聲學設計論文范文

聲學設計論文范文第1篇

【摘 要】介紹廣播電視工藝用房聲學裝修的主要工作內容；闡述聲學裝修過程中質量控制要點；舉例描述聲學裝修與聲學測試的有機結合方法；總結兩種聲學裝修項目管理模式的優缺點和承包單位與監理單位在聲學裝修項目中的工作重點。

【關鍵詞】 聲學裝修；隔聲；吸聲；測試；項目管理

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廣播電視工藝用房是指為滿足廣播電視節目錄制、制作和播出功能要求而設置的專業房間。由于專業要求，其中的一些房間需進行聲學裝修。一般情況下，演播室、直播間、審聽室、錄制間、配音室及上述用房的配套導播室，均需要按照設計要求進行聲學裝修處理。

1 聲學裝修概述

聲學裝修的目的是對房間內的建筑聲學指標進行適當處理，以保證各項指標滿足相應的功能要求。一般來說，工藝用房的建聲聲學指標有三項：背景噪聲、混響時間、隔聲量。關于各技術指標設定的詳細要求，可參考GY5086-2012《廣播電視錄（播）音室、演播室聲學設計規范》。聲學裝修的施工內容主要圍繞這三項指標進行?？傮w來說，施工內容可分為兩類項目：隔聲類項目和混響時間處理類項目。

1.1 隔聲類項目

就廣播電視工藝用房而言，隔聲類項目的主要作用是隔離固體傳聲和空氣傳聲。固體傳聲的機理比較復雜，目前存在Biot孔隙彈性理論、一維應力波理論、Hoffman理論等。這些理論流派對揭示某一特定狀態下的固體傳聲現象效果很好，但并不具有普遍意義。

固體傳聲相對于空氣傳聲，衰減較小。頻率為4 kHz的聲音在幾種固體材料中傳播時的衰減量見表1。而聲音在空氣中傳播時，衰減量則大得多。如在30℃、RH=50%、1標準大氣壓的空氣中，4 kHz的衰減量達到0.12 dB/m，是混凝土中傳輸衰減量的4～6倍。因此，在聲學裝修隔聲處理過程中，應對固體傳聲給予足夠的重視。

常用的隔聲處理措施一般有兩種：重型隔聲套和輕型隔聲套。由于近年來電聲技術發展迅速，廣播電視工藝用房采用重型隔聲套的情況已不多見，一般情況下輕型隔聲套已能滿足工藝要求。輕型隔聲套的典型做法如圖1所示。如果施工質量良好，輕型隔聲套計權隔聲量可達到50 dB以上。

1.2 混響時間處理

混響時間處理的實質是吸聲處理。由于聲音頻率不同，對不同頻率的吸聲處理手段也相應不同。一般來說，低頻段吸聲主要通過薄板和吸聲腔結構處理；中高頻吸聲主要通過玻璃棉吸聲體結構處理。圖2為一種典型的低頻吸聲結構，圖3為一種常見的中高頻吸聲結構。

在聲學裝修過程中，其他的聲缺陷，比如回聲、聚焦聲和聲染色等，也會有相應的處理方法，但這些處理方法跟隔聲與混響時間處理項目相比，工作量往往比較小，也不經常出現，即使出現，施工難度也不大。因此，本文主要討論隔聲及吸聲安裝工程的質量管理。

2 隔聲層施工質量的關鍵控制點

隔聲層的施工是聲學裝修工程中工作量最大、工序最復雜、施工難點最多的一個環節，也是質量事故易發和質量隱患較多的環節。隔聲層施工的工序如圖4所示，比較完整地描述了隔聲層施工中各個工序的邏輯關系。由于工序較多，工序間的層級關系也很明確，大部分工序都需要上一道工序完成并隱蔽后方可施工。因此，施工管理中稍有不慎，就可能在銜接與質量檢查環節脫節，產生質量隱患?？傮w來說，隔聲層的施工包括配套專業的施工和工序的隱蔽驗收兩個關鍵控制點。

2.1 配套專業的施工

配套專業的施工包括電氣管線的預留預埋、箱柜安裝、風管及消防管道的安裝。配套專業施工完畢并經過檢查確認，才可進入隔聲層施工。要注意的是，聲學裝修房間對配套專業有3項特殊要求：

