随着科学技术的快速发展和人们生活水平的不断提高,大型体育馆的需求日益壮大,人们对大型体育馆的声学设计要求也越来越高。现代大型体育馆不仅要满足其举行体育赛事和训练的基本功能,还必须满足举行大型文艺演出、召开会议等需要,但由于大型体育馆的容积和平均自由程较大,引起混响时间较长,因而容易产生回声、声聚焦、多重回声等音质缺陷,使得音质效果不佳,无法给观众带来满意的视听感受。
为了提高大型体育馆的音质效果,大大缩短混响时间,克服音质缺陷,本文主要从建声设计和扩声设计两方面提出了具体的音响系统设计方案,并基于漯河体育中心原有的建筑结构对其音响系统作了建声改造和扩声设计,音质效果有了大的改进,主要工作和成果如下:
从两个方面论述音响系统的设计:一是建筑声学设计,主要考虑体育馆的建筑结构、体型、吸声材料的选取、布置。它主要解决的是:声场分布的均匀度、各种声学缺陷的避免、整个场馆的混响时间的缩短等问题,从而构造了一个足够清晰度、均匀度和响度的声场环境。二是扩声设计,它以建声设计为基础,通过系统的构成、音响器材的选择、各种音箱的选取、布置,最终使得体育场馆的音响效果达到响度适合、语言清晰和音质优美。只有充分考虑建声设计和扩声设计两个方面,使两者达到合理的统一,才能获得满意的音质效果。
在建声设计方面,主要考虑场馆内的吸声处理,用充分降低馆内混响时间的方法来换取馆内的语言清晰度和避免观众席、比赛场地出现颤动回声、声聚焦等音质缺陷。它的作用就是控制大厅的混响时间和防止可能出现的音质缺陷,保证语言的清晰度。混响时间与房间容积和室内总吸声量有定量关系,还和声源的声压级以及频率特性有关。混响时间长将使语言清晰度降低。由于体育馆的比赛大厅能够吸声处理的地方较少,特别是侧墙,被看台和侧窗占用居多,因此在选取吸声材料、吸声结构时必须要求其有较高的吸声性能。
在扩声设计方面,必须保证音质的方向性和清晰度,它是保证比赛大厅内声场均匀、有足够的声压级、声音清晰的主要因素。它包含3个部分:系统设计的一般要求、系统的设备选型、配置(包括各分系统:语音扩声、演出扩声、广播扩声等)和控制室的声学设计。文中详细介绍了扩声系统技术参数中关于响度和传声增益、稳定性、音质及方向感这四要素对扩声系统的影响。说明一个良好的扩声系统所需要的声场环境,声场覆盖准确,能量集中,减少不必要的反射声;可向覆盖区提供高声压;重放音质优秀;保证语言清晰度。列举了扬声器组合和选用的例子。功率放大器的数量和输出功率应和放音单元相匹配并留有一定动态余量,避免削波,以保护放音单元,另应配置一定的备用单元。其次,功放与音箱之间还要做到阻抗和频率的匹配。在效果评价系统里,最突出的的问题就是混响时间,通常可以用RT60或T60来表示。RT60比较有代表性的测量方法是选取以225Hz、250Hz、500Hz、1kHz、2kHz和4kHz为中心频率的六个频段进行测量,然后取它们的平均值作为该场所的混响时间。
一.现代体育场馆电声系统的主要特征大体可以概括为三个方面:
更加注重场馆观众席和场地的声音效果;
为满足大型体育比赛的开幕式、闭幕式或文艺演出的使用需要,更加注重配备相应的"流动"扩声系统;
电声系统更加注重采用数字化网络传 输与控制系统等。
二.体育场馆电声系统主要包括有
1.满足体育比赛的现场扩 声系统
2.满足开幕式、闭幕式和大型文 艺演出的流动扩声系统
3.满足多级广播(含紧急广播)的自动优先播出系统
4.数字网络化信号传递和控制系统
5.功放及信号传送故障自动检测系统等
三.体育场馆对扩声系统的基本要求
1.体育场馆经常性的使用是体育比赛或群众集会,因而对扩声系统的基求要求是,首先要保证语言扩声的可懂度(或清晰度)。这看似简单在实施中要能真正满足体育场馆观众座席(或大多数观众座席)具有良好的听闻并非易事。
2.体育场馆的使用如果有大型运动 会的开幕式、闭幕式或大型高水平的文艺演出,这时扩声系统配以高质量的"流动系统"与原有的"固定"安装系统联合使用,会效果较佳也是比较经济的方式。
3.现代体育场馆的观众群体有别于传统 的"观众",更多的是支持参赛队的"球迷"拉拉队,体育比赛过程气氛热烈。但是对扩声而言"背景噪声"级增大了且是无规的,在扩声系统设计中应予以充分注意。
四.体育场馆声学特性规范
1.体育馆声学特性规范
《体育馆声学设计及测量规程》由中国建筑科学研究院主编,经建设部批准的全国行业标准,自2001年3月1日起施行。其主要内容包括:总则;建筑声学设计;噪声控制;扩声设计和声学测量等五个部分(详参见JGJ/T131-2000,J42-2000)。
比赛大厅基本分为,综合体育馆比赛大厅;游泳馆比赛大厅和溜冰馆等。
2.体育场的声学特性
体育场声学特性目前国内尚无成文的规范可循。近来世界足联(FIFA)和德国足协(DFB)的有关资料表明,对体育场观众席扩声稳态声压级的要求为105dB左右。
2008北京奥运会对新建或改建体育场馆 主扩声系统的声学特性指标要求;
声压级:正常使用95dB;最大声压级(紧急广播)106dB。
传输频率特性:语言使用100Hz~ 5KHz ±5dB;
音乐使用100Hz~15KHz ±5dB。
语言清晰度:快速语言传递指数RASTI≥0.5。
需要指出的是虽然体育场是非封闭空间,在扩声设计中也不能简单地以自由声场来对待这是非常重要的。大多体育场观众席上方多带有"挑棚"存在声反射,一个典型的可容纳几万人座席的体育场空场混响时间会长达5秒左右,满场带观众时的混响时 间也会有3秒左右。因而,在扩声系统设计时要予以充分的注意。
五.扩声声场控制是扩声系统设计的根本
扩声属于应用声学的范畴,无论 是室内或是室外扩声都不能脱离使用扩声所处的声学环境(或声场)。扩声的最终效果是建声与电声综合效果的体现,所以扩声系统设计的基本问题是声学问题,它是在建声的基础上完成扩声声场的分析与设计计算工作。
如果从扩声系统声学特性指标来测评一个扩声声场,主要有最大声压级、传输频率特性、声场不均匀度和传声增益等。如果从听感来评价一个扩声声场,主要有语言清晰度和音乐的明晰度以及声音"诸多属性"重放的音质效果等。
无论是室内或是室外扩声其扩声声场都或 多或少存在有声干涉,或许这是不可避免的。扩声声场声干涉的存在,会影响到扩声的语言清晰度和音乐的明晰度,有损于扩声重放的音质效果。现代扩声设计已不在"满足"于一般意义上的扩声声压级和声 场不均匀度,而十分注重扩声声场的声干涉问题,在设计中力图把声干涉减少到最小,这是现代扩声设计的重点。
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