從1956年清華大學聲學實驗室建立，到人民大會堂建設(shè)，到國家大劇院矚目呈現(xiàn)，到鳥巢水立方完美收官，到國內(nèi)各地大規(guī)模興建標志性劇場劇院，讓我們一起回顧建筑聲學的發(fā)展歷程。
人民大會堂奠定發(fā)展基礎(chǔ)
圖一 人民大會堂萬人禮堂
建筑聲學發(fā)展，從1959年人民大會堂的萬人禮堂為創(chuàng)始里程碑。為迎接1959年國慶，北京興建十大建筑，人民大會堂音質(zhì)問題交給了馬大猷先生負責。馬大猷組織北京高校、建筑、廣播系統(tǒng)中的聲學專家進行研究設(shè)計，開創(chuàng)了國內(nèi)建筑聲學的第一篇章。
首先將萬人禮堂的聲學結(jié)構(gòu)分為六個區(qū)域，每個區(qū)域有不同的聲學特性結(jié)構(gòu)，整體組合完成整體的聲學效果，使用礦物面、膠合板等進行聲學結(jié)構(gòu)的計算、實驗測試，并使用了轟動世界的馬大猷首創(chuàng)微穿孔吸音理論，完成萬人禮堂內(nèi)觀眾區(qū)平均聲壓不得低于70分貝、任何座位聲壓差不得超過±3.0分貝，為得到更好的會議語言清晰度，混響時間控制在2～2.3秒。
圖二 萬人禮堂分區(qū)
根據(jù)馬大猷先生的設(shè)計構(gòu)想，人民大會堂先是用一個分散式的聲源，不靠幾個大喇叭擴音，而是把主席臺上的聲源分散到臺下的座位，每兩個座位前置一個揚聲器，聽臺上講話就像對面?zhèn)鱽硪粯��？紤]人民大會堂經(jīng)常舉辦音樂會等大型文藝活動，演出聲音要有一定保真度，靠座位前揚聲器效果不好，于是，設(shè)計了一個半分散式聲源。大會堂主席臺32米寬，左右兩個聲道中間再加一個聲道，使一個聲音疊加一個聲音逐漸遞增，傳播時間控制在120秒內(nèi)，聲音聽起來是連續(xù)的，坐在最后一排的聽眾既聽得清楚，也不會受回聲干擾。
人民大會堂的音質(zhì)設(shè)計效果不僅超過了華沙人民宮，近半個世紀過去，它至今仍經(jīng)得起歷史的考驗：世界上一直沒有比它更大的大會堂，當然，到現(xiàn)在也一直沒有超過它的大會堂音質(zhì)設(shè)計。
當國內(nèi)的大型建筑開始重點要求聲學環(huán)境的設(shè)計和應(yīng)用，在不同的環(huán)境和要求中出現(xiàn)了不同的聲學結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品，從簡單的膠合板、礦物面結(jié)構(gòu)到木質(zhì)吸音板，從軟質(zhì)吸音泡沫到植物纖維等吸音材料及結(jié)構(gòu)，這個時期在材料吸聲量的提高上下了很大的努力，更多為了滿足體育場館中不同的活動需求和廣播需求，在理論和實踐中探索更深的專業(yè)知識，也為聲學專業(yè)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，逐漸形成了聲學的必要性和專業(yè)性。隨著更多功能性建筑的出現(xiàn)，聲學專業(yè)需要深入，提高了混響時間的標準以及聲場均勻度的指標，隨之而來的是增加了擴散的形式和技術(shù)，專業(yè)開始上升高度。而到了國家大劇院時代，建筑聲學環(huán)境已不僅僅是專業(yè)技術(shù)的問題了。
國家大劇院的完美聲學應(yīng)用
圖三 國家大劇院