（1）所有穿過隔聲層的金屬管道，均應做軟連接處理，包括電氣管道、消防管道，也包括風管；

（2）聲學裝修前，應對空調系統的本底噪聲進行評估，如噪聲過高，應處理后方可施工；

（3）聲學裝修前，應對消防系統進行密閉性實驗，確定系統密閉性達到設計要求方可施工。

2.2 工序的隱蔽驗收

從圖4可知，隔聲層施工應嚴格按照工序的先后順序施工。前一道工序均為后一道工序的前提條件。這些要隱蔽的工序如果質量有問題，將會對隔聲層的隔聲效果造成致命影響。

2.2.1 浮筑地面施工的隱蔽

（1）地面清理

隔聲墊塊安裝完畢、鋪設玻璃棉以前，應做好地面清理工作。檢查建筑地面的清潔情況，避免鋼管、砌塊等物體形成建筑地面與浮筑地面之間的剛性連接，引起固體傳聲。

（2）超細玻璃棉的鋪設

超細玻璃棉應滿鋪，避免形成空氣傳聲。超細玻璃棉的吸聲指數一般≥0.9，而空氣的吸聲指數幾乎趨近于0。

（3）混凝土澆筑工序中的鋼筋綁扎

鋼筋綁扎的質量主要影響浮筑地面的強度。

2.2.2 隔聲墻與隔聲頂的隱蔽

隔聲墻與隔聲頂的結構與施工工序基本類似。施工前，應做好清理工作，以保證隔聲墻與隔聲頂與原有建筑之間無剛性接觸。

2.2.3 石膏板的錯縫與勾縫

石膏板錯縫比較容易實現，在同一個項目中，由于采購的石膏板規格一般都相同，若第二層石膏板初始施工時注意與第一層石膏板錯縫，則能保證后續石膏板施工都能錯縫。勾縫則屬于比較細致的工序，石膏板之間的拼縫、石膏板與浮筑地面之間的拼縫、石膏墻板和石膏頂板之間的拼縫，都需要封堵嚴實，以防空氣傳聲。由于此工序費事費力，工人往往在第一層石膏板草草勾縫之后就進行第二層石膏板安裝，造成質量隱患。

3 吸聲層施工質量的關鍵控制點

聲學裝修的吸聲層，一般分為低頻吸聲層結構與中高頻吸聲層結構。典型的做法如圖2和圖3所示。吸聲層的施工相對簡單，嚴格按照圖紙設計要求施工，并充分考慮視覺效果，就能滿足要求?？傮w來說，以下兩點是吸聲層施工質量的關鍵控制點，施工過程中應特別注意。

3.1 材料與設計要求的符合性

低頻吸聲的板材、中高頻吸聲的玻璃棉，其型號規格稍有變化，吸聲效果就會相差很多。如吸聲材料的厚度和密度不同，都會對吸聲系數有明顯的影響。圖5為超細玻璃棉厚度對吸聲系數影響的曲線圖；圖6為超細玻璃棉密度對吸聲系數影響的曲線圖。

在材料訂貨時，一定要以圖紙設計的型號和參數為采購依據。如確實存在困難，應在充分征求設計人員意見后才能進行變更。

3.2 隱蔽工程應嚴格按照圖紙要求施工

在施工過程中，施工單位往往更注意面層的施工質量。然而，聲學裝修過程中，隱蔽項目的施工質量，從根本上決定了吸聲層的聲學指標。龍骨的規格和間距、空腔的厚度、玻璃棉的填充質量，都應嚴格按照設計要求施工，才能從根本上保證吸聲層的吸聲系數。表2說明了空腔厚度及龍骨間距對吸聲系數的影響情況。

吸聲層隱蔽工程的質量是影響吸聲層技術指標的關鍵因素。低頻吸聲結構的龍骨間距、空腔厚度、共振板規格決定了低頻吸聲系數；中高頻吸聲結構中的玻璃棉厚度、密度和鋪設面積，決定了中高頻吸聲系數。因此，隱蔽工程應該嚴格按照圖紙要求施工。

4 聲學測試

聲學裝修與普通裝修質量的內涵有較大差異。普通裝修的效果完全表現在視覺效果上；而聲學裝修的效果則主要表現為聲學測試結果。在聲學設計與施工過程中，由于設計條件的偏差、施工誤差等因素的存在，施工完畢聲學指標實測值往往與設計值存在一定偏差。因此，聲學裝修測試，一般包括聲學專修初測、調整方案、實施調整和最終測試4個環節，以下舉例說明。

某300 m2小型文藝錄音室，長21.96 m、寬13.66 m、高8.6 m。隔聲采用輕質隔聲套工藝；低頻吸聲層采用空腔+木掛板結構，吸聲面積為196 m2；中高頻采用玻璃棉+吸音板結構，吸聲面積為220 m2。圖7為聲學指標測試現場。

由于在隔聲層施工過程中，監理嚴格把關，施工質量得到保障，演播室與走廊的計權隔聲量為51 dB，超過設計標準值50 dB。

背景噪聲測試值如圖8所示。從圖中可以看出，在初步測試中，背景噪聲在4 kHz以上頻率逐步升高，最高處達到NR20，超過設計標準值NR15。經過分析，確定是空調噪聲較高造成。由于是高頻部分超標，可在送風管道上增加吸聲玻璃棉面積加以解決。經計算，每組送風管道需增加2 m2吸聲面積。施工單位在風管管道上增加一組吸聲面積為2.2 m2的消聲風道。終測時，背景噪聲得到較好改善，測試結果完全滿足設計標準值，如圖9所示。

混響時間測試值如圖10所示，從圖中可以看出，低頻部分吸聲系數過大，而中高頻部分吸聲系數不夠，導致低頻部分低于設計下限，中高頻部分超過設計上限。經過分析，原因主要是低頻吸聲結構面積稍大，而中高頻吸聲結構面積較小造成。經計算，需減少低頻吸聲結構的8%即15.6 m2的吸聲面積，將此8%面積的低頻吸聲結構改為高頻吸聲結構。改造完畢，效果很理想，實測值完全控制在設計值范圍之內，終測結果如圖11所示。

總而言之，聲學裝修過程應緊密與測試過程相銜接、相配合，才能快速高效地按照標準與設計要求完成項目。

5 聲學裝修管理模式與質量管理要點

5.1 管理模式

5.1.1 DBB模式

項目管理模式，在很大程度上決定了項目管理質量和成本。目前，國內建設工程通常采用的管理模式是傳統的項目管理模式，即DBB模式（設計—招標—建造模式）。這種模式固然有其優點，但缺點也十分明顯，如設計的可施工性差；項目工程師控制項目目標能力不強；工期長，不利于工程事故責任的劃分；由于圖紙問題容易產生爭端等。

