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        專業音響工程中不可忽視的聲場設計
        發布時間:2022-6-16 18:29:20   瀏覽次數:
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        專業音響工程中不可忽視的聲場設計

              大家都知道音箱中喇叭單元和箱體的關系,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結構問題沒有解決好。

        專業音響工程中,聲場的設計就好比制作音箱時設計箱體一樣重要。一個好的聲場會將音響設備的優點充分發揮出來,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,還會使設備的表現水平降低。

        聲場設計是工程最終質量的一個關鍵點,因為聲場設計的目的在于利用科學的計算做指導,為音響設備建造一個理想的擴聲空間,將設備的性能充分地發揮。為了規范地按照步驟進行專業音響的工程工作,杜絕任何不合理因素,以便為下面的其它設計作出指導,有必要全面進行聲場設計。
        一個基本的聲場設計包括:隔聲的處理,現場噪音的降低,建筑結構的要求,聲場均勻度的實現,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

        為了創造一個安靜的聲場,避免對周圍環境中的單位和居民造成影響,在聲場設計的開始,首先應該考慮隔聲的處理,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

        這項工作的任務就是不讓外界的噪音傳入室內,也不讓室內的聲音傳到外面。進行這項工作時,有必要對建筑設計施工單位進行該工程建筑結構隔聲情況的咨詢,進一步可以向環保部門了解有關的情況。

         

        具體實施中,外界噪音傳如室內可以通過室內的總噪聲來控制,通常高等的實用音響工程要求在35-40dB以下;室內聲音傳到外界可以考察對外界的環境影響,按照環保部門的規定,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都能滿足一般的音響工程,但是如果音響系統的聲壓級比較大,工作時間多在夜間,就應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,就會造成隔聲失敗。一般要注意:

        ? 盡量不要讓門窗產生縫隙,遇到經常開關而室內外的聲音都比較大時,可以考慮設置聲音隔離通道的結構。

        ? 盡量加大門窗結構和材料的厚度,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構,而是采用棚架結構時,天花板的聲泄露就比較嚴重。這時需要對天花板的材質和安裝質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吸音棉的辦法來滿足隔聲的要求。

        3、室內房間之間的隔聲

         

        它的任務就是讓房間之間在音響系統工作時互相間的干擾影響為最小。雖然各種標準和規定對這項指標沒有要求,但是卻對音響工程的質量有很大的影響。

         

        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。一般室內一定厚度的混凝土或磚結構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量,因為大量的聲音干擾都來源于質量欠佳的門窗的縫隙,當然,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,既得提高工程的質量又利于用戶的正常使用,同時應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、現場噪音的降低
               對于現場的背景噪音許多人不為重視,而在國家有關標準中卻都提出相應的要求,如:一級歌廳應小于35dB,一級迪廳應小于40dB級。原因就在于:背景噪音的增大相應就降低了擴聲系統的信噪比,從而影響了工程質量。



        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:中央空調的風口噪音是否讓安裝單位幫助解決;排風機的噪音、大小、安裝位置是否得當等等。
        空調和通風設備最好選擇噪音低,工作穩定的產品,在安裝時盡量讓空調的壓縮機遠離門窗,通風機的功率較大噪音難以控制時,可以采用將通風機安裝在風道內的結構。
        5、建筑結構的情況
        應該說,一般的音響是沒有能力讓建筑結構完全按照自己的意圖設計的,但是對于工程質量要求嚴格、建筑工程屬于改建結構上進行處理的部分情況,音響設計人員都有必要盡量提出相應的要求。

        ? 必須征得建筑單位對音響工程中需要吊裝設備的墻面或房頂的承重能力的認可,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構,預埋管線位置,出口有較為細致的了解,以利于可能進行的穿插管、布線施工。

        ? 對建筑內部結構的薄弱環節進行了解,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

              舉個例子:你遇然去一個娛樂廳,發現現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:前面舞臺區音量很大,而后面的觀眾卻說聲音小。當然,有些娛樂廳是專門設計后區讓觀眾輕松的。



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

         

