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                天津市電視技術研究所高級工程師《高玉龍》淺談會議場所聲學環境營造的重要性

                發布時間:2023-02-14

                                                                                                                  會議場所聲學環境營造的重要性
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                1.概述

                       會議場所房間容積從幾百立方米到幾千平方米不等,其房間形態也不完全是矩形造型,也有局部墻面為圓弧形,甚至整個房間呈圓形。

                會議場所大多需要采用擴聲系統,參會人員借助揚聲器聽會議報告或他人發言。本文所討論的內容就是針對揚聲器發聲在不同會議房間里可能產生的各種問題,討論采用揚聲器發聲的會議場所營造聲學環境的重要性。

                       因此,這里所談的會議場所不包括采用紅外同聲傳譯用耳機聽聲的情況,也不包括采用新一代無紙化多媒體會議終端耳機聽聲的情況。

                       揚聲器與自然聲(包括樂隊器樂演奏、聲樂演唱等)兩類聲音不同,因而有著兩中不同建筑聲學處理規范,這是近年來國內外聲學處理的一種趨勢。

                2.房間可能存在的聲學缺陷

                       一個會議用房如果不重視聽音環境的營造,忽視聲學方面的技術處理就有可能出現如下聲學缺陷:回聲、聲聚焦、梳狀濾波器效應等。[敏感詞]分別加以介紹

                (1)回聲

                       在容積較大的會議場所,出現反射聲強度和時間差大到足以在聽覺上能將其與直達聲區分開來,亦稱聽到回聲。單一聲源產生的一連串可分辨的回聲叫作多重回聲,當室內兩個界面之間距離大到一定數值,且吸聲量不足時,其中間揚聲器發出的聲音就可能產生多重回聲?;芈晻绊懧犅曊叩淖⒁饬?,降低聲音的清晰度。在多用途廳堂,還會破壞聆聽立體聲的聲像定位效果。

                (2)聲聚焦

                       在扇形報告廳,觀眾席總是以舞臺為中心作弧形排列,因此后墻一般為凹曲面。由于凹曲面會使反射聲聚焦于某個區域,造成在該區域聲音特別響亮的現象,出現所謂的聲聚焦現象。聲聚焦點聲能過分集中,使聲音嘈雜,音質下降。

                       有些會議廳本身就是圓形造型,更容易產生聲聚焦。

                (3)梳狀濾波器效應

                       梳狀濾波器效應屬于聲波空間干澀現象。到達某一聽眾處的直達聲A和緊隨其后的較強的反射聲B,兩者之間具有一定延時。當兩者相位相同時,該聽眾處的聲壓就是兩者聲音之和;而反相時則為兩者之差。實際上,該聽眾處的聲壓就是直達聲A和反射聲B聲壓的矢量和。其頻率響應形狀如同梳子一樣,我們把這種聲波的空間干澀現象稱為梳狀濾波器效應。

                       直達聲和來自房間側墻、地板、天花板稀疏的反射波存在干擾。于是聲信號在傳輸過程中,使得聲源中某一些頻率得到過分加強或減弱,使原始聲音被賦予額外的聲音特點,這樣就將破壞房間內原有聲音的均衡性,造成聲染色。

                3.房間聲環境的營造

                       會議場所上述聲缺陷對參會人員聽聲造成干擾,因此會議場所涉及的房間都有必要進[敏感詞]間音質設計和采取建筑聲學處理措施,以便營造一個良好的會場聽音環境。

                (1)關于建筑聲學處理的分界頻率

                       如前所敘,會議場所房間容積從幾百立方米到幾千立方米不等,在進行建筑聲學處理時了解聲學意義上的大、小房間之間的臨界頻率以下按波動聲學方法處理。房間容積從400m3至3000m3各種情況下的相關數據表1 。
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                      表中臨界頻率fc是采用在線房間模式計算器算出來的,對應的混響時間通過臨界頻率公式可以折算出來。臨界頻率是聲學大、小房間之間的理論上的分界頻率,低于該頻率聲場就進入簡正模式區。實際上fc是給出房間中頻混響時間的建議值。但是滿足擴散聲場頻率[敏感詞]值是有一定規范的,即必須滿足1/3陪頻程中簡正模式數目等于或大于20的需求。因此,擴散聲場[敏感詞]頻率就是該房間實際上的聲學大、小房間之間的分界頻率。該頻率是通過在線房間模式博內洛曲線求出,滿足1/3陪頻程中簡正模式數目等于或大于20的要求。所謂聲線跟蹤[敏感詞]頻率就是進入聲場鏡像反射區的起始頻率,用來給出采用軟件進行聲學參量模擬時,其有效頻率范圍的實際下限值 。

                擴散聲場頻率[敏感詞]值是對房間進行聲學處理時的一個重要參考頻率。如果作為多功能會議場所的揚聲器低頻下限值大大低于該分界頻率,就要考慮對簡正模式區的建筑聲學進行處理,盡可能減少該頻率不出現聲染色。這往往是會議場所聲學設計者容易忽視的一個問題。當然,如果擴散聲場頻率[敏感詞]值與揚聲器低頻下限值大體相當,就可以不必考慮這個問題。

