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體育館、會議室、禮堂混響時間

各對語言聲主要是清晰度和可懂度方面的要求,也要求具有一定的響度,使聽起來不費力。同時要求頻譜的均衡、不失真。對於音樂聲,除了清晰度(明晰度)和響度的要求外,還有豐滿度、空間感和平衡感等方面的要求。同時,無論是語言聲聽聞還是音樂聲聽聞,共同的前提是避免音質缺陷。音質缺陷主要指噪聲干擾、回聲干擾及顫動回聲干擾等。

語言清晰是指對無字義聯繫的語聲信號(單字或音節),通過廳堂的傳輸(有時還包括揚聲器系統的傳輸),能被聽眾正確辯認的百分數。可懂度則指有字義聯繫的語聲信號,通過廳堂的傳輸,能被聽眾聽清的百分數。由於有字義聯繫的語聲信息,聽者可心從前後的語義關聯上加以猜測的推斷,故可懂度往往高於清晰度。語言聲聽聞要求可懂度達到95%以上,清晰度達到85以上。當清晰度在60%以下時,聽音感到費力,難懂;在60%-80%之間時,聽者需集中注意力才能聽懂說話的內容。室內漢語音節清晰度的主觀評價測試是找來一些具有正常聽力的試聽音,讓他們坐在廳堂內,由一位吐字清楚、發音標準的人,念一張由20個具有不同韻母的漢字組成的發音字表,由試聽者在相應的判別字表上選擇打鉤。該判別字表由20×5個漢字組成,對應每個韻母的一個漢字有5 個漢字可供選擇。例如對應於發音字表的庄字,有窗、汪、庄、光、雙5個漢字可供選擇。測試完畢,算出每位聽者聽清的字數佔總字數的百分比,加上猜測修正,即得到每位聽者的音節清晰度。所有試聽者的清晰度的平均值,即為廳堂的語言音節清晰度。

豐滿度是指在廳堂內聽音時,由於各界面的反射聲而對直達聲所起的增強和烘托作用。缺乏反射聲的音質環境為乾澀和沉寂。有時把低頻反射聲豐富的音質稱為具有溫暖感,而把中高反射聲豐富的音質稱為具有活躍度。

音質的清晰度又稱為明晰度(Clarity)。它可分為橫向清晰度和縱向清晰度。前者指相繼音符的分離與可辯析的程度,即能聽清急速連貫演奏樂段的旋律。後者指同時演奏的各聲部音符的可辨析的程度,即音樂的透明度和層次感。

音樂和平衡感,指的是低、中、高音部的平衡與協調,即自然音色不失真、不畸變。音樂的空間感含義較廣泛,可包括聲源的輪廓感、立體感以及聲源的橫向拓寬感和縱深向的延伸感,還可包括音樂的環繞感,即聽從被音樂所包圍的感覺。

音質的親切感指彷彿處身於尺度較小的廳堂中聽音的感覺,即對廳堂大小的聽覺印象。

一般認為好的音質應具有四個方面的特徵:(1)在豐滿度與清晰度之間具有恰當的平衡;(2)具有合適的響度;(3)具有一定的空間感;(4)具有良好的音色,即低、中、高頻各聲部取得良好的平衡,音色不畸變、不失真。

儘管廳堂音質的好壞最終是由主觀評價判定的,但為了指導廳堂音質設計,以及較方便地對廳堂音質進行定量檢測,還必須研究與探尋若干與主觀評價顯著相關的,既可測量又可計算的物理指標,依據它們來進行音質客觀評價。經過一個世紀聲學家的研究,發現以下若干物理指標對決定廳堂音質具有重要意義。

混向時間T60,或記為RT(Reverberation Time),是第一個也是最重要的音質評價物理指標。混響時間與音質的豐滿度和清晰度有關。一般而言,混響時間長則豐滿度增加,而清晰度下降。這是因為混響時間長,對於聆聽演奏而言,則音的起奏和自然衰變都可能淹沒在混響聲中而顯得模糊不清。對於語言聲也有類似的情況。過長的混響時間,使語言志聽聞模糊不清。但是若混響時間過短,則表明廳堂各界面的反射聲過弱,聲吸收過大,就會影響音質的豐滿度。