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        建筑結構

        建筑結構中應該沒有明顯的缺陷,例如:房間中不能有太多的立柱,墻壁應避免有圈套的弧形,尤其是舞臺一側的墻面不能有較大凹形結構,不能在擴聲范圍內出現較大的聲陰影區等。

         

        但是由于在建筑結構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該盡量利用經驗,巧妙地安排擴聲區,避開較大的缺陷結構,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,要盡量讓整個區域的裝飾結構和材料基本一致,特別是在資金有限的情況下,墻面采用水泥拉毛結構可以很好地實現聲場的均勻性。

         

        當然,如果在裝飾設計時能像音樂廳一樣經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。

         

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        7、音響系統的布局

         

        一般說來,狹長廳堂的擴聲,一定要音箱的擴聲區域盡量沿長邊展開;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。

        可見音響系統的布局也可以解決聲場不均的問題。如果聲場要求嚴格,還可以利用音箱廠家提供的聲場設計軟件進行模擬和修正,當然最好的辦法還是在建筑裝飾設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。比如聲場出現的反饋和共振就有可能使系統無法正常工作。


        通常我們可以作以下幾個方面的考慮:

         

        盡量不要在擴聲區域設置大面積光面的凹形結構,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生了。

        盡量不要在聲壓較大的區域設置兩個平行的反射性強的墻面,尤其是擴聲區域狹長時更要注意,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生。另外我們還可以在系統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系,一定要避免在擴聲區域設置較大的空腔體,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龍骨上時,擴聲聲壓一大,就容易發生共振,尤其是低頻信號的共振肯定經常發生。

         

         

        9、混響時間的計算


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

        混響時間控制的關鍵就是:利用相應的計算,指導裝飾結構的設置和材料的選取,以便能達到相應的混響時間目標值。


         

        而在具體的取值上,多數設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控。因此,有人建議,讓廳堂自然聲越干越好,希望在調試和使用中,在系統中加入人工混響來達到混響的要求。

        同時,近年來室內裝飾材料的日益更新,吸音系數較高的材料被廣泛應用,使得大量廳堂的混響時間普遍偏小。由此可以看出,這種設計原則的出發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,已經沒有了錄音師希望你聽到的直達聲,盡管錄制節目時通常都會加入不同程度的混響,等于破壞了節目源(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系,而且違背了聲場混響是為了使房間擁有恰當的“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:

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

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

        ?再根據面積、體積、聲能系數和這個平均吸聲系數計算出聲場在500Hz和1000Hz時的混響時間。如果計算的結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統計正確,特別是某些穿孔的吸聲板,穿孔率不同吸聲系數懸殊較大,對最終的計算結果影響也較大。

        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別。

        10、聲壓級的計算

        聲壓級是專業音響系統工作的一個重要指標,一個合理科學的聲壓級對聲場的影響、設備的選型、實際的操作都有重要的作用,同時也為制造良好的聽音環境創造了好的條件。

        在進行聲壓級計算前,必須選擇一個相應環境下合適的基準聲壓級,而基準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,曲線上的數字表示相應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是不一樣的,同樣聲壓級的低頻聲音在人耳里產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生的響度基本一致,不出現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聲壓選取的依據。


         

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

        那么在平均的聽音距離上,設計的額定擴聲聲壓級應該是:P額=(85~90)dB+(1~3)dB;然后需要根據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:根據前面提及的,距離變化一倍,聲壓相應變化6dB的關系,則音箱在1m處需要提供的聲壓級為:P=P額+6LogL。至此,聲揚的設計便基本結束,其后的工作就是與建筑裝飾單位密切配合將設計要求付諸實際。
               通過以上的聲場設計我們可以發現:專業音響工程的聲場設計內容比較多,結果也對工程的質量、設備的選型及系統的正常工作非常重要。具體在設計中,需要涉及的建筑裝飾內容也比較多,有些還是密切聯系的,可見音響工程在設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助,盡早地開展相應的設計,以便能達到較好的效果。

         

         

         

         

         

         

         

         

         

         


         
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