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體育館吸音改造 體育館舉辦各類文藝晚會、會議、體育比賽時，擴聲系統(tǒng)信號需從舞臺傳輸?shù)娇刂剖遥乃囇莩鑫枧_的音源比較多，比如：架子鼓、吉他、貝斯、電子琴、鋼琴、小提琴等樂器，這些音源要傳輸?shù)娇刂剖遥仨毭柯藩毩⑼ㄟ^信號電纜傳輸?shù)娇刂剖艺{(diào)音臺，模擬傳輸方式會產(chǎn)生信號干擾、信號衰減、信號損耗等問題，因為傳輸距離比較遠，音頻信號質(zhì)量必然受損。這里我們設計采用網(wǎng)絡音頻傳輸器進行傳輸，在舞臺側(cè)的設備機房放置一臺16路模擬音頻輸入的網(wǎng)絡音頻傳輸器，通過一條網(wǎng)線就能將16路音頻信號無損的傳輸?shù)綄γ娴目刂剖遥ㄟ^控制室的兩臺8進8出的網(wǎng)絡音頻傳輸器轉(zhuǎn)換成模擬音頻信號輸出到調(diào)音臺。調(diào)音臺進行增益、處理、分配后輸出給到一臺8進8出的網(wǎng)絡音頻傳輸器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字音頻信號并經(jīng)過網(wǎng)絡音頻處理器處理過后通過網(wǎng)線傳輸給到每只網(wǎng)絡有源音箱。傳輸及處理都是在網(wǎng)絡上進行，避免了音質(zhì)劣化。 　　五、擴聲聲場控制是擴聲系統(tǒng)設計的根本 　　擴聲屬于應用聲學的范疇，無論是室內(nèi)或是室外擴聲都不能脫離使用擴聲所處的聲學環(huán)境(或聲場)。擴聲的終效果是建聲與電聲綜合效果的體現(xiàn)，所以擴聲系統(tǒng)設計的基本問題是聲學問題，它是在建聲的基礎上完成擴聲聲場的分析與設計計算工作。 　　如果從擴聲系統(tǒng)聲學特性指標來測評一個擴聲聲場，主要有大聲壓級、傳輸頻率特性、聲場不均勻度和傳聲增益等。如果從聽感來評價一個擴聲聲場，主要有語言清晰度和音樂的明晰度以及聲音"諸多屬性"重放的音質(zhì)效果等。 　　無論是室內(nèi)或是室外擴聲其擴聲聲場都或多或少存在有聲干涉，或許這是不可避免的。擴聲聲場聲干涉的存在，會影響到擴聲的語言清晰度和音樂的明晰度，有損于擴聲重放的音質(zhì)效果。現(xiàn)代擴聲設計已不在"滿足"于一般意義上的擴聲聲壓級和聲場不均勻度，而十分注重擴聲聲場的聲干涉問題，在設計中力圖把聲干涉減少到小，這是現(xiàn)代擴聲設計的重點。 目前我國學校的基礎建設正在大力發(fā)展，在硬件配套上面也在逐步完善，而體育場館是每個學校必須建設的項目，既豐富了學生的課外活動生活，又鍛煉了體質(zhì)，還在文化娛樂方面提高了學校的教學質(zhì)量。當今建設的學校體育場館都設計了舞臺，比如籃球館、羽毛球館或者是綜合體育館等，在館內(nèi)一側(cè)設計了100-200m的室內(nèi)舞臺，體育館即可作為體育鍛煉的場地，又可作為舉辦一些文藝匯演的場地，可以容納整個學校的學生、老師參與演出。這對體育館的裝修方面、擴聲方面、燈光照明方面、通風方面及建聲方面提出了新的要求。本文主要從建聲、擴聲方面為學校的體育場館提供一套體育場館擴聲系統(tǒng)解決方案 。體育館吸音改造 　　一個體育場館要有好的聲場必須有的建聲方面的設計，由于體育場館的建聲不好，那么再好的擴聲系統(tǒng)都不可能有好的演出效果，混響時間長，聲音出來就會渾濁不清，所以必須在建筑、裝修方法想辦法去除混響。體育場館的地面、墻壁、玻璃、天花等地方都需要添加吸音體，把原來聲音反射較為強烈的地方加入吸音和隔音效果的材料，不讓聲音過多的反射。還有就是噪音的問題，比如室內(nèi)的排風扇、空調(diào)、電機等可能產(chǎn)生噪聲的設備需要隔音，靠近馬路的體育場館要考慮室外噪音的影響，需要用隔音玻璃或隔斷來阻止室外噪音，靠近居民區(qū)的體育場館也要考慮采用隔音來防止聲音擾民。 　　體育場館舉辦一些大型的表演活動，或者是全校的一些會議、講座、體育比賽等，這就需要一套功能齊全的擴聲系統(tǒng)，可以采用模擬的一些設備搭配使用，但功能及可擴展性不強，而且由于場地改造布線方面限制，功能上滿足不了演藝擴聲的要求。 體育館吸音改造 體育館聲學缺陷分析 2.1 改造項目概況 該體育館為矩形平面，長約87m，寬約52m，屋面中部為凹曲面穹頂，屋面兩側(cè)均為膜結(jié)構(gòu)，室內(nèi)總體積約54700m3， 容座2333座。