就聲學裝修而言，其自身特點如下：

（1）專業性強。聲學裝修與普通裝修性質完全不同，獨特的施工方法和技術要求，必須對建筑聲學具有深刻的理解才能做好項目。

（2）施工工序繁瑣，環環相扣。如前所述，聲學裝修的工序比較繁瑣，前一道工序往往構成后一道工序的條件；聲學裝修對配套專業的配合要求也非常高。

（3）質量要求高。聲學裝修的每一道工序，都容不得半點馬虎，某一環節出問題，將會出現木桶短板效應，影響整體工程質量。

在多年的監理實踐中，我們發現DBB模式下的聲學裝修存在以下問題：

（1）設計單位設計圖紙有程式化趨勢，跟不上時代發展的要求；

（2）施工單位專業水平一般，對建筑聲學的理解有限，識圖能力一般；

（3）現場情況若與設計圖紙不符，處理進展緩慢，對工期的影響比較明顯。

出現以上問題的主要原因是設計與施工的銜接不夠順暢，這種距離感是DBB機制決定的，難以通過適當的方式加以彌補。

5.1.2 DB模式

而DB模式（設計—建造）則正好彌補了以上缺點。DB模式是將設計與施工委托給一家公司來完成的項目實施方式，是非常適用于專業化工程的項目管理模式。DB模式的優點在于：

（1）項目施工人員具有很高的專業水平，能深刻理解設計意圖，與設計人員溝通順暢；

（2）發包人將設計風險與施工風險完全轉嫁給承包人（聲學裝修設計風險很大）；

（3）可以邊設計、邊施工，大大縮短建設周期。

在此，筆者選擇了同期建設的兩個省級廣播電視中心的聲學裝修數據進行對比，兩個項目均由同一設計單位設計，風格類似，其中一個采用了DBB管理模式，另一個采用了DB管理模式。表3為基本數據對比表。

從表3可以看出，DB模式在節省投資、降低造價、縮短施工周期方面，都取得良好的效果。

5.2 質量管理

管理模式確定以后，在項目具體實施層面的質量管理上，還應特別強調承包單位的質量管理和監理單位的質量管理。

5.2.1 承包單位的質量管理

承包單位應重點在以下環節加強管理：

（1）對圖紙的識讀和理解。聲學裝修細部做法較多，應根據圖紙徹底掌握每種細部做法；聲學設計圖紙說明詳細介紹了聲學裝修過程中注意重點和關鍵環節，應讀懂圖紙說明，理解設計者設計意圖和設計理念。

（2）積極與相關配套專業配合。配套專業施工不完成或者質量不符合聲學裝修要求，將直接影響聲學裝修工程的開工。因此，承包單位若能在聲學裝修開工之前，與配套工程施工單位溝通，系統地提出聲學裝修要求，督促配套工程盡快按質按量完成，將會大大推進項目進度。

（3）注重隱蔽工程和關鍵工藝的質量管理。聲學裝修工程不僅僅是面子工程，更是里子工程。其特點是隱蔽工程較多；專業施工工藝也比較復雜。因此，要注重對這些細節的質量管理，才能從根本上保證工程質量。

（4）加強與測試單位的配合。聲學裝修初測，部分工藝用房會有部分技術指標存在偏差，需要調整。承包單位一定要正確對待，積極按照要求調整。

5.2.2 監理單位的質量管理

監理單位應重點在以下環節加強管理：

（1）加強對項目質量的預控。質量預控永遠是效果最佳的質量控制方法，但需要監理單位豐富的項目經驗支撐。

（2）加強對專業工藝質量的監管。聲學裝修過程存在大量的專業工藝方法，例如各種管線的軟性連接，既要保證隔聲質量，又要保證電氣連接，自然有其特別的施工工藝。如果施工工人缺少類似工作經驗，往往會造成嚴重的質量隱患。

（3）加強對隱蔽工序的質量監管。如前所述，聲學裝修的很多工序，前后相互銜接，每一道工序的質量，都是聲學裝修質量中的一個重要環節保證。因此，應加強對隱蔽工序的質量監管。

參考文獻：

[1] 王伍仁. EPC總承包管理[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2] 劉征. 電視中心工程工藝設計[M]. 北京：中國建筑工業出版社，2014.

[3] 王崢，陳金京. 建筑聲學與音響工程[M]. 北京：機械工業出版社，2007.

