多功能厅舞台灯光音响专项方案.docx

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多功能厅舞台灯光音响专项方案

设

计

方

案

Ⅰ.声学设计说明

一、设计依据及参考

1、《剧场建筑设计规范》（JGJ57－）

2、《电影院建筑设计规范》（JGJ58—）

3、《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》（GB/T50356-）

4、《厅堂混响时间测量规范》（GBJ76-84）

6、《民用建筑隔声设计规范》（GBJ118-88）

7、《建筑内部装修设计防火规范》（GB50222-95）

二、使用功效

多功效厅，其关键功效为召开会议，同时兼顾小型文艺演出及电影。

使用时以电声为主，自然声为辅。

三、设计标准

声学设计应确保厅内含有足够语言清楚度和合适音乐丰满度。

应使多功效厅内声场分布均匀，要求厅堂内任何位置上不得出现声缺点，且不受设备噪声、机房噪声及外界环境噪声干扰。

使得厅堂既音质清楚、丰满，又要在形式上庄重简练。

四、厅堂概况

该多功效厅为矩形平面，固定座椅384座。

台口至观众厅后墙水平距离22.5m；观众厅宽19.8m。

观众厅容积2738.3m3,每座容积7.1座/m3。

镜框式台口宽12m，台口高5m。

观众席距天花平均高度为6.1m。

五、设计目标

（1）混响时间及其频率特征

参考《剧场、电影院和多用途厅堂建筑声学设计规范》（GB/T503356－），确定该多功效厅满场设计混响时间中频为0.9s±10%。

设计厅内混响时间频率特征以下表所表示：

频率

125Hz

250Hz

4000Hz

频率特征比值

1.00～1.35

1.00～1.15

0.90～1.00

0.80～1.00

（2）声场不均匀度

在使用扩声系统情况下，声场不均匀度取决于扩声系统扬声器配置。

本多功效厅声场不均匀度应符合语言和音乐兼用扩声系统一级标准，声场不均匀度满足：

f=1KHz，4KHz，△LP≤±4dB

（3）早期衰变时间

EDT=1.0s±10%

（4）清楚度

D50≥0.5

（5）语言传输指数

STI≥0.65

（6）背景噪声

多功效厅背景噪声应满足NR-30噪声评价曲线要求。

（7）厅内无显著音质缺点，堂内任何位置上不得出现回声、多重回声、颤动回声、声聚焦和共振。

（8）声场计划设计

为了取得期望混响时间，本多功效厅中频需要吸声量约为415㎡。

除了座椅吸声量，确定后墙作为关键吸声面。

两侧墙面采取和装饰设计风格相统一和吸声和扩散相结合结构方法。

可有效预防来自观众厅后墙延时反射声在舞台上形成回声和在观众厅侧墙形成颤动回声。

在前部墙面提供早期反射声，有利于音乐演出。

天花作为关键反射面，经过严格设计，方便为观众提供更多早期反射声，增加语言清楚度和音乐明晰度。

为控制舞台混响时间，并有利于扩声系统设计，同时预防在观众厅后墙和舞台墙面间产生颤动回声，舞台空间将吸声处理。

（9）各界面声学结构计划

1.观众厅天花：

双层12mm厚纸面防潮石膏板；

2.地面：

观众坐席区木地板；

3.观众厅后墙：

强吸声结构，降噪系数约0.75；

4.观众厅侧墙：

吸声和扩散相结合，降噪系数约0.25；

5.舞台：

地面木地板墙面：

强吸声结构，降噪系数约0.75；

6.座椅：

观众厅座椅采取背垫和坐垫软包，其它部分为硬木座椅，座位宽580mm，吸声系数采取设计值，且翻动时无噪声。

7.控制室：

天花：

吸声结构，降噪系数约0.5

墙面：

强吸声结构，降噪系数约0.75

8.音箱桥、音箱室内：

强吸声结构，降噪系数约0.75

8.隔声门

隔声门隔声量≥35dB

10.隔墙

观众厅和控制室隔和周围房间墙体隔声量≥50dB

六、混响时间测算表

V=2738.3m3

构造

面积

125

250

500

舞台木地板

25.9

0.15

3.885

0.12

3.108

0.1

2.59

0.08

2.072

0.08

2.072

0.08

2.072

观察窗

0.18

0.36

0.06

0.12

0.04

0.08

0.03

0.06

0.02

0.04

0.02

0.04

木门

4.8

0.16

0.77

0.15

0.72

0.1

0.48

0.1

0.48

0.1

0.48

0.1

0.48

观众厅后墙

125.7

0.3

37.71

0.6

75.42

0.75

94.275

0.75

94.275

0.75

94.275

0.75

94.275

通风孔、前墙音箱孔、面光孔、耳光孔

光孔

37.1

0.1

3.71

0.15

5.565

0.2

7.42

0.22

8.162

0.25

9.275

0.3

11.13

天花

438.7

0.24

105.288

0.12

52.644

0.05

21.935

0.05

21.935

0.04

17.548

0.04

17.548

观众厅侧墙

326.6

0.2

65.32

0.2

65.32

0.25

81.65

0.25

81.65

0.25

81.65

0.25

81.65

观众席木地板

165.3

0.05

