一、劇院吸聲材料的選擇與混響時間設計從聲學性能上可將吸聲材料分為三類:
(1)多孔吸聲材料。對高頻聲吸聲效果較好。
(2)薄膜、薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)。用于中低頻聲的吸收。
(3)穿孔板共振吸聲結(jié)構(gòu)。吸聲頻帶隨需求調(diào)節(jié)。
吸聲材料有時布置在透聲性能很好的飾面后部,有時吸聲材料也是內(nèi)飾面材料。因此,選擇劇院吸聲材料時,在滿足聲學要求的條件下,還必須考慮到裝飾要求。
例如德國波恩建成新的聯(lián)邦議會大廳,該建筑出于某種考慮,將全體會議廳建成圓形的玻璃大廳,以使里面的活動得以“透明”??墒沁@種設計帶來了嚴重的音質(zhì)問題,建筑建成后首次使用,由于玻璃面的反射致使擴聲系統(tǒng)不能進行正常工作,而不得不做音質(zhì)改造,但要求不得破壞“透明”的效果。當時正在德國FHG建筑物理研究所工作的我國訪問學者查雪琴,根據(jù)我國著名聲學專家馬大獻院士的微穿孔吸聲結(jié)構(gòu)理論,在議會大廳的音質(zhì)改造中采用5mm厚的有機玻璃板,穿孔直徑0.55mm,孔距3.5mm,穿孔率小于2%,板后空腔250~400mm的吸聲結(jié)構(gòu),其共振頻率在250~800Hz之間,覆蓋了語言平均頻譜的最強部分,使用效果極佳。
就選擇吸聲材料的聲學目的而言,如果主要目標是要在整個音頻范圍內(nèi)獲得均勻的混響時間。則選擇的內(nèi)裝修材料應在整個音頻范圍內(nèi)產(chǎn)生均勻的、但不很強的吸聲特性。在房間內(nèi)已有相當多的中高頻吸聲量(觀眾對高頻聲吸收較多)時,可以通過安裝適量的低頻薄板吸聲結(jié)構(gòu)來平衡。如果吸聲目的是消除或避免有害反射聲,則必須用吸聲系數(shù)較高的強吸聲材料來處理有害反射面。例如河南人大會堂體積大,加之完全依靠電聲系統(tǒng),故出現(xiàn)回聲的概率很大,為此在頂棚周邊等有產(chǎn)生回聲危險的表而安裝穿孔吸聲結(jié)構(gòu),后墻設強吸聲結(jié)構(gòu),木條飾面。頂棚中央無有害反射聲存在,做成波浪形反射板向觀眾提供前次反射聲。
作為控制混響時間的吸聲材料的選擇,通常是在設計階段通過混響計算初步確定材料的種類和數(shù)量。在施工階段,特別是在廳堂裝修接近完工時,還要進行測試,以便發(fā)現(xiàn)音質(zhì)問題及時補救。在完工之后再做測試,根據(jù)測試結(jié)果,在不大量改動原裝修的情況下,做最后調(diào)試,使之達到設計要求。
混響計算過程中,首先根據(jù)伊林混響時間計算公式求出對應于混響時間設計值的房間總吸聲量,利用已有吸聲量算得需增加的吸聲量,從而大致可知需增加吸聲材料的種類和吸聲系數(shù)值。例如某廳堂計算后知需增加吸聲量以中頻聲為多,因此選擇共振頻率為500~1000Hz的穿孔板為主要吸聲材料,輔以薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)滿足吸收低頻聲的需求。最終混響時間計算值與設計值相比,差別在10%以內(nèi),即認為混響達到設計要求,進一步的調(diào)試在施工將近結(jié)束時進行。
由于觀眾和空氣對高頻聲的吸收較大,故對容積較大的廳堂,往往不必再專門布置高頻吸聲材料,而是根據(jù)具體情況增加大量的中低頻吸聲量,配置大面積薄板、穿孔板吸聲結(jié)構(gòu)。大量的混響計算和測試已經(jīng)證實了這一點。
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