一个正圆形私人影院的声学设计案例详解

　　小空间建筑声学设计难点
　　众所周知，在比例不合理的小空间内容易产生驻波、梳状滤波、共振和简并等声学缺陷，使得声音的某些频率成分被大大加强，从而导致原有音色失真或产生染色效应。造成以上现象主要有以下原因：
　　（1）普通小空间内的空间尺寸较小，与房间三维尺寸对应的低频部分容易产生驻波。
　　（2）当声波接触到界面后被反射回来，墙面的吸收系数太小，反射声能仍较大，与入射声波发生干涉现象，产生驻波或梳状滤波现象。
　　（3）房间的几何尺寸呈整数比，造成室内轴向共振和切向共振频率重合或相近，产生简并现象。
　　（4）过强的一次反射声会误导观众对声像定位的判断，影响室内立体声场的分布。当一侧的音箱发出的直达声经过另一侧的墙面反射到达人耳时，会略晚于另一侧音箱的直达声到达人耳，且存在一个极小的时间间隙。在反射声强度足够大或方向性足够强的情况下，会扰乱大脑对声音来源的判断，造成声像定位偏移。
　　（5）对于圆形的空间，为消除声聚焦，需要大量增加扩散设计。扩散设计可以采用传统的三角折板扩散体，或者根据房间尺寸计算的QRD扩散构造。

　　圆形私人影院设计实例
　　该圆形视听室主要用于音乐主题会馆的电影欣赏，室内净面积30m2，面积较小，固定坐席为六座，属于小型视听室。该视听室位于音乐主题会馆的地下室。当中电建声承担本次设计与施工项目后，认为建声设计主要为电声系统工作创造良好的还原声效。考虑到上述因素，视听室的声学要求包括：
　　1、室内中频混响设计0.3s以下；
　　2、混响时间频率特性曲线尽可能平滑，低频混响要求提高20%，增加室内音质的丰满度；
　　3、保证室内各处有足够的响度和均匀度，防止回声、颤动回声、声聚焦等房间声学缺陷；
　　4、控制噪声。
　　圆形空间室内声学处理方式
　　为避免以上声学缺陷的产生，我们在声学设计阶段对设计方案和材料的选择进行了有意识的调整。调整主要有以下方式：改变室内体型、合理布置室内不同吸声频段的声学材料和扩散材料。
室内体型比例的调整
　　在装修设计初期，根据声反射的理论，对室内形状进行调整。为了得到最大的使用面积，我们在保持圆形的基础上对室内的平面形状进行设计。调整后的平面形状见下图：

 　以前置主音箱的位置为声源点进行分析，利用两侧的墙面倾斜角度将主音箱的声音反射到坐席区。侧墙的弧度要求不宜太大，整体保持室内圆形的平面形状基本不变。在坐席后墙，保留原有弧形墙面，在表面的装饰层后作扩散结构。小强家庭影院导购网欢迎您！www.av269.com
　　吊顶设计也是以前部主音箱为声源点进行设计，将主音箱的声能反射到观众席。吊顶整体呈波浪形吊顶。

 

设计方案背面图

室内扩散处理
　　为消除室内可能产生的声学缺陷，在空间内部大量增加扩散体，通过对墙面进行凸凹的变化，使房间简正模式均匀分布从而实现平滑的低频响应，改善室内声场。扩散构造常用的做法主要包括以下几点。
　　设置倾斜墙面改变室内的规则形状，改变室内声音由墙面反射后的传播方向，从而改变室内声场的振动模式。但此种做法会造成室内形状不规则，尤其是在室内出现锐角空间时，不利于家具、装饰物品等在室内的摆放，降低了室内使用效率，且低频声能容易在锐角部分聚集，形成新的声场分布不均。
　　在两侧墙面对主音箱声能进行反射的设计中，墙面倾斜的角度和墙面的起伏程度同时满足室内扩散的要求。
　　在坐席的后弧墙内部设置七阶QRD扩散构造，扩散体的槽深为150mm，槽宽为45mm。根据计算，此种做法的扩散截止频率为400Hz左右。为保持原有的弧形墙面的视觉效果，在QRD扩散体表面采用吸声面层罩面，整体构造起到吸声扩散的作用。
　　因此在小空间室内声场设计过程中，应结合装修设计与声学设计，因地制宜地选择扩散方式，融声学设计于装修设计之中，在保证美观的情况下满足声学要求。

