。四、吸声材料的设置步骤四、吸声材料的设置步骤 1.确定采用某种材料最多的面确定采用某种材料最多的面 首先考虑在建模中采用某种材料最多的面是哪些面首先考虑在建模中采用某种材料最多的面是哪些面,例例如墙面。先选择一个面如墙面。先选择一个面,呈黄色然后用呈黄色然后用F3键命令把全键命令把全部采用同样材料的面作为一个选择面并以红色边线显部采用同样材料的面作为一个选择面并以红色边线显示示,再按再按Ctrl+F3打开材料选择选单打开材料选择选单,选择选择MASONRY PT(抹灰的砖墙抹灰的砖墙),按按
9、OK键键,全部红色面就都从原来的全部红色面就都从原来的“理想全吸声材料理想全吸声材料”改成为改成为“抹灰的砖墙抹灰的砖墙”。2.再确定采用某些特定材料的面再确定采用某些特定材料的面 3.最后确定顶棚材料最后确定顶棚材料 4.材料的调整材料的调整 五 吸声材料设置的一种误区 混响时间是说明一座厅堂建筑声学特性的混响时间是说明一座厅堂建筑声学特性的一个客观参量。它取决于厅堂建筑的容积一个客观参量。它取决于厅堂建筑的容积和内表面材料在不同频率下的吸声量。换和内表面材料在不同频率下的吸声量。换言之言之,当一座厅堂建筑容积确定当一座厅堂建筑容积确定(与之对应与之对应的建筑模型也就确定的建筑模型也就确定)
10、,此时内表面放置不此时内表面放置不同吸声材料就会得出不同的混响时间同吸声材料就会得出不同的混响时间-频率频率特性曲线。特性曲线。采用理想吸声材料得出采用理想吸声材料得出“理想混响时间理想混响时间”是一部分设计者进行是一部分设计者进行EASE设计存在的一种设计存在的一种误区误区 所谓所谓“理想混响时间理想混响时间”如图曲线所示。如图曲线所示。“理想混响时间理想混响时间”是经过房间建模和吸声是经过房间建模和吸声材料设置材料设置,通过通过Eyring或或Sabine公式按公式按EASE规定的程序计算出来的。规定的程序计算出来的。EASE软件吸声材料数据库软件吸声材料数据库Full中包括中包括189种
11、不同的吸声材料种不同的吸声材料,厅堂建筑中常用的吸声厅堂建筑中常用的吸声材料大多包含在其中。这里也包括几种特材料大多包含在其中。这里也包括几种特殊的吸声材料殊的吸声材料,即理想吸声材料。所谓理想即理想吸声材料。所谓理想吸声材料吸声材料,就是这种材料的吸声系数不随频就是这种材料的吸声系数不随频率的改变而改变。例如吸声材料的吸声系率的改变而改变。例如吸声材料的吸声系数为数为10%,在任何频率下都保持吸声系数在任何频率下都保持吸声系数10%不变不变,此外还有此外还有20%,90%等等,因此这因此这种材料也称为百分比材料。种材料也称为百分比材料。把房间的把房间的“面面”设置为百分比材料设置为百分比材料
12、,经过程经过程序计算就会得出序计算就会得出“理想混响时间理想混响时间”曲线。曲线。该曲线不能作为反映该实际厅堂声学特性该曲线不能作为反映该实际厅堂声学特性的客观技术参数的客观技术参数,而是通过用而是通过用“虚拟材料虚拟材料”构建的房间导出的假想混响时间。构建的房间导出的假想混响时间。用这样的混响时间所进行的一切声学特性用这样的混响时间所进行的一切声学特性模拟和运算的结果模拟和运算的结果(包括各种效果图包括各种效果图),也都也都不反映和代表现实厅堂声学特性的真实情不反映和代表现实厅堂声学特性的真实情况况,因此不能完全用于指导厅堂施工和说明因此不能完全用于指导厅堂施工和说明此工程设计厅堂预计达到的