該體育中心主要功能是用于學生平時體育鍛煉，但需兼顧會議及文藝活動的功能需要（圖1）。 應使用方要求，我方對該體育中心室內(nèi)音質(zhì)進行現(xiàn)場主觀試聽與測試，室內(nèi)墻面雖采用了較大面積的吸聲材料，但由于未根據(jù)體型特點及膜結(jié)構(gòu)特性進行針對性設計，導致室內(nèi)聲場分布不均勻，音質(zhì)效果較差。擴聲系統(tǒng)布局不合理，不僅未能減弱音質(zhì)缺陷的不利影響，反而進一步加劇了聲缺陷的程度。 2.2 聲學改造目標 根據(jù)現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)并結(jié)合主觀感受可知改造方案應重點解決下列幾個問題。 (1)改善混響時間頻率特性，解決“起包”現(xiàn)象。根據(jù)混響時間測量結(jié)果可知，改造前該體育館空場混響時間f=1000Hz時為4.1s，且在此頻率位置曲線出現(xiàn)峰值。空場各頻段混響時間實測值詳見表1。 (2)凹曲面穹形頂棚存在聲聚焦現(xiàn)象[1415]。由于原有凹曲面頂棚未考慮吸聲和擴散處理，聲線聚焦位置恰在人耳高度附近。根據(jù)實測結(jié)果可知，在無指向性聲源作用下，聚焦點位置的平均聲壓級（線性計權(quán)）比其他位置高2.5d B。體育館吸音改造 和一般劇場、音樂廳、會議廳等廳堂相比，體育館能做吸聲處理的表面積比較少，所以混響時間普遍偏長。 目前，從國內(nèi)到國外，不論是新建館還是舊館改造普遍都設計成" 多功能"的模式。不僅具備體育訓練和比賽的功能，還承擔集會、展覽、慶典、文藝演出甚至放電影等多樣功能。據(jù)資料介紹，美國舊金山某體育設施的使用比率 中 體育比賽占51.7% 音樂會占19.4% 馬戲、冰上舞蹈占7.1% 展覽及其它活動占21.8%。澳大利亞墨爾本某體育館，音樂演出占50%左右。這是體育產(chǎn)業(yè)化、社會化帶來的發(fā)展動向。 二、 體育館建筑聲學設計的有關標準 　　 建設部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2012 《體育場館聲學設計及測量規(guī)程》和JGJ31-2003《體育建筑設計規(guī)范》兩個文件，其中有關建聲設計的指標及要求有以下幾點： 　　〔1〕體育館建筑聲學條件應以保證語言清晰為主。 　　〔2〕不得產(chǎn)生明顯的聲聚焦、回聲、顫動回聲等音質(zhì)缺陷。 　　〔3〕中小型體育館混響時間在500-1000Hz范圍內(nèi)宜設置:1.3-1.5s。 　　 各頻率混響時間相對于500-1000Hz混響時間的比值： 　　 頻率〔Hz〕 125 250 2000 4000 比值 1.0-1.3 1.0-1.1 0.9-1.0 0.8-0.9 　 　 　　〔4〕大廳上空應設置吸聲材料或吸聲構(gòu)造。 　　〔5〕大廳四周的玻璃窗應設有吸聲效果的窗簾。 　　〔6〕大面積墻面應做吸聲處理。 　　〔7〕比賽場地周圍的矮墻、看臺欄板宜設置吸聲構(gòu)造，或控制傾斜角度和造型。體育館吸音改造 體育館聲學改造策略 由上述分析可知，該體育館改造的難點在于頂面膜結(jié)構(gòu)面積較大，常見的大空間聲學處理方式難以適用，同時在不破壞原有結(jié)構(gòu)的條件下，需精準而又針對性地解決存在的若干聲學問題。對此，在保證聲學效果同時兼顧裝飾、經(jīng)濟性的前提下，我們針對性地提出了相應的解決方案（圖2）。 改善頻率特性（“起包”）可結(jié)合聲聚焦問題一并考慮。由于需選擇性地降低某些頻率的混響時間。同時盡可能中低頻聚焦產(chǎn)生的不良影響，因此我們對于材料吸聲特性的選擇及吊掛形式提出了相應的要求。具體措施如下：在保持原有膜結(jié)構(gòu)的情況下將局部凹曲面吊頂拆除，并按階梯狀懸掛平板空間吸聲體，空間吸聲體單元厚10 0 m m，平面投影尺寸為112 5m m×620 m m。單元之間采用30×30×2.5鍍鋅角鋼固定，并采用φ6鍍鋅鋼絲繩固定于網(wǎng)架下弦桿上（圖3）。 