作者簡介：

羅涓，注冊監理師，就職于中國有線電視網絡有限公司，先后參與中央電視臺燈光系統、云南廣播電視臺工藝系統、國慶60周年天安門廣場擴聲系統的搭建。

（編輯 薛云霞）

聲學設計論文范文第2篇

摘 要

關鍵詞

從古代劇場的露天表演，到現代大劇院的舞臺演出，建筑聲學對于聽音效果致關重要。

以劇場歷史為脈絡，介紹中外建筑聲學的發展狀況。

劇場 音樂廳 建筑聲學

1 古代劇場

聲學環境是古代表演形式演變發展的重要影響因素之一。非

洲土著音樂多在廣闊的野外演奏，空曠的聲場條件需要他們采用節

奏感強的樂器和技法來感染觀眾。歐洲古典音樂悠揚而舒緩，這與

在劇場房間內演出有著密切的關系。中國古代表演多在高出地面的

戲臺上進行，多有頂和后墻，環境介于開敞室外與封閉室內之間，

由此造就了中國戲曲的節奏感也介于非洲和歐洲之間。古代演出者

的音量、語調、節奏必須迎合演出場所的聲學特性，才能有效地向

觀眾傳遞聲音信息，進而無形地征服觀眾的情緒。在長期的實踐中，

古人順勢而為，創造各種與表演場地般配的講法、唱法和演奏方法。

1.1 古羅馬露天劇場

埃皮達魯斯露天劇場(Theater at Epidaurus)建于公元前

300 年前的古希臘時期，后經古羅馬人改造，觀眾可達17 000 人。

西班牙梅里達露天劇場(Amphitheatre of Merida)建于公元前25

年，可容納觀眾3 000 人。古代沒有擴聲器，建造者利用升起很大

的半圓形使觀眾盡量靠近舞臺，提高聽聞效果，并利用舞臺上方和

兩側的建筑墻面向觀眾席反射聲音，同時，演員還使用夸張的面具，

像喇叭一樣將聲音聚攏輻射出去。坐在埃皮達魯斯劇場最后一排，

可以毫不費力地聽清舞臺上的聲音，對于如此之大的劇場來說，不

要說2 000 多年前，即使現今，設計實現同等優良的建筑聲學效果

也是不易的。

1.2 歐洲古劇場

古代歐洲興建了眾多劇場，主要用于演出、集會或宗教活動。

由于建筑石材在室內反射聲音強烈，這些演出場所往往混響較長，

希臘埃皮達魯斯露天劇場(www.kpcn.org) 西班牙梅里達露天劇場(攝影：燕翔)

燕翔

清華大學建筑聲學博士，現任清華大學建筑學院建筑物理實驗室主任，副教授。長期從事廳堂音質、

噪聲控制、聲學實驗檢測、計算機模擬等科研工作。近年主要參與的聲學工程設計和實驗研究項目有：

國家大劇院、2008 北京奧運場館(國家游泳中心、老山自行車館、國家體育館等)、洛陽體育中心、

大慶文化中心、福建劇院、洛陽劇院、江西大劇院、北京南火車站、廣州新火車站、西氣東輸金壇儲

氣庫噪聲控制等。

主持翻譯了《建筑聲學設計指南》(美)，編制修訂了《廳堂混響時間測量規范》、《廳堂音質比例

模型測量規范》等國家標準，并發表了《脈沖反響積分法測量混響時間》等多篇學術論文。

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講話聲音聽不清楚，但演奏時音質渾厚、圓潤。當時作曲家們都要

盡力適應長混響效果。巴赫的管風琴音樂(18 世紀上半葉)是專門

為德國萊比錫(Leipzig)的托馬斯教堂(Thomas)所寫的。以海德爾、

莫扎特、貝多芬為代表的巴洛克音樂和古典音樂(1600～1820 年)，

是專門為如法國里昂城市大廳等貴族的舞廳而寫的。

文藝復興時期，詩歌與戲劇異常繁榮。像莎士比亞話劇，有

很多對白和自白，為了能夠讓觀眾聽清，需要降低劇場的混響以保

證語言的清晰度。倫敦的莎士比亞圓形劇場(Globe Theatre)和

意大利帕爾馬市(Parma)的法內斯劇院(Teatro Farnese)都是

莎士比亞戲劇演出場的知名場所，前者建于1599 年，有1 300 個

環形座位另加500 個場地中央站位，后者建于1618 年，2 500 座。

法內斯劇院的側墻上有很多開洞，莎士比亞圓形劇場沒有頂棚，這

些開口起到了吸聲的作用，降低了聲音反射的強度，提高了演出的

音效?，F在尚沒有證據表明這些劇院曾有過聲學方面的專門考量，

也許只是“無心插柳”，可能那些聽不清或效果不佳的劇院早就被

歷史淘汰了。

1.3 中國古戲臺

中國古代的室內表演多為王公貴族服務，觀眾少，距離近，

建筑聲學的問題不突出，唐五代名畫“韓熙載夜宴圖”所繪即如此。

中國古代也有很多戲臺，其觀場大都是一塊平地，觀眾站立觀看，

來去自由，還可邊看邊聊天，甚至允許商販穿插期間做生意。這種

戲臺視聽條件很粗糙。山西翼城喬澤廟元代戲臺是現存最早的古戲

臺，再到了清代，頤和園德和園大戲樓為慈禧太后一人獨享，除了

擺闊擺派的豪華程度另人咋舌外，音效幾無改觀。據傳，有的戲臺

下空間曾置入開口大缸，以求提高演出的共鳴效果，但是，研究表

明，置缸對建筑聲學的幫助微乎其微，其目的可能是存水消防，至

于幫助提高聲學效果不過是以訛傳訛罷了。

2 西方近現代劇場

西方較早進行了建筑聲學從無到有、從小到大的研究。聲音

本身雖是物理問題，而建筑聲學研究的目標是解決怎樣使人聽到的

聲音更美，“以人為本”的思想理念造就了劇場建筑聲學的發展。

近100 年來，西方大量興建劇場，建筑聲學理論一方面起到保駕

護航的作用，另一方面也對劇場建筑形式的演變產生了極大的影響。

2.1 19世紀——音質靠運氣

19 世紀人們對建筑聲學知之甚少，很多劇院的聲音效果都不

太理想。然而，正是這一時期卻出現了一批以音質效果著稱的劇場，

如奧地利維也納歌劇院(Wiener Staatsoper，1 700 座，1861 年)、

維也納金色大廳(Wiener Musikverein，2 000 座，1870 年)、法

國巴黎歌劇院(PalaisGarnier，2 200 座，1875 年)、荷蘭阿姆

斯特丹皇家音樂廳(Concertgebouw，2 100 座，1888 年)等，

這些廳堂的聲音或圓潤悠揚，或沁人心脾，或撼人心靈，已經成為

世界最優秀的表演者和最發燒的聽眾們心目中的表演圣地。

巴黎歌劇院的設計者查爾斯·加尼葉(Charles Garnier，

1825～1898 年)的評論反映了古代建筑師對聲學的認識，他說：“我

必須聲明我沒有采用任何原則，沒有任何聲學理論，其成功或失敗，

我聽天由命。”