國家大劇院中的聲學環(huán)境是本建筑的重點，首先“蛋殼”形的外觀中有雨噪的影響，而且頂?shù)男螤畈蝗菀资褂闷桨迨降母袈暎褂脟娡渴降睦w維聲學材料，將只有Rw37的穹頂隔聲提高到Rw47。大劇院內(nèi)的背景噪聲在25分貝左右；大劇院地下錄音棚臨近地鐵需要地面以下的震動隔聲，解決振動噪聲的辦法，是給錄音棚裝一個避振器，于是，設(shè)計師真的讓房子“站”在了彈簧避振器上。將來，當音樂家們走進國家大劇院地下200平方米的錄音棚時可能無法想象，他們正“懸”在400根彈簧上。燕翔教授介紹，清華大學建筑學院建筑物理實驗室承擔了錄音棚彈簧避振的實驗，現(xiàn)在已經(jīng)完工的大劇院錄音棚下，每一根錳鋼彈簧的承載力是1噸左右，設(shè)計壽命是100年。
在大劇院各個廳中使用了不同的聲學結(jié)構(gòu)和材料，并大面積使用MLS、GRG、QRD擴散結(jié)構(gòu)，而音樂廳中的“魅頂”除了為音樂廳增添藝術(shù)氛圍，它更是一個考慮聲學功能的設(shè)計。對于音樂廳來說，第一重要的就是聲音，一切建筑和裝飾設(shè)計都要為聲效服務(wù)。凹凸不平的頂棚，更加有利于聲音的擴散，不規(guī)則圖形的浮雕頂棚，就是一個聲音擴散器，把舞臺上發(fā)出的聲音擴散到觀眾席的每一個角落。
浮雕頂棚只是大劇院聲學“竅門”中的一個，建筑聲學的精巧設(shè)計，處處可見。歌劇院室內(nèi)看上去是橢圓形的，但觀眾眼鏡看到的形狀卻是個“假相”。負責大劇院室內(nèi)音質(zhì)測試的清華大學建筑學院建筑物理實驗室燕翔教授介紹說，從視覺美觀上講，弧形墻面的橢圓劇場，會更加美觀，但圓弧形對于音質(zhì)來說卻是致命的。長方的體型有利于反射聲音，音質(zhì)最好，但看上去又會古板。最后，設(shè)計師使用了一個兩全其美的辦法。
現(xiàn)在，長方形歌劇院墻面被蒙上金屬網(wǎng)，這樣，看上去歌劇院墻面呈圓弧形，但聲音卻能穿過金屬網(wǎng)投射到金屬網(wǎng)背后真正的墻面上�，F(xiàn)場工作人員告訴記者，金屬網(wǎng)與墻面之間還安裝了裝飾燈，燈光映上金屬網(wǎng)后面紅色的墻面，再透過金色的網(wǎng)面，看上去富麗堂皇。小強家庭影院導購網(wǎng)歡迎您！
“也有很多內(nèi)秀。”燕翔教授說。雖然對大劇院的爭論不絕于耳，但幾位參與大劇院工作的工程師都表達了類似的看法：大劇院中很多技術(shù)和設(shè)計理念的創(chuàng)新，將給國內(nèi)今后的建筑帶來啟示。小強家庭影院裝修網(wǎng)歡迎您！
國家大劇院的成功讓人們感受到建筑聲學帶來的視聽享受，可以在地鐵強烈震動旁聆聽美妙的音樂，可以在隔聲觀察窗后聽不見一點會場中的聲音，而這些經(jīng)過嚴謹理論論證和上百次試驗的專業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品，開始在更多的工程上應(yīng)用，各種機房的減震隔聲使用氣墊式減振和彈簧式的彈性減震處理機械引發(fā)的結(jié)構(gòu)共振，同時進行機械的聲源軟性處理。國家會議中心的同聲傳譯室低頻隔聲玻璃的應(yīng)用，也是玻璃隔聲領(lǐng)域的一次突破，低頻隔聲玻璃為實心結(jié)構(gòu)及透明阻尼的特定比例配合，降低了低頻共振特性，密封后隔聲量高達Rw53分貝，相當于24磚墻的隔聲量。