                (2)關于吸聲處理原則

                       對于那些主要靠揚聲器產生聲音的場合:如電影院、視聽室以及有擴聲的會議室等房間,則應將揚聲器所激發的環境”二次反射聲“(包括揚聲器產生的前期反射聲和混響聲)盡量減弱,以減輕對直達聲的干擾,避免由此產生的聲像和清晰度下降。因此以揚聲器放聲為主要音源的房間沒有"[敏感詞]混響時間"的概念,這些場合應該采用強吸聲聲學處理規范。

                       那么聲音重放系統(也包括廳堂擴聲系統)揚聲器輻射出的聲音與自然聲聲源有著哪些不同之處呢?自然聲聲源是未作任何‘修飾“的聲源;聲音重放系統(含擴聲系統)揚聲器輻射出的聲音是經過加工修飾過的聲源。在擴聲系統里(經由調聲臺)增加了聲音品質修飾和音響效果加工處理環節,在影視作品里聲音錄制的后期處理中已就對白編輯、音樂編輯,環境編輯、效果編輯若干環節進行了技術處理。要想原汁原味地重現這些經過修飾的聲音,就需要降低聲環境對揚聲器輻射直達聲的干擾。此時,增加房間常數是[敏感詞]的選項,體現在建筑聲學方面就是增加吸聲。

                       表2列出的是[敏感詞]標準GB/T50356-2005《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》,電影院行業標準GY/T 183-2002《數字 立體聲電影院的技術標準》以及ITU(國際電信聯盟)各自對房間中頻混響時間的推薦值。從表2數據可以看出,GB/T 50356-2005還是秉0“持[敏感詞]混響時間”的理念制定。而GY/T 183-2002和ITU推薦的中頻混響時間符合強吸音的聲學處理理念,符合當今時代建筑聲學處理的總趨勢。

                       對于房間尺寸較大的會議場所,兩個平行墻面采用吸音處理措施或者同時采用吸音和擴散處理措施可以消除可能產生的“回聲”現象。房間中頻響時間宜采用ITU推薦值,對房間做強吸聲處理。

                       對于圓形會議廳(包括圓弧形墻面的會議場所)采用聲擴散處理,即在圓弧形面上布置聲擴散條或二次余數序列擴散體,簡稱QRD擴散體。這樣投射到圓弧墻面的聲波被分散到空間的許多方向,不能在聚焦到某一區域。同時,聲擴散體本身還具有一定的吸聲作用(1KHz~4KHz時吸聲系數大約為0.2~0.3)。

                       對于消除梳狀濾波器效應的有效方法就是避免出現強的反射聲來干擾直達聲,可以采用強吸聲和聲擴散措施進行處理。

                       頂棚吸音問題。在容積比較大的多用途廳堂頂棚宜采用浮云擴散體陣列,不僅具有吸聲作用,還增加了廳堂聲場的均勻度。

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                       關于吸聲處理處理需要注意在整個聽聲頻率范圍內的均衡吸聲,降低混響時間曲線的起伏范圍。所以在某一吸音面上要采用低頻、中頻、高頻吸聲材料(或結構)交替布置。如果條件允許也可以采用寬帶吸聲結構。

                       而聲學擴散體的使用問題需要注意兩點:

                       首先,注意擴散體擴散頻率范圍以及擴散體與聽眾之間的小作用距離。例如7階二次余數序列擴散體,當擴散頻率為600Hz(此時散射頻率為300Hz),高頻截至頻率為2150Hz時,擴散體與眾座位的小距離為1.72m。如果距離擴散體再近,聲擴散的作用將會減弱。

                       另外,單個擴散體很少使用,通常需要若干擴散體單元組成陣列使用。但是若干擴散體單元以相同方式排列組成陣列(稱為周期性調制擴散體陣列)會使聲擴散特性變差,因此需要采用非周期性擴散體陣列。采用巴克碼(巴克碼是一種具有特殊規律的二進制碼字)排列的周期性調制擴散體陣列就是其中的一種方式。這種按照一定規律排列的方式可以使陣列獲得不同散射角度向上的聲擴散,使聲擴散更加均勻,進一步了解這一問題可參見參考文獻【3】中第七章的內容。

                4小結

                       會議場所各種各樣,聽聲效果也各有不同。但是在建筑會議場所時,只有重視視聽環境的營造,并采取實際步驟努力營造一個良好的會場聽聲環境,才會使參會人員親身感覺到一個良好的聽聲環境對開好會議是多么重要。
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                【參考文獻】

                1管善群.用跨學科思維改善揚聲器聽感的關鍵之管見.2009電聲技術國際研討會ISETA特別報告,2009.11.11

                2楊定軍.聲學梳狀濾波器效應J電聲技術,1985(6):6-9

                3高玉龍.小房間聲學設計 及建筑聲學處理M.北京:國防工業出版社,2014年9月

                4GB/T  5056-2005 《 劇場 、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》

                5GY/T  183-2002  《 數字立體聲電影院的技術標準》

                 REC.ITU-R BS.1116-11recommendation  ITU-R BS.1116-1*.Method for the subjective assessment of small impairments in audio systems including multichannel sound systems


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