意大利帕爾馬市的法內斯劇院(turismo.parma.it) 英國倫敦莎士比亞圓形劇場模型(攝影：燕翔)

唐五代名畫“韓熙載夜宴圖”(baike.baidu.com) 山西翼城喬澤廟元代戲臺(攝影：羅德胤) 北京頤和園德和園大戲樓(攝影：羅德胤)

奧地利維也納歌劇院(攝影：燕翔) 奧地利維也納金色大廳(攝影：燕翔) 法國巴黎歌劇院(攝影：燕翔) 荷蘭阿姆斯特丹皇家音樂廳(攝影：燕翔)

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2.2 20世紀初期——建筑聲學誕生

建筑聲學真正誕生于19 世紀末、20 世紀初。1895 年，美國

波士頓哈佛大學的弗格藝術博物館(Fogg Art Museum)講演廳落

成，因墻面為硬質石材，回音很大而不能使用。哈佛大學校長埃利

奧特(Charles W. Eliot，1834～1926 年)委托物理學系27 歲的助

教W.C. 賽賓解決這一問題。賽賓在將近40 個不同容積的房子里

進行了實驗研究，提出了混響時間和吸聲的概念，發現長混響是影

響語言清晰度的原因，總結出混響時間與房間容積成正比、與吸聲

量成反比的重要結論。賽賓利用座椅軟墊的吸聲作用，較好地改善

了該演講廳的音質，并因此而聲名鵲起。當時，波士頓正在新建音

樂廳，業主出于保證聲學效果的考慮，邀請了賽賓進行建筑聲學設

計。波士頓交響音樂廳(Symphony Hall, Boston，2 600 座)于

1900 年建成，音效取得了巨大成功，與維也納金色大廳、阿姆斯

特丹皇家音樂廳并列被認為是具有世界頂級音質的三大廳堂，至今

尚無后來者能超越。

建筑聲學解釋了這些廳堂音質玄妙之所在，主要有5 點：一

是厚重的隔聲墻體保證了室內的安靜度，二是狹長的鞋盒形體型有

利于側向聲音反射，三是合理的每座容積率滿足了人均聲能量，四

是合理的容積和吸聲量保證了最佳混響時間，五是巴洛克式凸凹有

致的內部裝飾使聲音均勻散射于整個大廳內。當然，除此主要因素

外，還有很多聲學細節也是非常重要的，例如裝修表面的細節處理、

舞臺地板用材、墻面裝飾用材等，綜合造就了優美的音質。

20 世紀初期，按賽賓理論建造的鞋盒形劇場或近似的馬蹄平面

劇場都可取得較好的聲學效果，鞋盒形也成了劇場建筑設計的主流。

2.3 20世紀中期——探究與實踐

20 世紀中期，劇場建筑設計的個性化推動了建筑聲學研究，

并在實踐運用中成果顯著。

德國柏林交響音樂廳(Berliner Philharmonie，2 400 座，

1963 年)，建筑外觀像金色的皇冠，平面為類圓多邊形。建筑師

期望打破古典鞋盒形的呆板，創造出更活潑、新穎的形式，并且

容納更多觀眾。在聲學家配合下，該廳觀眾席布置采用了高底錯

落的葡萄田式，將觀眾分成小區塊，每個小塊的側墻能夠為臨近

區塊提供聲音反射，從而達到與鞋盒形殊途同歸的音效。這種像

梯田一樣的設計在劇場史上還是第一次，不但聲學效果是良好的，

而且室內建筑形式也是劃時代的，建筑與聲學相得益彰，藝術與

科學完美融合。

悉尼歌劇院(Sydney Opera House)1959 年始建，1973 年

完工，內有一座2 700 座的音樂廳和一座1 500 座的歌劇院。其建

筑造型橫空出世之時，即震驚了整個世界。但是，貝殼狀外形給當

時的建筑聲學專家們提出了嚴峻的考驗，側墻高大且傾斜并略帶微

弧，這種室內的音效能行嗎?“禍患積于忽微，智用藏于所逆。”

巨大的挑戰也孕育了巨大的機遇。建筑聲學中的側向聲能比理論即

誕生于該時該刻的澳大利亞，通過建筑墻體角度設計，合理控制來

自兩側墻面反射聲與來自頭頂反射聲能量分布和聲音時間延遲的比

例，利用雙耳效應，獲得令人滿意的音效。悉尼歌劇院不但是表現

主義的劃時代作品，也是建筑聲學側向聲能比理論的劃時代經典案

例。悉尼歌劇院堪稱建筑史的一段神話，它是世界上唯一一個建筑

師尚在世時即被評為世界文化遺產的建筑，也是唯一一個城市因建

筑而揚名世界的范例。

實踐也不總都是一帆風順。1960 年代，美國四十多歲的白瑞

納克(Beranek，1914～)在世界上已是鼎鼎有名的聲學專家了，

他撰寫了巨著《音樂、聲學和建筑》，將賽賓開創的建筑聲學發

展到“廣泛實用”的階段。那時，他接受委托，為紐約林肯表演

藝術中心(Lincoln Center，相當于美國國家大劇院)中的愛樂

美國哈佛大學的弗格藝術博物館

(美國ACENTECH公司提供)