一般而言,對於以語言聽聞為主的廳堂,如教室、演講廳、話劇院等,不希望混響時間過長,以1s左右為宜;而對於以聽音樂為主的廳堂,如音樂廳等,則希望混響時間較長些。對於語言聽聞與音樂並重的廳堂,如歌劇院,多功能廳的混響時間,可取折衷值,為1.3—1.5s。總之,必須針對具體械堂的主要用途選擇最佳混響時間,以達到豐滿度和清晰度適當平衡。對不同廳堂推薦的中頻(500Hz與1000Hz倍頻程的平均值)混響時間見下表。

混響時間推薦值(500Hz與1000Hz平均值)

混響時間正比於廳堂的容積,因此,當廳堂總吸聲量不變時,容積越大,則混響時間越長。當進行廳堂音質設計時,特別對於以自然聲演出為主的觀道建築,由於樂器和人的噪音的聲功率有限,聲能極其寶貴,因此,這類廳堂(如音樂廳、如音樂廳、講演樂)的設計都主張盡量不用或少用吸聲材料。這時觀眾的吸量要佔到廳堂總吸聲量的2/3甚至75%以上。當觀眾的總人數確定時,觀眾的吸聲量基本確定,從而廳堂的總吸聲量可以大體確定。這時,廳堂的容積,特別是每座容積(即廳堂的容積除以觀眾總人數)對混響時間的影響就具有舉足輕重的作用。

廳堂的容積,特別是每座容積,不影響到廳堂的中央委員度。響度,主要取決於每位觀眾所接收到的聲能的份額。因此,它與聲能密度大小成正比。聲能密度大小不一方面取決於聲源程序聲功率,另一方面又取決於廳堂的容積。聲功率越大,聲能密度越大,聲能密度則越大;廳堂容積越大,聲能密度則越小,從而響度也越小。因此,特別對於採用自然聲演出的廳堂,為保證有足夠的響度,對廳堂的容積應有一定的限制。表17—15給出了用自然演出的廳堂最大許可容積的參考數值。當超過這些限值時,就應當考慮採用擴聲系統。

當直達聲貼近觀眾席傳播時,由於觀眾席對聲波的掠射吸收,還將產生附加衰減。此外,由於廳堂座椅有規律地排列,會對某一頻率範圍的聲波產生相消干涉,導致進一步的衰減。此效應稱為座椅吸收低谷效應,通常發生在低頻段。如在80—250Hz之間發生。最大吸收頻率的波長大致為椅背高度的1/4。這種效應無論是有無觀眾存在時均會發生。由於座椅吸收效應,將使某一頻率範圍的直達聲進一步衰減。直達聲中的高頻成分,還因空氣的吸聲而衰減。這一現象在廳堂體積較大,直達傳播路種較長時較顯著。

此外,人與人樂器的發聲均有一定的指向性,頻率越高,指向性越明顯。當觀眾偏離聲源聲輻射主軸角度越大時,將感到高頻聲明顯地減弱,從而降低了聲音的明亮度和語言清晰度。因此,在體型設計時,應充分意識到上述直達聲傳播和衰減的特點,使觀眾能充分接收到直達聲能。減少直達聲能,減少直達聲能傳播時的附加衰減。

對廳堂的縱向長度也應該加以控制,一般應使之小於m。對於電影院,為了使最遠的觀眾不致感到聲音與圖像不同步,縱向長度應小於40m。當觀眾席位超過1500座時,宜採用一層懸挑式樓座;當觀眾席位超過2500座時,宜採用二層或多層樓座。通過採取上述措施來縮短直達聲傳播距離,以保證最遠座位的觀眾也能聽得清。

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