　　室内吸声处理材料的选择
　　薄板共振吸声材料主要用于低频部分的共振吸收，代表性材料有石膏板、木夹板等薄板。
　　多孔性吸声材料主要包括环保棉、密胺海棉（三聚氰胺海棉）、聚酯纤维板、布艺吸声软包、木丝吸声板等。其吸声特性以吸收中高频为主，主要吸声频段为500Hz以上，其吸声系数可高达0.9左右，实际的吸声量和吸声频段和材料的厚度及安装的空腔厚度有关，需要参考检测报告或实际计算。
木质穿孔吸声板、环保木穿孔吸声板属于亥姆霍兹吸声材料，主要吸收中低频段声波，使用时需要严格控制空腔大小。
　　家具的吸声也是小空间内吸声的重要组成部分。尤其是室内摆放的软质棉沙发，其吸声量一般能够占到室内总吸声量的1/4~1/3，在计算室内混响时间时应充分考虑到家具吸声。

影院设计前房间结构图

　　墙体隔声、隔声门设计
　　对空间围护墙体和楼板等进行隔声设计是保证房间有较低背景噪声的基本手段，隔声处理的另外一个目的就是防止室内的声音对外界产生影响。当室内背景噪声要求满足NR-30曲线要求，且该房间位于普通民用建筑内时，墙体隔声量一般要求达到60dB以上。假如该空间所在位置的周边有高噪声及振动源或者其内部有类似蹦迪活动时，其墙体隔声量还应更高，本案采用多层复合结构、结合隔声吊顶和浮筑地面的做法对室内空间进行整体隔声处理。小强家庭影院导购网欢迎您！
　　由于视听室位于音乐会馆的地下室，环境较为安静，与外界环境只有顶面楼板和门相连。为了不被外界环境噪声所影响，同时也不影响他人工作和休息，对隔声有较高的要求，单樘隔声门的隔声量达到Rw≥40dB。
　　（1）视听室均采用隔声门，门缝作压条密封处理，使用自动关门的夹紧装置，保证门的密闭性。
　　（2）与外界之间的墙体采用多层复合轻钢龙骨石膏板结构，向上安装至结构顶板下表面，接缝处密封处理。隔声层与原墙体之间采用弹性连接，防止硬性连接产生“声桥”，同时板材中间的空腔填充玻璃棉，增加墙体的综合隔声量。
　　（3）吊顶使用弹性吊杆，加两层纸面石膏板隔声吊顶，石膏板上平铺50厚岩棉。通过吊顶、墙体和地面综合处理。
 　　通过以上设计，发声室与敏感房间所设计的隔声量可以达到65dB以上。

　　混响时间设计
　　本案设计的混响时间为中频0.3秒。
　　室内吊顶采用聚酯纤维板，该板材吸声以高频为主，在吊顶的安装过程中，板材后留有巨大的空腔，能够增强低频部分的吸声特性。
墙面的装修过程中使用木夹板吸收125Hz的低频，吸声软包吸声中高频，并交错布置，整体控制室内混响。在声学设计的混响时间计算中，板材的吸声系数采用中国建筑标准设计院编订的建筑材料选型中提供的吸声数据。该数据来源于清华大学建筑环境检测中心和中国建筑科学研究院提供的测试数据。
　　在混响时间的计算过程中，室内的家具是不可忽略的影响因素。因为根据以往的工程经验，比较宽大的座椅吸声量是比较大。
根据计算结果，室内墙面的木夹板和吸声软包面积各占一半左右。

　　小结
　　视听室的声学设计涉及音质设计、隔声设计和隔振设计、装饰设计等多个方面，是各专业紧密配合的工作，除了以上的专业问题，声学设计应提前将设计要求提供给建筑设计、空调暖通设计等配合方，提前进行相关的考虑和条件的预留。
　　声学效果必须和装修设计相结合，不但要求有良好的室内音质，还必须有美观的视觉效果，为欣赏者提供一个良好的声学环境和优雅的视听环境。