美國波士頓交響音樂廳(攝影：燕翔)

德國柏林交響音樂廳(攝影：燕翔) 澳大利亞悉尼歌劇院(攝影：燕翔) 美國紐約林肯中心(右側為愛樂廳音樂廳，

現名費雪爾廳)(攝影：燕翔)

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(Philharmonic)音樂廳進行聲學設計。為此，他曾奔赴世界各地

69 個著名廳堂進行大量聲學研究。然而，恰恰在這一“登峰造極”

之時，“嚴格遵照聲學理論設計的”林肯愛樂音樂廳竟然出現了“低

頻缺乏問題”，以至于在1962 年12 月23 日特意為迎接圣誕新年

的首演以演出中斷而失敗告終。后經數十年的研究，人們才發現，

這是因浮云反射板低頻反射不足凸顯了座椅低谷效應造成的。此事

被譽為“建筑聲學史上偉大的失敗”。道無止境，建筑聲學亦無止境。

2.4 20世紀90年代——計算機輔助如虎添翼

20 世紀末期計算機的飛躍發展對建筑聲學的影響巨大。雖然，

采用聲線束法和鏡像虛聲源法可以較好地模擬和預估劇場的聲學效

果，但是，在沒有高速計算機的時代，數以萬計的聲線和虛聲源根

本是無法實現追蹤計算的。

有了高速計算機，不但計算問題迎刃而解，而且，以計算機

為手段的聲學測量技術也大大發展起來，使人們能夠更加深入細致

地預測劇場中的聲音問題。

3 中國近現代劇場

3.1 清末民初——大眾和民主的作用

19 世紀有兩個建于室內的本土戲臺，一個是北京的湖廣會館，

一個天津的廣東會館。這兩個會館碰巧室內音質都很好，演講、京

劇、話劇等效果很不錯，至今仍在演出使用。究其原因，一是房間

容積適中，二是室內各界面多為木夾板裝修，后空腔大，低頻共振

吸聲好。另外戲臺上方的臺頂板具有一定舞臺聲反射作用。1912 年，

孫中山在湖廣會館主持召開過國民黨成立大會。“五四”時期，廣

東會館也經常舉行群眾集會，梅蘭芳、楊小樓等人都曾在此演出。

可以想到，如果劇場音效不佳，“革命黨”就不會選擇這里進行大

集會了，也許就不能保存至今了。

20 世紀初葉上海大新舞臺(3 436 座，后改名天蟾劇院，現

名逸夫舞臺)和南通更俗劇場(1 456 座，解放后曾改名人民劇場)，

是民國時期劇場的代表，分別由楊小樓和張謇等人邀請外國設計師

仿效西歐劇場，結合本土戲劇演出而建。這些劇場多處于上海周邊，

屬當時經濟發達地區，主要建造目的是獲取票房，手段是娛樂民眾。

想比之下，傳統古戲臺場地小，容納不下幾千名觀眾，從經濟效益

角度而言，西洋劇場的優勢更有利。不過，這一時期劇場的聲學效

果因無聲學專家配合，實際上都不盡如人意，解放后大都因音效問

題改造過。

3.2 延安時期——因陋就簡

延安時期的劇場(說“禮堂”更確切)，產生于特殊歷史時期，

其政治文化觀念至今影響巨大。楊家嶺中央大禮堂、陜甘寧邊區參

議會禮堂等都是就地取材、軍民自建的。建成后，室內回聲很大，

開會無法使用，后來采用了當地常用的炕氈(鋪在炕上的棉氈或毛

氈)作為吸聲材料貼上去，雖然丑陋，但問題得以解決。

政治需要和艱苦條件促成了禮堂多功能使用的要求。會議和

演出是兩大重要功能，還常用作講學、舞會、餐會、展覽等，這種

多功能禮堂模式至今仍有延用。就聲學而言，多功能的結果造成每

個功能的效果都不是最佳的;另外，就嚴肅性而言，在政治場所內

進行娛樂演出，在中國古代和西方社會都是很忌諱的。特殊的歷史

時代造就了這種特殊的“多功能”禮堂，并成為當代“多功能”劇

場的根源。今天，我們在政府的大會堂里觀看表演或在某市的大劇

院里召開政協會議，已經習以為常，并不是多用途使用就是合理的，

而是因為一直這樣做，也就順理成章了。

3.3 解放初期——對建筑聲學的重視

解放后，社會主義新中國徹底改變了上世紀二三十年代商業

化劇場的萌芽發展方向，劇場成為黨和人民政府向群眾進行宣傳教

育的陣地。

北京湖廣會館(攝影：羅德胤) 天津廣東會館(攝影：羅德胤) 中央大禮堂室內

(來自《中國現代劇場發展研究》)

陜甘寧邊區參議會禮堂

(來自《中國現代劇場發展研究》)

縮尺模型模擬技術(徐亞英提供) 計算機模擬技術(王鵬提供)

重慶人民大禮堂外景

(www.baicle.com)

重慶人民大禮堂內景

(www.baicle.com)

氣勢宏偉的人民大會堂

(www.people.com.cn)

眾星捧月般的人民大會堂室內

(來自《中國現代劇場發展研究》)