13、声学效果此工程设计厅堂预计达到的声学效果。第二节第二节 吸声材料的铺设与设置吸声材料的铺设与设置1铺设吸声材料铺设吸声材料1.查看面的属性查看面的属性工程编辑窗口，鼠标右键菜单，工程编辑窗口，鼠标右键菜单，Properties鼠标右键菜单 面属性窗口 名称栏名称栏属性栏属性栏材料栏材料栏点属性点属性栏栏材质属性材质属性栏栏材质属性窗口 2.铺设吸声材料铺设吸声材料 选择吸声材料 EASE 4.1材料库 2修改吸声材料修改吸声材料如果修改的材料不在预先选定的材料中如果修改的材料不在预先选定的材料中的话，需要进入面属性编辑窗口，在材的话，需要进入面属性编辑窗口，在材料库中重新选择新的材料，再铺设到
14、需料库中重新选择新的材料，再铺设到需要修改的面上；要修改的面上；如果修改的材料已经存在于选定的材料如果修改的材料已经存在于选定的材料中，那么只要选定需要修改的面，右键中，那么只要选定需要修改的面，右键进入快捷菜单，选择进入快捷菜单，选择Change Wall Material（快捷键（快捷键F2）即可）即可 3添加坐席区添加坐席区面属性窗口，面属性窗口，Two Folder，Is Coat Of添加坐席区 设置坐席区 第三节第三节 混响时间混响时间1混响时间混响时间混响时间混响时间T是指当声源在房间内停止发声是指当声源在房间内停止发声后，残余声能在房间内往复反射，经吸后，残余声能在房间内往复反
15、射，经吸声材料吸收，其声能密度衰变声材料吸收，其声能密度衰变60dB所需所需要的时间。要的时间。赛宾公式：赛宾公式：艾润公式：艾润公式：赛宾努特生公式：赛宾努特生公式：艾润努特生公式：艾润努特生公式：房间内空气吸收房间内空气吸收4m（m1）频频率率（Hz）温度温度（C）相相对对湿度（）湿度（）10204060801000150.0130.0060.0040.0040.003200.0110.0060.0040.0040.003300.0070.0050.0040.0040.0032000150.0440.0220.0110.090.008200.0360.0170.0100.0090.0083
16、00.0230.0130.0100.0090.0084000150.0900.0740.0360.0240.021200.1010.0580.0290.0220.020300.0800.0390.0250.0220.0208000150.1280.1920.1190.0790.061200.1860.1880.0950.0650.053300.2380.1280.0670.0560.0512最佳混响时间最佳混响时间混响时间是厅堂音质设计的一项重要内混响时间是厅堂音质设计的一项重要内容，它的任务是使室内具有适合使用要容，它的任务是使室内具有适合使用要求的混响时间及其频率特性。求的混响时间及其频率
17、特性。厅堂的混响时间根据其容积大小、使用厅堂的混响时间根据其容积大小、使用用途、节目类型以及演出规模，在用途、节目类型以及演出规模，在5001000Hz范围内有着不同的最佳控制范围。范围内有着不同的最佳控制范围。1.最佳混响时间的确定最佳混响时间的确定时时 间间 上上限限时时 间间 下下限限时时 间间 上上限限时时 间间 下下限限2.混响时间频率特性的确定混响时间频率特性的确定 频频率（率（Hz）混响混响时间时间比比值值歌歌剧剧话剧话剧、戏戏曲曲电电影院影院会堂、会堂、报报告告厅厅、多用途、多用途厅厅1251.01.31.01.21.01.21.01.32501.01.151.01.11.01
