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依赖建声的扩声设计与弥补建声的扩声设计之本质区别


 

     依赖建声的扩声设计是指:扩声系统语言清晰度STIPA指标的实现,是基于建筑声学的混响时间RT60达标为前提。


     弥补建声的扩声设计是指:依据荷兰声学家PEUTZ(普兹)设计理念,通过减少声源布点的数量、提高声源的指向性Q值等电声手段,来降低声场干涉、提高早后期声能比,达到在较长的混响时间条件下实现STIPA达标的目的。


一、在超大空间的体育场馆内,如果通过降低混响时间,使人们能轻松的“听的清”扩声出来的声音,就必须做到以下三点:

 
      1、全吸声;(全频吸音)

 
      2、强吸声;(采用吸音系数较高的吸声构造与材料)

 
      3、处处吸声;(比赛大厅内除去比赛地板或座椅的所有位置都要做强吸音处理)


体育馆顶棚需要安装大面积的空间吸声体以外,主席台的背景墙、比赛场地四周的立面墙和其它所有的立面墙,都要做到“处处吸声”。为了很好的做到“强吸声”,需要选择较高“吸声系数”的材料和施工工艺,同时还要选择装饰面板的“穿孔率”越高越好。选择穿孔率高又不影响表面强度的装饰面板,其声学装修的造价往往也很高。



 

 


 


 


 


 


 

 
 
   



以下是在做了吸音处理的体育馆当中混响时间达标的体育馆:

 


(照片中,体育馆的顶棚网架上布满了垂直吊挂的、高密度的、强吸声的、有序排列的空间吸音体)



二、在现代的体育馆比赛大厅内的自然采光功能和顶棚承重的限制,有可能会造成可铺设吸声装置的面积减少,这将直接威胁到需要完全依赖建声(混响时间)达标的扩声系统。


一个不依赖建声(混响时间)达标的扩声设计,对于有顶棚采光功能的体育馆来说,是最保险的、也是最实用的扩声系统设计。


以下是采用声源布点数量少的集中布置线阵列扬声器组的方式,应用在比较典型的、数量较庞大的、建声的吸音处理不足的体育馆内:


(网架采光功能导致无法吊装空间吸声体)




 


理论依据如下:


 


以下是解决大空间长混响案例中所依据的理论和要想达到预定清晰度SITPA值是如何推导计算的过程:


世界闻名的荷兰声学家PEUTZ对扩声语言清晰度准确性预测的数学公式:




式中:AL%——辅音清晰度损失率百分比;


D2——音箱至最远听众席距离;


T60——房间的混响时间;


N——功率比(或音箱数量)


Q——音箱的指向性因子;


V——场馆的容积;


M——临界距离Dr的修正值,通常取1


AL%6%        非常好清晰度

 
AL%7-12%     好的清晰度


理论和实践证明,AL%越小,语言清晰度RAST1越高,荷兰声学专家Peutz指出:

 
 
AL%<6%      非常好清晰度

 
AL%<7-12%   好的清晰度


AL%≤15%(RASTI≥0.45)尚可清晰度,使用的临界值


AL%>25%     差的清晰度


STIAL%的换算公式:


STI=0.9482-0.1845*ln(AL%)


AL%6%STI0.6)很好的清晰度


RASTI指标-1


反传统音箱柱面声波覆盖图1如果使用PEUTZ理论公式来进行对大空间、长混响的环境STI指标设计。首先就要利用体育场CAD建筑图纸换算出该体育场的声场容积,也就是将体育场的露天部位虚拟的封闭起来换算出容积,并将虚拟的封闭部位的吸声系数设定是1,其它真实部位的吸声系数按真实材料设定吸声系数,再根据上述条件换算出RT60指标,将容积V 和声衰变时间RT60套入PEUTZ公式计算STIPA


从上述两个公式来看,AL%越小,STI越高,为了保证语言清晰度,在混响时间T60 无法降低的情况下,也就是没有做建声的条件下:必须采取减少音箱数量(N),选择使用高指向性Q值的音箱系统。明确的说,为了保证体育场的语言清晰度,必须用电声手段来解决建声的不足,从而保证语言清晰度。


结合建声不足针对实现语言清晰度所采取的电声手段


根据PEUTZ理论电声技术手段有两点可做:


  1. 采取:减少音箱数量“N”的办法

  2. 选择:高指向性Q值音箱的办法

    根据Peutz扩声语言清晰度理论设计依据要求做到:

    能满足全场均匀覆盖的前提下,用强指向性的音箱数量越少,全场扩声语言清晰度就越高。所选扬声器必须同时满足以下三个条件:

    1)单只音箱具备超指向性的宽覆盖,对顶棚和墙面的直达声和反射声减少;

    2)单只音箱具备极其超高的声压级;

    3)单只音箱具备超高的清晰度重放。




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