62

1950 年，西南軍政委員會決定在重慶建造一座會議和演出用

的大禮堂，平面為圓形，穹頂，5 層，4 300 座，因當時設計中沒

有考慮建筑聲學，音質效果極差。后來很長一段時間僅作為標志性

建筑供游人參觀。2004 年改造后，聲學效果得到改善。

真正掀開中國建筑聲學歷史新篇章的是1959 年建成的人民大

會堂——萬人大會堂。延安時期禮堂和50 年代劇場的不良音質效

果使周恩來等工程負責人深刻地認識到“上萬人聽”是必須用科學

態度來解決的——如果不能保證所有人聽清毛主席的講話，技術問

題也許就上升為政治問題了。周恩來親自點名聲學專家馬大猷負責，

帶領全國可動員的全部聲學力量進行攻關。馬大猷先生開創性地采

用穿孔吸聲板降低大會堂內的混響時間，首先保證了語音清晰度，

并采用局部區域補聲揚聲器和座椅局部揚聲器與主揚聲器結合的方

式，保證了每個座位具有足夠的聲能。人民大會堂觀眾席9 770 座，

舞臺300 座，合計10 070 座，是當時世界上人數最多的室內會堂，

也是迄今為止世界上人數最多的室內會堂。

3.4 文化革命至改革開放初期——照抄照搬到引進吸收

大躍進、三年自然災害、文化革命使國力空虛，劇院建設量

嚴重下滑。文化革命對孔子的儒家思想進行了大批判，同時嚴重地

破壞了一些優良的傳統，反映在劇場設計上，謙遜為學的探究精神

少了，模仿抄襲的實用主義多了。期間修建的貴陽川劇院(1981 年)

幾乎照抄南寧劇院(1972 年)，其他這一時期的劇院也都大同小異。

南寧劇院曾采用船形體吊頂，起到頂棚聲擴散反射的作用，而一些

模仿它的劇院根本不知道其聲學作用的初衷，任意改變船形體的尺

寸大小和材料。南寧劇院的材料做法是預制鋼筋混凝土，容重大，

剛性大，對于聲音反射有效果，但是很多模仿者為了減輕吊頂的荷

載，將材料替換為輕質膠合板，完全喪失了聲音擴散的作用，成為

形式上的擺設。

1980 年代中期開始，外國設計公司開始介入我國的劇場設計。

落成于1989 年的深圳大劇院引入了英國的舞臺設計公司。北京中

日青年交流中心即世紀劇場落成于1989 年，引入了日本設計團隊。

保利劇院落成于1991 年，設計者同深圳大劇院。外國人的設計為

這些劇場帶入了新空氣，無論從建筑形式、室內裝修還是舞臺燈光，

有令人眼前一亮的感覺。就聲學而言，這一時期不乏有優秀作品，

但是由于仍以政治集會和配合會后的歌舞演出為主，觀眾大多并

非購票入場，對音效的認知極為有限，除保利劇院等為數不多的

商業運作比較成功的劇場以外，幾乎沒有人們普遍知曉以音效著

稱的劇院。

4 二十一世紀新篇

新世紀十多年來，大型演藝中心不斷涌現。這些劇場往往造

型新穎，爭奇斗艷，一瞥之下就給人留下深刻的記憶。從最佳聲學

效果考慮，演藝中心常被分成多個專用的廳堂，分別具有與演出類

型相適應的最佳混響時間參數。交響音樂廳一般約為2.0s，歌劇

院一般約為1.5s，話劇或戲劇演出一般約為1.2s。

2002 年建成的新加坡濱海藝術中心又稱榴蓮劇院(The

Esplanade)，是島國水岸邊的一朵奇葩。藝術中心規模宏大，酷似

兩顆榴蓮，一為專用歌劇院(2 000座)，另一為專用音樂廳(1 600座)。

音樂廳為了適合交響樂、室內樂等不同演奏的混響需要，不惜巨資

設計了調節容積的可變混響裝置，目的只為追求最完美的音效。

貴陽川劇院(來自《中國現代劇場發展研究》) 南寧劇院(來自《中國現代劇場發展研究》

保利劇院(來自《中國現代劇場發展研究》) 保利劇院改建后的觀眾廳(來自《中國現代劇場發展研究》)

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參考文獻

[1] 羅德胤. 中國古戲臺建筑研究[D]. 北京：清華大學，2003.

[2] 盧向東. 中國現代劇場發展研究[D]. 北京：清華大學，2005.

[3] 燕翔. 建筑聲學發展史簡論[J]. 建筑技藝增刊. 2009(S1).

新加坡榴蓮劇院外景(攝影：燕翔) 榴蓮劇院音樂廳(頂部側門可開合，用以改變容積)

(攝影：燕翔)

中國國家大劇院(攝影：燕翔) 廣州歌劇院(攝影：燕翔)

廣州歌劇院內景(www.fubiz.net)

2007 年建成的中國國家大劇院(China National Grand

Theater)造型如蛋，氣勢恢宏。在橢球型鈦金屬屋蓋下，內有三

大獨立專用廳堂，音樂廳(2 000 座)，歌劇院(2 400 座)，戲

劇院(1 100 座)。雖然在設計方案、用材造價、維護管理等方面

飽受非議，但從建成后的使用效果來看，尤其是就音質效果評價而

言，國家大劇院是名副其實的。

2010 年建成的廣州歌劇院(Guangzhou Opera House)，

其非線性設計的科技感將該建筑的后現代主義表現得淋漓盡致。然

而，建筑師為表達深藏于人們內心中對夢景幻影的終極渴望，在劇

院室內使用了極不規則曲面，這對聲音的均勻擴散非常不利，對建

筑聲學提出了更高的要求?？s尺模型模擬在廣州歌劇院建筑聲學設

計中起到了決定性作用，按照模擬結果進行的墻面曲線優化和局部

鱗片狀聲散射處理，令廣州歌劇院建筑聲學獲得了成功。

當下，后現代非線性設計全球風行，與廣州歌劇院異曲同工

的建筑作品比比皆是。新建的演藝中心或大劇院不可勝數，座座卓

爾不群，引人注目。因投資巨大，影響巨大，業主們也越來越重視

建筑聲學效果，聘請專業的聲學顧問全程參與設計，這無疑都是好

的發展趨勢。

聲學設計論文范文第3篇

中國科學院聲學研究所(IACAS)日前和其轉投資子公司中科信利與富迪科技形成結盟，結合雙方資源開拓應用市場。中科院聲學所對音頻及語音信號處理發布的最新技術包括語音信號檢測、增強，智能聲場控制和音頻回放技術;人機互動技術包括語音輸入處理任務和音頻內容檢索。