隨著示范性聲學建筑的落成和國內(nèi)文化產(chǎn)業(yè)的大發(fā)展，帶動了各地劇場劇院的開發(fā)建設(shè)，用建筑聲學專業(yè)理論建造完善的聲學環(huán)境，以此為基礎(chǔ)完成各式各樣的演出，不僅如此，在報告廳、會所等聲學環(huán)境指標也得到了質(zhì)的提高和應(yīng)用，民眾也更多的接觸到良好的聲學環(huán)境帶來的體驗和感受，建筑聲學在各個環(huán)境中被重視和應(yīng)用。
聲學在家庭影院中簡單應(yīng)用
自1976年，杜比實驗室發(fā)明了杜比立體聲電影系統(tǒng)，把左、中、右、環(huán)繞四個聲道的信息經(jīng)降噪后按一定方式編制記錄成兩聲道。在播放時再按相反的方式還原成四個聲道（即4－2－4方式），從而實現(xiàn)了多聲道與二聲道的兼容傳輸。杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)在70年代末拍攝的《星球大戰(zhàn)》中，成功地實現(xiàn)了聲音方向與畫面移動的同步，讓觀眾感受到聲音從頭頂呼嘯而過的方位感和現(xiàn)場感，引起了電影界的震動后，音視頻設(shè)備和還原性能和聲場形式不斷提高和豐富，這種沖擊可不可以帶回家呢！1982年杜比就開始與中國電影院進行合作，1998年在上海設(shè)立了代表處，開始在中國提供使用杜比技術(shù)的授權(quán)認證。當前，幾乎每一個生產(chǎn)音視頻產(chǎn)品的中國企業(yè)都在用杜比的技術(shù)，“Dolby”這一商標幾乎標注在中國每一臺音視頻產(chǎn)品上。但這樣的設(shè)備還原性能普遍沒有完全把沖擊帶回家，主要還來自于建筑聲學的滯后，而隨著人們對視聽越來越高的要求，很多工程材料和結(jié)構(gòu)開始被應(yīng)用在家居民用。
發(fā)燒友們開始想到使用建筑聲學來調(diào)節(jié)房間的聲場，早期還主要以吸聲材料為主，使房間內(nèi)的混響時間降低，可以更清晰的聽到設(shè)備所還原和渲染的效果，如礦物棉和穿孔膠合板的配合，或使用木質(zhì)吸音板的鋪裝，效果雖有所提高，但是吸聲量的多少帶來聲音的飽滿與干澀，駐波的產(chǎn)生和處理，擴散如何使用等等一系列問題的困擾，人們逐漸發(fā)現(xiàn)專業(yè)聲學設(shè)計的的重要性；
于是人們提出在家庭影院中作出與專業(yè)院線類似的聲學處理要求，設(shè)備商臨摹影劇院的裝修樣式進行家庭影院環(huán)境的聲學設(shè)計，使用木質(zhì)吸音板、礦物棉和軟包填入到家庭影院中，模擬影劇院中的擴散結(jié)構(gòu)直接放進房間中。但是吸音材料的結(jié)構(gòu)、配合、材質(zhì)都會產(chǎn)生不同的吸音系數(shù)，整體配合上對混響時間有很大的影響，最終并不良好的的體驗結(jié)果被經(jīng)營者和使用者體會到在聲學專業(yè)上的短板。
私人影院聲場調(diào)節(jié)件產(chǎn)生和應(yīng)用
很多聲學設(shè)計師和專業(yè)公司為家庭影院推出了影音室中使用的聲場調(diào)節(jié)件或校音體，主要以單獨的吸音塊、幾何形擴散、MLS擴散和QRD擴散為單品，進行影音室內(nèi)聲場調(diào)節(jié)使用，如果房間平均吸音系數(shù)不足，可以使用單獨吸音塊，并將吸音塊進行“棋盤式”、“條形式”、“補丁式”分布形成擴散，使用吸音板組合幾何形擴散，而在單獨擴散中使用MLS和QRD進行一維或兩維擴散使用，并且可以將MLS擴散組合成吸音體使用，可以調(diào)節(jié)回聲等缺陷，但是在陰角處的駐波形成，因為是簡單單體進行調(diào)節(jié)無法在整體性上完成駐波消減，產(chǎn)生了單體的低頻陷阱產(chǎn)品進行調(diào)節(jié)使用，這些都為家庭影院技術(shù)整體式的發(fā)展帶來了準備和啟示。
