文档介绍：体育馆吸音板吸音材料的运用体育场馆扩声系统语言清晰度的设计
体育场馆扩声系统语言清晰度的设计
王强,陈建利,王铁超
本文指明了体育场馆扩声系统的设计实质即语言清晰度的设计。分析了目前国内体育场馆声学设计存在的问题,围绕ALcons%和STI阐述了体育场馆语言清晰度设计的理念,在该理念的指导下作建声设计、电声设计、仿真模型计算机辅助设计和五项技术指标的实现。
体育场馆使用扩声系统的主要目的是将语言声音如实扩大,保证观众席具有足够的声压级,同时具有良好的语言清晰度。体育场馆扩声系统的设计实质上是语言清晰度的设计,是围绕以语言清晰度为核心的建声、电声及五项技术指标的设计。
一、国内体育场馆设计目前状况不容乐观。
关键问题是设计理念落后,声学设计规范不明确,体育场不考虑混响时间,。如只考虑材料的美观采用大量表面光滑对声反射强度大的材料,如玻璃、表面光滑的陶瓷等。
1、设计理念落后
多年来,我们大部分设计者都采用临界距离Dc设计理念。
临界距离Dc是指声场中平均直达声能密度与平均混响声能密度相等的点到声源中心的距离。
一个在实践中比较实用的Dc公式如下:
①
式中,Q是扬声器的指向性因子,是场馆容积,N是扬声器数量,T60是建声混响时间。
Dc越大,语言清晰度越好。但是Dc和语言清晰度定量关系非常模糊。
临界距离Dc和扬声器距最远观众席距离是LR/LD=6dB合适还是LR/LD=10dB就能满足?一般设计者无所依从。
图1临界距离与直达声场、混响声场的关系图
2、基于临界距离理念的声学设计规范
(1)定性方面要求
a)建声设计
体育馆建声的一般要求应以保证语言清晰度为主,应把自然声源、扩声扬声器作为主要声源。
综合体育馆比赛大厅满场500~1000Hz混响时间
比赛大厅容积(m3)<400004000~8000>80000
混响时间(s)~~~
游泳馆比赛厅满场500~1000Hz混响时间
每座容积(m3/座)≤25≥25
混响时间(s)<<)扩声设计
扩声系统应保证比赛大厅有足够的声压级,声音应清晰,声场应均匀。
(2)定量方面要求
基于临界距离的设计理念提出五项声学特性技术指标,这是对的,但和语言清晰度没有直观、紧密关系。客观出现:
a)语言清晰度仅仅有定性要求,无定量指标。
定量指标中只有混响时间和五项扩声特性指标要求,和语言清晰度完全脱节。语言清晰度和建声混响、电声扬声器系统之间关系比较模糊。
b)五项扩声特性指标达标观众席也未必听清楚;并且往往建声存在问题,一旦建声出现问题,就变成语言清晰度根本无法解决的情况(涉及土建工程和内装饰建声重做)。建声不达标,语言清晰度是否通过电声补偿,如何补偿,来保证清晰度,这方面一无所知
(3)为达到五项技术指标,设计者往往舍本逐末
a)为达到最大声压级,设计者往往追求高灵敏度、大功率、数量多的扬声器,这是其一。
b)为达到宽频带,设计者往往增加较多超低频扬声器,这是其二。
c)为达到声场均匀度,扬声器布放越多越均匀,这是本该和标准没有必然联系的,但由于缺乏语言清晰度的设计理念,为了达到五项扩声特性指标,必然诱导其在这方面下大功夫。其后果是扬声器数量越多,尤其在长混响条件下,语言清晰度更差,这是人们始料未及的。
当然,规范的制定者也在力求解决这一问题,也认识到列入影响音质和清晰度的因素,只是时机未成熟,未规定定量的指标。当时规范的电声特性指标,"是必要的,但不够充分。"
据知,2008年关于《体育场馆的扩声声学特性指标》已经申请报批,其中就包含同语言清晰度有定量关系的语言传递指数STI的要求。电子三所主编的会议规范也包含定量语言清晰度的STI要求。
3、体育场不考虑屋顶挑台下观众席建声混响,未按封闭空间进行声学设计也是一个认识误区。
二、体育场馆扩声系统的语言清晰度的设计
如何进行体育场馆语言清晰度设计,就我们对辅音清晰度损失率百分比ALcons%理念的应用实践谈一下我们的认识。
荷兰声学家Peutz历经十年,于1971年研究出的辅音清晰度损失率百分比ALcons%,是设计、预测厅堂场馆语言清晰度的理论依据。
体育场馆声学设计,其实质是语言清晰度设计,是体育场馆电声和建声设计的核心。体育场馆五项声学技术指标的设计和多种功能应用是围绕保证语言清晰度的设计基础的设备选取和优化。
体育场馆声学设计的具体内容,是由一个设计理念和四个设计,以及其他一些辅助设计组成。本文主要阐述体育场馆辅音清晰度的设计理念,建声设计、电声设计、仿真模型计算机辅助设计(即在设计阶段检