聲學設計論文范文第4篇

1 聲音產生的實驗改進

聲音的產生新教材課本上并沒有專門介紹用什么實驗來證明, 而是先列舉了大量發聲的物體, 例如人說話時的聲帶、風吹樹葉響等讓學生來猜想, 然后再做一些探究性的實驗從而歸納總結說明聲音是由物體的振動產生的。本人上課也做了許多物體發聲, 例如一張紙用力一彈就發聲, 或者用手敲桌子發聲等, 但這些實驗還是不能讓學生真正理解振動發聲的含義, 因為彈一下就發一次聲或敲一下就發一次聲, 不彈不敲就沒有聲音了, 學生不能明白這里“振動”的含義, 所以最好能敲完以后物體仍然在振動同時還能聽到聲音的實驗。本人覺得這里面最容易說明問題的還是用傳統音叉來做, 首先敲擊音叉聽到發聲并且這個聲音能持續很長時間, 但學生并不能觀察到音叉在振動。怎樣證明音叉是振動的, 又怎樣才能證明振動發聲, 不振動不發聲呢?可以這樣設計:讓敲響的音叉靠近懸掛著的乒乓球, 乒乓球被多次彈開, 同時音叉也一直在發聲, 說明振動產生聲音。這里還可以向學生介紹物理學實驗中的重要方法:轉換法, 即讓不可見的實驗現象轉換成可以看到的現象。再敲一次音叉, 聽到了響聲再迅速用力抓住音叉的叉股, 迫使音叉的振動停止, 同時也聽不到聲音了。歸納以上實驗現象可得出聲音是物體的振動產生的。這里也可以讓發聲的音叉靠近水面, 通過水被濺起來說明音叉是振動的。

2 聲音的響度與振幅有關的實驗改進

課本上一般是用大小不同的力敲響音叉, 然后讓音叉靠近懸掛著的乒乓球, 通過觀察乒乓球被彈開的角度來證明聲音的響度與聲源振動的幅度有關。而實際上做這個實驗時會發現有時用很大的力敲響音叉時, 聽到的聲音很大, 但等到再去靠近乒乓球可能看到球被彈開的角度很小, 并不能得出正確的結論。這是因為音叉的兩個叉股在振動時會有干涉現象, 雖然敲的力很大, 但由于干涉在接觸乒乓球可能只能讓乒乓球彈起一個很小的角度, 這就得不出正確的結論, 如果教師強加給學生結論肯定會引起學生的不滿, 使學生對教師失去信任。我上課時是用一個揚聲器代替音叉發聲的, 揚聲器的紙盆上放一個乒乓球, 在接通揚聲器的電源時, 紙盆振動發聲同時乒乓球被彈起, 改變電源電壓的大小來改變聲音的大小同時觀察乒乓球彈起的高度。這樣很直觀地顯示了聲音的響度與聲源振動的幅度之間的關系。

3 聲音的音調高低與聲源振動頻率的關系改進

初二學生對聲音的音調的理解是有一定難度的。人教版八年級課本上是用一把尺子來做的, 讓尺子先后伸出桌面的長度不同, 盡可能用大小相同的力去敲擊, 通過聽聲音的不同和觀察尺子振動快慢來得出結論?？晌覀冊囍寣W生先做時, 學生卻得出了與科學結論相反的結論, 這是怎么回事?這是因為當尺子伸得短時不容易用力撥動使它振動, 而尺子伸得長時就很容易讓它晃起來, 學生就誤認為是振動快, 所以得出了違背科學的結論, 老師也很難向學生解釋清楚。本人聽過有的老師上課是用專門的發聲齒輪來做的, 但我覺得發聲齒輪太笨, 難拿。本人思考后是用一把木梳來做, 用一塊塑料片先后以不同的速度劃過木梳的齒, 明顯聽到劃得快時聲音的音調高。通過這個實驗也能讓學生體會到實驗器材處處有。

4 聲音傳播的條件

聲音不能在真空傳播這個實驗其實是很難做成功的, 盡管有很多人已經做了改進, 但結果都是在實驗的基礎上合理推測出來的。本人認為這個實驗可以不做, 而是用宇航員登上月球表面時的視頻來播放, 老師再做進一步的解釋, 為什么兩個宇航員面對面也要用無線電講話。

一個物理知識可以有很多實驗來證明, 課堂上要盡可能選取簡單的貼近學生生活的器材, 實驗方法要簡單, 現象要明顯。通過實驗激發學生的學習興趣, 引起學生的認知沖突, 順利完成學習任務是實驗要達到的目的。

摘要：聲學實驗能否成功, 直接影響著剛學物理的初二同學的學習興趣, 因此本文重點對聲音的產生、聲音的傳播、聲音的響度及音調的影響因素幾個實驗進行改進, 達到物理教學的目標。

關鍵詞：聲音的產生,聲音的響度,聲音的音調

參考文獻