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家庭影院的声学设计

文章来源:admin    时间:2018-11-30

  

家庭影院的声学设计

维也纳声学 郎宇福





一、家庭影院概述

家庭影院是指在家中模拟出较专业的视听放映场所,也称视听室。一般位于家庭或者写字楼内具有环绕声影院视听效果的家用视听系统,是私家用于看电影、卡拉OKHiFi等的空间。

             

一、声学设计依据

1)《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》(GB/T50356-2005);

2)《民用建筑隔声设计规范》(GB50118-2010);

3)《声环境质量标准》(GB3096-2008);

4)《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2014);

5)《数字立体声电影院的技术规范》GY/T183-2002

6)《电影院建筑设计规范》(JBJ58-2008);

7《小型影院声学设计与认证标准》(QB/ZD01-2013)

 

三、家庭影院声学设计指标

家庭影院是用于家庭个人欣赏电影、卡拉OK等,要求室内声场有足够的声音丰满度、清晰的对白、均衡的音色。现有标准中,尚未对家庭影院的声学参数进行明确的规定,根据其常用功能,建议使用小型电影院的声学指标对家庭影院处理。

1、混响时间

    根据《剧场、电影院多用途厅堂建筑声学设计规范》GB/T50356-2005中规定,对容积小于500m³的立体声微型电影院,不论其大小,合适混响时间均与500m³者相同,即取0.5s左右。这是基于两方面的考虑:一是没有必要取更短的混响时间,二是太短混响时间的大厅也不舒适。

根据《小型影院声学设计与认证标准》(QB/ZD01-2013)中规定,小型影院500——1000Hz的混响时间有以下要求:

房间容积

≤200m³

 

200~350m³

 

 350~500m³

 

混响时间(s)

0.15~0.35

 

0.25~0.40

 

0.30~0.45 


                              表
1 小型电影院房间容积与混响时间

 

各频段的混响时间频率特性应在标准范围内,中频要求平直,低频可略高,高频可略低,但不应超过上下限规定。 各频率混响时间相对于500Hz——1000Hz的比值 如下表。

 


频率(Hz)

125

250

2000

4000

比值

1.0——1.5

1.0——1.25

0.7——1.0

0.55——1.0

最佳值

1.1

1.0

1.0

0.75


               表2 各频段混响时间相对于500Hz——1000Hz的比值

 

实际中,家庭影院一般都不会超过200m³,混响时间过长会降低语言清晰度;混响时间取过短会感觉声音苍白无力,没有空间感,即使依靠扬声器重放加有混响效果的声音,声像虽然会更加立体,却不可能重塑空间感,还会增加吸声材料的使用,提高造价。因此综合以上标准中的规定,家庭影院的混响时间建议在0.2——0.4s常用于吸声降噪的材料有:聚砂吸声板、AGG无缝吸声板、AGG透声涂层、欧声强化玻纤吸声板,复合吸声软包、考夫曼吸声画等。

     根据家庭影院的主要使用功能,其噪声限值也可借用电影院背景噪声标准。根据《电影院建筑设计规范》(JBJ58-2008)中规定,当放映机及空调系统同时开启时,控场情况下观众席背景噪声不应高于NR噪声评级曲线(图5.3.3)对应的声压级(表5.3.3)。



           NR噪声评级曲线(图片截取自《电影院建筑设计规范》(JBJ58-2008


电影院等级

特级

甲级

乙级

丙级

观众席背景噪声

NR25

NR30

NR35

NR40

  

            电影院观众厅背景噪声的声压级(图片截取自《电影院建筑设计规范》(JBJ58-2008

2、背景噪声

对于家庭影院来说,一般是私家或公司定制的娱乐空间,其背景噪声应按照特级电影院标准处理,故家庭影院背景噪声应满足NR25噪声评价曲线的要求。

 

3、声场均匀度

    音响系统正常工作条件下,室内声场不均匀度小于±2dB,声压最大差值小于4dB。

 

四、声学设计内容

1、体型设计

 

家庭影院一般位于家庭或者写字楼内,一般房间尺寸较小,属于小房间声学设计范畴。在低频部分200Hz及更低的频段,房间会和声波波长产生一定的比例关系,小房间的共振模式可能会引起某部分频段声音能量衰减不同于正常的衰减过程,或者共振频率集中于某一频段,造成声染色现象。如果房间比例不合理,家庭影院会出现驻波、颤动回声、简正等声学缺陷,极大影响室内音质效果。因此,体型设计在家庭影院声学设计中是需要着重考虑的。