空間吸聲體中棉的特性及整體制作工藝對于其聲學性能具有關鍵性作用，為了保證吸聲體能夠針對性地解決該體育館的問題，在確定材料各項參數(shù)后由專業(yè)的檢測機構(gòu)在混響室中測量吸聲體單元的吸聲系數(shù)，并以此修正計算結(jié)果。吸聲體混響室各頻段吸聲系數(shù)實測值參看表2。由此可知，500Hz吸聲系數(shù)高達2.081000Hz吸聲系數(shù)高達1.71，低頻和高頻吸聲系數(shù)相對較低，可見該吸聲體吸聲頻率特性可選擇性大幅度降低某些頻率的混響時間，完全適合該體育館的聲學要求。 對于體育館內(nèi)其他可能造成顫動回聲的平行界面則做了針對性處理，如將原有貴賓包廂玻璃窗拆除同時后墻面作吸聲處理。為了和其他界面裝飾效果保持統(tǒng)一，改造的后墻面采用槽木吸聲板，正面開槽，槽寬4mm，條面寬28mm；背面開孔，孔徑10mm，孔距沿長邊方向16mm，沿短邊方向32mm；板后空腔100mm，內(nèi)填50mm厚32kg/m3玻璃棉；原有窗簾拆除，采用200%打折密度較高吸聲性能較好的天鵝絨窗簾，同時將玻璃墻面上方的玻璃擋板拆除，進一步降低顫動回聲的不利影響。 重新調(diào)整擴聲揚聲器的定位及輻射角度。利用原有燈光吊桿吊掛9只箱式點聲源揚聲器，合理選擇揚聲器的指向性[8910111213]，避免直達聲能在凹曲面頂棚下方匯聚，確保直達聲可均勻覆蓋比賽場地和觀眾席，揚聲器定位及指向性參看圖4。 4 計算機聲學仿真計算 為了驗證和預測該改造方案的實際效果，采用Raynoise聲場模擬軟件對音質(zhì)客觀參量進行仿真計算。將原體育館室內(nèi)空間做簡化處理，建立三維仿真模型，根據(jù)混響時間計算結(jié)果定義室內(nèi)各界面吸聲系數(shù)和散射系數(shù)。仿真聲源為距地1.5m高無指向性點聲源，聽音面包含比賽區(qū)域和觀眾區(qū)域，距地1.2m高。 圖5和圖6分別為改造前和改造后聽音面中頻1000Hz混響時間模擬云圖。圖7和圖8分別為改造前和改造后聽音面中頻1000Hz清晰度D50模擬云圖。對比圖5和圖6可知，經(jīng)過聲學改造后，原本“起包”頻率混響時間明顯降低，1000Hz模擬混響時間平均值小于2.4s；對比圖7和圖8可知，在改造前較大面積區(qū)域1000Hz語言清晰度D50均小于30%，在改造后1000Hz語言清晰度得到顯著改善，聽音面D50平均值>45%。體育館吸音改造 體育場館的雛形可以追溯到希臘羅馬時期，現(xiàn)代體育場館融合了建筑、結(jié)構(gòu)、機械、電子、材料等專業(yè)技術，并且隨著時代的發(fā)展以及使用的需求，不斷的有新技術應用其中。體育場館作為目前規(guī)模 的公共建筑之一，對各專業(yè)的技術水平以及要求提出了更多的挑戰(zhàn)。體育場館在滿足大型比賽賽事的同時，還會舉辦大型演出等活動，隨之而來的聲學的問題愈加突顯。 體育館噪音解決方案 體育場館一般體型巨大，除專業(yè)的場館以外，為了增加利用率和市場開發(fā)效果，越來越多的體育館呈現(xiàn)多功能化，對聲學要求也越來越高。 如比賽功能，由于有現(xiàn)場解說、廣播的需求，體育館需要適當?shù)幕祉憰r間和良好的語言清晰度;而演出功能時需要更短的混響時間和良好的聲場分布，并且嚴格避免各類聲缺陷。 新建體育館項目的聲學設計和顧問；也承擔過因為聲學問題而不得不開展的改造工程，這時候，必須將聲學測量、技術方案設計、聲學構(gòu)件的加工安裝全程執(zhí)行。 IACC經(jīng)過軟件模擬預測的方式為體育館建筑提供準確的聲學分析，在設計階段模擬和預測音質(zhì)效果的優(yōu)劣，并分析各類聲缺陷存在的可能性，從而為建筑設計和室內(nèi)裝飾設計提供方案優(yōu)化的建議，將問題解決在設計階段。 大跨度、輕質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)屋面的體育較為常見，雨水沖擊噪聲問題卻在設計和建設過程往往被忽視。經(jīng)IACC的測量普通的輕質(zhì)金屬屋面中雨天氣在場館內(nèi)產(chǎn)生的噪音可以達到72dBA，大到暴雨的天氣場館內(nèi)產(chǎn)生的噪聲污染水平甚至達到80dBA以上。這種天氣條件下體育館完全無法使用。為此，聲學設計與鋼結(jié)構(gòu)等專業(yè)協(xié)調(diào)，充分考慮造價、載荷、保溫等方面的問題，解決屋面雨水沖擊噪聲非常必要。