在家庭環(huán)境中專業(yè)、環(huán)保和美觀需要有更高的要求，簡單的聲音調(diào)節(jié)形式?jīng)]有更好的完成專業(yè)的聲效和美觀，環(huán)保也需要進一步改善，私人影院聲學整體設(shè)計需要更高的標準和要求。
私人影院高標準在國內(nèi)普及和應(yīng)用
隨著家庭影院技術(shù)在國內(nèi)培訓大量THX聲學工程師，THX的標準被廣泛采用。房間聲學設(shè)計作為家庭影院設(shè)計最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，THX制定了私人影院的8項評價指標：1、Dialog clarity and articuiation對白清晰度和標準度；2、Precise soundlocalization精確的聲音定位；3、Smooth sound movenent平滑的聲像移動；4、Spacious suitound極具空間感的環(huán)繞聲場；5、Smooth tonal balance平衡的音色；6、Tight bass快速緊湊的低頻表現(xiàn)；7、Fuli dynamics寬廣的動態(tài)范圍；8、Every seat a good seat每個位置都是皇帝位；而在這個標準中私人影院的聲學環(huán)境如何來設(shè)計完成，給簡單聲學調(diào)節(jié)件設(shè)置了高要求的門檻，私人影院的聲學設(shè)計需要更專業(yè)的整體設(shè)計和計算，從私人影院的房間選型開始入手，不僅是選擇合適比例的房間形狀、大空間等，同時要考察房間的防水、新風，而影音室的整體背景噪聲應(yīng)低于30分貝，消除聲音的室內(nèi)外干擾，保證背景噪聲對影響主觀感受的早期衰變時間EDT，保證混響時間的完善感受和數(shù)據(jù)，房間從隔聲開始進行設(shè)計施工，從墻面、頂棚以及地面產(chǎn)生的撞擊聲傳聲，門窗產(chǎn)生的空氣聲傳聲以及長振幅的低頻震動、低頻低谷共振和直接的低頻穿透，在施工中避免風口、龍骨和安裝材料的共振，在混響、回聲和駐波中，需要整體的設(shè)計，墻面斜展配合設(shè)計師的幾何形擴散更能體現(xiàn)設(shè)計感和整體美觀，在沒有背景噪聲和共振的影響下，混響時間根據(jù)吸和擴的配合能夠更精準的完成數(shù)據(jù)要求同時帶來更完善的主觀感受，回聲和駐波的處理也變得“圓滑”多樣，而處理方式樣式也同時可以改變了“低頻陷阱”的使用和處理，并將原有的調(diào)節(jié)單品加入其中進行整體的美觀設(shè)計，這樣完成了更高要求和標準的私人影院聲學環(huán)境，家庭影院的環(huán)境裝修轉(zhuǎn)變到了標準化整體聲學解決方案。小強家庭影院裝修網(wǎng)
裝修裝潢的工期、精力、質(zhì)量等因素，更主要是使用者對美觀、環(huán)保以及品質(zhì)的要求給家庭影院聲學環(huán)境發(fā)展樹立了目標，現(xiàn)場施工無法保證施工質(zhì)量和材料加工品質(zhì)，漆面、化學膠不可避免的使用也使得現(xiàn)場施工帶來了不能0污染的缺陷，各種要求和目標需要家庭影院聲學環(huán)境有單獨的認證和標準。
