高大容积体育馆的声学设计

高大容积体育馆的声学设计本文简介：高大容积体育馆的声学设计1、使用功能及要求⑴功能：体育比赛，大型会议，文艺演出。⑵要求：①主观上：主要解决语言清晰度；其次满足音乐丰满度。②客观测量：要满足行业标准JGJ/T131-2000，J42-2000《体育馆声学设计及测量规程》的要求。2、特点⑴空间容积大，每座容积高，尤其是大于80000m

高大容积体育馆的声学设计本文内容：

高大容积体育馆的声学设计

1、使用功能及要求

⑴功能：体育比赛，大型会议，文艺演出。

⑵要求：①主观上：主要解决语言清晰度；其次满足音乐丰满度。②客观测量：要满足行业标准JGJ/T131-2000，J42-2000《体育馆声学设计及测量规程》的要求。

2、特点

⑴空间容积大，每座容积高，尤其是大于80000m3的综合体育馆；

⑵观众席噪声水平高，可达65~70dB;

⑶比赛大厅噪声以NR35为限值。由于采用数字处理扩声系统，所以噪声电平不高。

3、解决语言清晰度的理论依据

荷兰人于1971年提出的辅音清晰度损失率为ALcons=200D22T602N/QVM式中，D2为扬声器至最远观众席距离；T60为混响时间；N为功率比；Q为扬扬器指向性因数；V为体积；M为修正值。

它和快速语言传输指数RASTI之间的关系为RASTI=0.9482-0.1845LN(ALcons)式，表明快速语言传输指数和辅音清晰度损失率之间成线性关系，即解决语言可懂度可从解决语言的辅音清晰度损失率着手，两者是一致的。亦即语言可懂度越高，辅音清晰度损失率越小。

Peuta提出的近似值为：ALcons低于3%为理想的清晰度；ALcons在3%~7%为非常好的清晰度；ALcons在7%~12%为好的清晰度；ALcons超过25%为差的清晰度。

ALcons=200D22T602N/QVM式给出了降低或减少辅音清晰度损失率的解决办法，主要是从降低高大容积空间的混响时间、使用高Q值的扬声器系统作为声源这两方面着手。而根本方法是建筑声学和电声相互结合，互补设计，来解决高大体积空间体育馆的语言可懂度问题。

广州天河体育馆容积为149960

m3，能容纳8628人，它在建筑声学设计中，悬挂空间吸声体以降低混响时间，使其空场时混响时间1.9~1.98s;满场时混响时间在1.66~1.69s，使语言、音乐的表现效果较好。

长春市体育馆容积为360000

m3，固定看台座位8000座，活动看台座位2000座，为全国最大容积的多功能体育馆，它就是在缺乏大量空间吸声体情况下，混响时间长达3.14~3.18s，根据现有的建声条件，选用强指向性扬声器系统的扩声系统解决语言清晰度问题。

4、建筑声学设计

关于建筑声学设计，北京建筑设计研究院的项端祈教授在《实用建筑声学》书中讲得很清楚；行业标准《体育馆声学设计及测量规程》也讲得很详细。

（1）短混响时间设计，保证语言清晰度为主。

T60=0.161V/[-Sln(1-a)+4Mv]式中，T60为混响时间；V为房间容积（m3）；S为空间总面积（m2）；a为空间平均吸声系数；m为空气中的声衰减系数（m-1）。

（2）以扩声扬声器系统作为主要声源的建声设计，需解决比赛大厅的吸声、反射声并避免声缺陷，如回声、颤动回声和声聚焦。具体措施是：

①比赛大厅上空应设置吸声材料或吸声构造。对高大空间应设置各种形状的空间吸声体，尤其是现代建筑多为球结点钢网架结构，为防止比赛场地上空声反射，必须设置吸声量大的球型、平板十字、柱状等空间吸声体。

②比赛大厅四周的玻璃窗应设有吸声效果的窗帘。

③比赛大厅的墙或其它室内面积应作吸声处理。

④比赛场地四周矮墙、看台栏板宜设置吸声结构，或控制倾斜角度和造型。

建议研制、选用新型材料的座椅，使其和人体吸声量相当，对空场、满场的混响时间大体相同，也利于降低体育馆的混响时间，不会由于半场、满场人数吸声量的变化导致混响时间改变，影响语言可懂度。侧墙建议使用带有空腔的铝纤维板，加大吸声量，同时也起到装饰效果。

5、扩声系统设计

扩声系统设计的目的是保证比赛大厅具有足够的声压级，声音应清晰，声场应均匀。

足够的声压级必须满足最低S/N要求，根据ALcons=200D22T602N/QVM式，在混响时间一定的情况下，若采用高Q值的扬声器系统作为声源，便能保证厅内有好的语言可懂度。扬声器的Q值在理想情况下为Q=180/arcsin[sin(a/2)sin(β/2)]强指向性或恒定指向性扬声器系统是高大空间进行电声设计之首选。目前，国内外产品中标有Q值的厂家有NEXO、EVI、JBL等。

（1）集中式声篮扬声器系统，可采用高Q值扬声器系统解决ALcons问题。

（2）分散式扬声器系统，因为扬声器离听众席距离减少，因此可对Q值降低要求，但建议使用具有可变声强或称为非对称恒指向性扬声器系统，以期获得矩形面积覆盖，声场均匀。

（3）线阵列扬声器系统是解决语言清晰，声场均匀的优选系统。线阵列扬声器系统是平面波传播，距离增加一倍衰减3dB和极强的垂直指向性（0.12o）是其特点，是高大容积体育馆内扩声系统扬声器之首选，尤其是综合馆、场，不仅涉及语言清晰，而且要求音乐丰满。

（4）建议采用有源音箱的线阵列。其优点是：①传输中避免线路损耗；②功率放大器、扬声器处理器、扬声器系统三位一体，扬声器系统的阻尼系数大，瞬态特性好，音质可以保证；③有利于数字网络传输。

⑸为保证高大空间体育馆内的S/N，采用自动增益控制系统。满足群情激愤，本底噪声电平增高情况下，保证信号电平自动增益，使比赛大厅具有不变的S/N和语言可懂度。

⑹媒体矩阵的使用解决了高大容积体育场馆的数字处理、矩阵控制、网络传输。

①数字处理。可预置体育比赛、大型会议、文艺演出等模式。实现多种不同使用功能模式，尤其是和消防广播、紧急呼叫结合在一起实现自动和手动紧急呼叫广播、人员疏散功能。

②矩阵控制。可通过媒体矩阵，如快思聪或AMX集控系统等对馆场的音频、视频、灯光、空调等进行集中控制。

③网络传输。解决传声器和扬声器系统远离中控室，变模拟信号为数字信号传输，信号损失减少，频带宽，动态范围大，S/N高和上网传输。