人民大会堂声学设计

xycad · 发表于 2008-2-17 16:49

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人民大会堂声学设计(二)
万人厅三维计算机仿真

人民大会堂作为我国的一个标志性建筑，其万人厅的内部改造对声学特性提出了较高的要求。由于大会堂现有建筑“形象”不允许改变，为了给会堂音质改造和优化设计提供客观依据，声望公司会同华南理工大学，应用国外最先进的声学仿真软件，对万人厅进行细致的计算机仿真。

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利用ODEON软件在全刚性界面条件下对人民大会堂进行三维计算机仿真。人民大会堂的几何模型在AutoCAD中建立。仿真时声源布置在舞台大幕线后3.0m，高1.5m。
不同界面一次反射声覆盖区域
将会堂内的界面细分为顶棚、舞台口上、侧墙、一层挑台栏板、一层挑台底面、二层挑台底面、二层挑台栏板主要侧墙、二层挑台侧后墙、一层挑台侧后墙、池座后墙、池座侧墙。声源向各个方向均匀发射25000条声线。若声线遇到某指定的反射面，该声线做镜像反射，反射面的颜色与经由该反射面的一次反射声再次入射到另一界面的入射点"×"的颜色相对应。下图给出了人大会堂顶棚的声线分析结果。来自顶棚的一次反射声多数较均匀地落在二层楼座及一层楼座前区。

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三维声线分析结果显示，池座后墙、一、二层挑台栏板均有声线反射到舞台空间，可能在舞台空间造成回声。另外，舞台附近部分侧墙未能提供早期反射声。

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典型受声点的早期反射图
当计及的最高反射阶次为3阶时，三维声线分析结果显示：池座前排听众席上缺乏早期反射声，并有多个集中的经由池座后墙和一层挑台底面的长延时反射声。因为计算中只计及空气的吸声，所以不能确定该长延时反射声一定在受声点处形成回声，但若声线历经的界面处理不当，就可能形成回声。
在池座后部区域布置两个受声点，其中一个受声点由于位于台口上侧墙的一次反射声覆盖区域，有丰富的早期反射声。位于池座后区中部的另一受声点缺乏早期反射声，并且在100-200ms（相对于直达声到达时间）内有大量的经由池座侧墙和后墙的反射声。
与池座相比，楼座上的长延时反射声较少。一层楼座上的长延时反射声主要来自经由一层楼座后墙和二层挑台底面的二次反射声。

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从以上仿真结果，可以判断，当听众席满座或后部听众人数较多时，回声不明显。而当后部听众较少时，长延时反射声的干扰将较为严重。为了避免这种现象的发生，池座和楼座后墙需布置强吸声材料。
从舞台上的受声点的仿真结果可以清楚地看到，来自顶棚后部的反射、经由池座后墙和一层挑台底面的二次反射在舞台上造成长延时反射声。这再次说明池座后墙需要布置强吸声材料的必要性，顶棚的吸声也应予以重视。此外，一、二层挑台栏板应考虑强扩散或吸声处理，舞台面对观众席的墙面应铺设吸声材料。
由于池座的中前部缺乏早期反射声，所以侧墙的扩散处理应予以重视。
3.舞台空间的声反射
本部分研究只考虑声线在舞台空间内的传播过程，未计及观众厅的作用，由虚声源法确定反射声线的传播方向，所考虑的最高反射阶次为3阶。在舞台空间内布置的多个受声点的仿真结果表明，多数反射声线相对于直达声的时间差集中在约150ms~250ms时间区段内。这些反射声大都经历了侧舞台侧墙的反射；还有一些是分别经由舞台上部侧墙、舞台后墙、舞台面及舞台顶棚的反射；在250ms以后到达受声点的反射声主要来自：左右侧舞台侧墙之间以及顶棚和舞台面之间的多次反射。
为了避免声线在舞台空间内的传播造成舞台上的回声，侧舞台侧墙（左、右两侧）、侧台顶应做强吸声处理；舞台顶棚、舞台面对观众席的平面以及上部侧墙也要有一定程度的吸声。
------转自声望声电公司