18、.11.01.1550010001.001.001.001.0020000.91.00.91.00.91.00.91.040000.81.00.81.00.81.00.81.0理想比值理想比值容容 差差 范范围围3混响时间的设置与优化混响时间的设置与优化1.查看混响时间数据查看混响时间数据工程编辑窗口，工程编辑窗口，Edit Room Data 房间数据（艾润）房间数据（赛宾）2.查看混响时间曲线查看混响时间曲线 工程编辑窗口，工程编辑窗口，ViewRoom RT 房间混响时间曲线（艾润）房间混响时间曲线（赛宾）3.查看满场混响时间查看满场混响时间工程编辑窗口，鼠标右键菜单，工程编辑窗口，鼠标
19、右键菜单，Change Wall Material 房间数据 4.混响时间的优化混响时间的优化 时间上限时间上限时间下限时间下限时间上限时间上限时间下限时间下限实际曲线实际曲线工程编辑窗口，工程编辑窗口，ToolsOptimize RT 优化混响时间 选择备用材料 目标混响时间 查找目标材料 优化后的混响时间 优化后的混响时间 时间上限时间上限时间下限时间下限优化后的曲线优化后的曲线4房间的其他设置房间的其他设置1.加入听众区加入听众区工程编辑窗口，工程编辑窗口，InsertAudience Area 加入听众区 加入听众区 2.加入听众座椅加入听众座椅工程工程编辑编辑窗口，鼠窗口，鼠标标右右
20、键键菜菜单单，Seat On Area工程工程编辑编辑窗口，窗口，InsertListener Seat工程工程编辑编辑窗口，鼠窗口，鼠标标右右键键菜菜单单，Insert Seat Grid 加入听众座椅 3.设置房间颜色设置房间颜色主程序窗口，主程序窗口，ViewStandard Rendering 三维绘图窗口 选择房间颜色 房间颜色 第三节第三节 噪声控制噪声控制1噪声控制的一般要求噪声控制的一般要求噪声控制的主要目的就是将各项噪声源噪声控制的主要目的就是将各项噪声源对观众厅的干扰降到最低限度。对于噪对观众厅的干扰降到最低限度。对于噪声干扰，除了设计时要考虑将观众厅安声干扰，除了设计时要
21、考虑将观众厅安置在相对安静的环境中外，还要考虑减置在相对安静的环境中外，还要考虑减弱室内噪声的能量。弱室内噪声的能量。2观众厅内的噪声限值观众厅内的噪声限值观观众众厅类厅类型型自然声自然声采用采用扩扩声系声系统统歌歌剧剧、舞、舞剧剧场剧剧场NR-25NR-30话剧话剧、戏戏曲曲剧场剧场NR-25NR-30单单声道普通声道普通电电影院影院NR-35立体声立体声电电影院影院NR-30会堂、会堂、报报告告厅厅和多用途礼堂和多用途礼堂NR-30NR-35NR值值倍倍频带频带中心中心频频率（率（Hz）31.5631252505001000200040008000NR-25（dB）725543352925
22、211918NR-30（dB）765948393430262523NR-35（dB）796352443835323028NR-40（dB）826756494340373533NR-45（dB）8671615348454240383噪声模拟设置噪声模拟设置工程编辑窗口，工程编辑窗口，EditRoom Data噪声设置 噪声设置 噪声设置 思考题思考题1.调用调用EASE 4.1房间模型房间模型Tricube（三段式带舞（三段式带舞台房间），如下图所示。试确定其最佳混响时台房间），如下图所示。试确定其最佳混响时间曲线范围，使其适用于歌剧演出用途。间曲线范围，使其适用于歌剧演出用途。2.为为Tricube（三段式带舞台房间）铺设合适的吸（三段式带舞台房间）铺设合适的吸声材料，并查看其混响时间曲线，使其与声材料，并查看其混响时间曲线，使其与“题题1”中确定的最佳混响时间曲线范围相符。中确定的最佳混响时间曲线范围相符。3.对对Tricube（三段式带舞台房间）进行噪声模拟（三段式带舞台房间）进行噪声模拟设置，使其符合设置，使其符合NR-25标准。标准。