定制聲場要求標準和完成
從傳統(tǒng)家庭影院聲學設(shè)計和施工，到標準化設(shè)計和產(chǎn)品，依靠大量的實際案例，總結(jié)多年的設(shè)計經(jīng)驗，中電聲學設(shè)計中心的私人影院標準化室內(nèi)聲學整體解決方案，提出了更高的專業(yè)標準：1、較好的房間比例和房間位置；2、嚴格的背景噪聲環(huán)境（背景噪聲小于30dB）；3、消除共振的影響（共振聲小于15 dB）；4、滿意的清晰度、豐滿度的混響時間（在0.2-0.4s間）；5、足夠的響度和均勻的聲場（聲場均勻度小于3 dB）；6、專業(yè)基礎(chǔ)上更要有美觀、高效、環(huán)保的高品質(zhì)要求。
根據(jù)北京某案例進行標準完成的實際說明：
一、項目概況：
北京某大型地產(chǎn)老總是音響發(fā)燒友，在自己開發(fā)的高端住宅樓7層有一套住房，要把次臥做成一頂級的影院，（詳見圖1）房間的具體結(jié)構(gòu)長5.6寬4.95米高2.8米，要求電影與HI-FI功能兼顧，同時保證隔聲設(shè)計的效果和環(huán)保達標。
圖1房間隔聲設(shè)計平面圖
二、現(xiàn)場勘察：
經(jīng)過設(shè)計中心聲學工程師與相關(guān)技術(shù)人員現(xiàn)場勘察，提出以下問題：1，影院的強弱電、新風等需在隔音動工前，做基礎(chǔ)布線，2，空調(diào)需要安裝消聲管道并提前布置，3，由于樓上、樓下直接面對的是客廳，左右兩側(cè)是主臥與書房，隔音處理難度很大，需做房中房設(shè)計，并需考慮結(jié)構(gòu)的荷載，4，隔聲和吸聲處理后，會縮小房間的容積。5，空間小，把機柜機身鑲嵌在視聽室外側(cè)墻體上，并在機柜外側(cè)做隔聲設(shè)計。
根據(jù)現(xiàn)場勘查，將數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集表的統(tǒng)計，其中還包含：原結(jié)構(gòu)尺寸、原結(jié)構(gòu)形狀、和各個連接點的形式以及設(shè)備型號、性能、尺寸和要求的風格；
三、房間聲學各項指標設(shè)計：
根據(jù)小空間使用功能要求不同，其聲學指標也不盡相同。針對本項目，設(shè)計中心提出室內(nèi)背景噪聲滿足NR-30曲線要求， 混響時間要求在0.4±0.2S，房間與敏感房間隔音量大于等于RW65dB，消除駐波、共振、顫動回聲、聲染色等聲學缺陷，并進行了模擬數(shù)據(jù)分析，將現(xiàn)場產(chǎn)生聲音缺陷的結(jié)構(gòu)進行分析處理；
四、隔聲設(shè)計
1、普通住宅樓板存在隔聲不良問題
目前的住宅設(shè)計中，樓板采用的做法多是混凝土樓板加抹灰面層。由于混凝土樓板剛性強，減振效果差，因此撞擊聲隔聲很差。撞擊聲隔聲指的是樓板對樓上的腳步聲、孩子的跑跳聲、拖動家具的滑動聲等因撞擊發(fā)聲的隔絕性能。按現(xiàn)行《民用建筑隔聲設(shè)計規(guī)范》GBJ118-1988和《住宅建筑規(guī)范》GB50368-2005（全文強條）“7.1條噪聲與隔聲”規(guī)定，住宅樓板撞擊聲隔聲指標Lpn,w應(yīng)小于等于75dB，而混凝土樓板的Lpn,w都在80dB以上，因此，大多設(shè)計院按混凝土樓板設(shè)計的民用住宅，其樓板隔聲都無法滿足影院的使用。住宅設(shè)計中提高房間隔音量