(1)家庭影院设计成规则的体型,特别是空间的长宽高比例是整数的情况下,室内容易出现声学缺陷。因此,在需要在做空间体型设计,确定空间大小时,调整长、宽、高的比例。为了避免简正等声学缺陷,体型设计时理想的长、宽、高比例应该是无理数。

体型设计比例

 

(2)当房间内的尺寸已确定或实际中可调的尺寸不能满足理想的比例要求时,可以通过调整家庭影院内墙面和天花的形状使简正波均匀分布,或者通过增加房间的共振阻尼来减弱房间的共振效应。

(3)对于较低频率的共振引起的室内声场分布不均匀的问题,调整室内空间效果并不明显,建议通过电声系统对其进行弥补。

 

2、音质设计

    家庭影院作为家庭或单位少数人的娱乐空间。要设计合理的混响时间以及尽量均匀的声场,无明显声缺陷。

当室内混响时间过长,会造成反射声过于密集,混响声压较高,能够掩蔽室内的部分声学缺陷;虽然由反射声造成的空间感较强,但是音响系统的声音效果会变得含糊不清。当室内混响时间过短时,混响声压较低室内存在声学缺陷会比较明显;虽然音响效果明显,但是反射声却相对较弱,会影响空间感的塑造。由此来看,混响时间和反射声的处理方式存在着一些矛盾。家庭影院有较好的音响设备,要使每座都有较好的听觉感受,那就必须使室内拥有较均匀的声场环境。为消除室内可能产生的声缺陷,在布置声学材料的同时,需在空间内部增加扩散体,通过对墙面进行凹凸的变化,使房间简正模式均匀分布从而实现平滑的低频响应,营造均匀的声场。

(1)吊顶

为避免顶面和地面产生共振、颤动回声等声学缺陷,须在家庭影院顶面采用扩散体。例如:根据数论计算确定的AGG无缝扩散吸声体、QRD扩散体、MLS扩散体等。

 

 

(2)前墙

    家庭影院前墙需要做强吸声处理,可以使用聚酯纤维吸声板等吸声材料;如果追求美观,则可以采用布艺软包吸声板,布艺颜色、图案比较多,美观性较强。多孔性吸声材料主要吸收中、高频声为主,为不出现各频段声失调,吸声板后还应加空腔,增加低频吸收。目的是消除反射声,避免家庭影院后墙反射回来的声音与音箱发出的声音相干涉,同时可以降低混响时间。

(3)后墙

   家庭影院后墙主要做的处理就是扩散,不需要太多吸声,保留反射声创造室内空间感。故后墙应多使用扩散体,辅以吸声处理。可使用的扩散体有木制弧形扩散体、AGG吸声折板、QRD等,以及多宝格;使用时可根据美观要求、客户要求进行选择。

 

  


(4)侧墙

为防止室内侧墙之间出现颤动回声,侧墙墙面可做扩散和吸声结构共用的设计方式。扩散可使用壁柱,木制、石膏扩散体(形状可自选)等,以使室内声场均匀扩散,有效消除声缺陷。侧墙采用吸声板材及板材后留空腔(或薄板共振结构),能够有效控制混响时间,材料和结构可根据声学要求和装饰效果进行选用。

 

3、背景噪声控制

1)地面

   在地面铺地毯可降低走路或音响发声引起的振动,还能够吸收部分声能,降低混响时间。 地面振动传声是噪声传播的一主要方式。如果家庭影院在楼上或者周围环境中有需要背景噪声较低的空间,则必须做浮筑地板。

2)门

    家庭影院一般在家庭或者公司内部使用,周围无过大噪声产生,故一般使用隔声门即可,要求隔声量40dB。根据当地环境噪声,噪声过大时可做声闸。

 3)窗

    使用隔声窗。外墙内侧窗帘建议使用厚重的吸声窗帘;目的是为了增加室内吸声量,降低混响时间;能起到良好的遮光作用,保证室内观赏影片时不受外界干扰。

 

五、声学建议

1、家庭影院使用时是个封闭的空间,多会用到空调和通风系统,在使用这些系统设备时,根据需要应进行降噪处理,在风口做消声处理。

2、墙体隔声应根据当地环境噪声和墙体隔声量选择是否做隔声处理。

 

 

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