2.1、浮筑地面隔聲設(shè)計
地面隔聲最有效的方法是“浮筑地面”法，即在結(jié)構(gòu)樓板上鋪一層減振層（一般4-10mm厚），再在上面澆灌混凝土（一般40-80mm，需配筋），形成“三明治”彈性夾心結(jié)構(gòu)。根據(jù)清華大學建筑物理實驗室檢測結(jié)論，減振地墊式的浮筑地面比原混凝土樓板的撞擊聲隔聲量可改善達18-22dB（與地墊的材質(zhì)和彈性有關(guān)），現(xiàn)場實測撞擊聲隔聲量Lpn,w可從80dB降低到56-58dB，大大地降低了樓上的生活噪聲。這種構(gòu)造做法日趨成熟，在北京奧林匹克花園、深圳紅樹西岸、浙江金華天龍置地等房地產(chǎn)項目中均采用了“浮筑地面”構(gòu)造，實測數(shù)據(jù)完全滿足國家標準，隔聲效果非常理想。
另外，在混凝土地面上鋪設(shè)減震木地板，對樓板隔聲也有很大改善。包括實木地板（帶龍骨）和復合地板都有很好的撞擊聲隔聲效果，Lpn,w實測值一般小于70dB，滿足了住宅設(shè)計規(guī)范的要求。根據(jù)清華大學建筑物理實驗室的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)，精裝住宅中采用木地板地面的樓板隔聲投訴很少，說明木地板能夠起到較好的樓板隔聲作用。小強家庭影院導購網(wǎng)歡迎您！
需要注意的是，浮筑地面機構(gòu)，雖提高了地面的隔聲量，但影院內(nèi)的聲音會通過頂面、墻面的振動，傳導到上下多個樓層，因此要做隔聲吊頂和隔聲墻面，即房中房結(jié)構(gòu)。
圖2浮注地面結(jié)構(gòu)圖
2.2、彈性隔聲吊頂設(shè)計
我們采用彈性吊頂，雙結(jié)構(gòu)鋪設(shè)隔音氈9mmFC板，100mm彈性吊桿加木方固定打格，50mm環(huán)保吸音棉填充，滿鋪12厘FC板9FC板，夾6厘進口阻尼氈。為了增加隔聲量，我們設(shè)計了雙層復合結(jié)構(gòu)，中間添加空氣層，在有限的高度內(nèi)做到了最大化的隔聲量設(shè)計。
圖3彈性隔聲吊頂
2.3、復合結(jié)構(gòu)墻體隔聲設(shè)計
為了保證保證65dB的較高隔音量，墻面是極為重要的一環(huán)節(jié)，并有容易漏聲的門窗，門的隔聲量取決于門扇本身的隔聲量及門縫密封程度。普通木門的隔聲量只有12-15dB,如果將門做成多層復合夾層門，中間有50mm巖棉做門扇，這樣門可以提高5-7dB隔聲量。專業(yè)隔音門，鋼制的最高隔聲量可達到45dB以上,但是必須在現(xiàn)場門框要相應(yīng)處理，如果現(xiàn)場制作的木質(zhì)專業(yè)隔音門，雙企口加毛氈密封或用三元乙丙橡膠條密封，我們通過實驗測試可以達到39-41dB的隔音量。由于本項目業(yè)主對隔音要求比較高，我們做了50cm聲閘，來提高入戶門的隔音量，聲閘的第一面墻體我們采用紅磚砌的20cm磚墻，（說明對于大多數(shù)的樓板在做紅磚的時間必須要考慮到的是樓板的荷載，因為本案例是在結(jié)構(gòu)的加強梁上，通過計算荷載可以達到每平米 650 kg），加50cm的空腔，做一道復合結(jié)構(gòu)墻體，從而保證了房間的整體隔音量。詳見圖4
圖4墻體隔聲設(shè)計
![家庭影院設(shè)計要點解析：室內(nèi)聲學吸聲處理的利與弊[完整版]](/uploadfile/2023/0518/20230518093829160.jpg)