8.265

0.05

8.265

0.05

8.265

0.05

8.265

0.05

8.265

0.05

8.265

台口

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0.55

4/5满场

248.5

0.3

92.10

0.43

132.01

0.44

135.08

0.45

138.15

0.51

156.57

0.5

153.50

1/5空场

1434.6

0.19

14.630

0.31

23.870

0.35

26.950

0.37

28.490

0.39

30.030

0.38

29.260

空气吸收4mv

0.003

8.2149

0.009

24.6447

0.022

60.2426

室内平均吸声系数α

0.244

0.270

0.281

0.286

0.300

0.301

总吸声量A

350.04

388.04

402.73

410.54

430.21

431.22

混响时间T60

1.11

0.99

0.94

0.91

0.83

0.78

七、混响时间频率特征曲线测算：

八、各房间噪声控制标准：

房间/空间

许可噪声标准

观众厅

NR30

舞台机械动作时（观众席第一排）

50dB（A）

门厅

40dB（A）

控制室

NR35

九、多功效厅结构及装修工艺示意图

Ⅱ.扩声及会议系统设计说明

一、声场分析

我们针对具体实际情况，建立了EASE模拟分析，得出了这么结果，结果令人很满意，达成了国家针对多功效厅场所声学一级标准。

多功效厅主扩声采取美国著名品牌EAWMK系列扬声器6只分别进行观众区左中右扩声，其全部是采取一只MK2366U进行近场覆盖；采取6只MK8126U放置于台唇处进行观众区拉声像音箱。

采取2只SB528z作为超低音音箱，实现低频完美表现。

而且用2只VFM129作为舞台流动返听音箱，以实现舞台返听区声音完美覆盖

1、下面是对该剧场观众区EASE分析结果：

分析：

依据以上250HZ-6.3KHz全频带模式总声压级为最小116.81dB；图数据对比剧院扩声国家一级标准大于103db，本方案能够达成要求。

另外，依据以上分析结果，我们建立以下表格进行声场均匀度分析：

频率

最大SPL

最小SPL

平均SPL

不均匀度

250Hz

107.72

106.60

107.19

1.12

500Hz

106.64

104.90

105.67

1.74

1000Hz

104.91

102.99

104.00

1.92

108.25

105.83

107.14

2.42

4000HZ

108.19

104.93

106.59

3.26

6300Hz

109.73

106.15

107.63

3.58

分析：

依据以上数据对比剧场扩声国家一级标准要求1000Hz时小于或等于6dB、4000Hz时小于或等于8dB，均满足要求。

总而言之，在声压级和声场均匀度方面，该系统声场覆盖能够满足设计要求。

语言清楚度计算

EASE语言清楚度计算是基于建声上满足或靠近图中混响时间频响曲线，电声上选择全部扬声器全部处于正常工作状态下采取RASTI法计算得出期望值指数，RASTI法是客观评价厅堂语可懂度快速语言传输指数。

和可懂度相关语言传输质量是依据模拟实际讲话人声学特征测试信号经过房间时调制指数mi降低确定，测试信号由在讲话人位置声源传输到听音者人位置上传声器，此处调制指数是mo，RASTI法是基于满足以下几项要求计算应用：

1、基础上是线性语言传输（无削波等）；2、宽带语言传输（经典值为200Hz—6KHz），因为此方法是以假定基础上是无限制语言谱为基础；3、背景噪声中不包含纯音，在倍频带频谱中，无显著峰或谷；4、背景噪声无脉冲特征；5、混响时间随频率改变不太大时，以上是国家标准GB/74959-1995中厅堂扩声特征测量方法依据，EASERASTI法是基于以上测量方法而得出数据，而且是国际电工委员会IEC和美国电子工业协会（EIA）通用数据标准，这个RASTI指数对于没有受过训练讲演者听众在复杂听音情况下,此指数0.4—0.45为能够，0.45—0.5为好，0.5-0.55为良好，0.55-0.6优良，0.6—0.9为优异。

下图模拟计算数据。

结果各频段平均值为0.695，达成了优异标准，完全能够满足使用者要求

2、观众席语言清楚度计算：

上图语言清楚度模拟计算数据为MAX：

0.747,MIN：

0.626,AVG:

0.695；达成了优异标准。

3、观众席辅音损失度计算：

辅音损失度指数0%—7%很好，7%—11%为良好，11%-15%为能够，15%-18%不良，18%以上不可忍受。

下图模拟计算数数据。

结果各频段平均值为4.01%,达成了很好标准，完全能够满足使用者要求。

上图辅音损失度模拟计算数据为MAX：

5.72%,MIN：

2.97%,AVG:

4.01%；达成了很好标准。

总而言之，根据此次设计，该方案观众席声场完全能够达成多功效厅扩声系统声

学特征指标一级标准。

二、系统设计特点

多功效厅关键作为中型现场演艺演出、并兼顾会议、演出、视频会议等需求，考虑到实际使用需求，在设计上完全是根据多功效厅国家标准中一级标准进行。

系统本着简单智能化、数字化设计要求，在设备选择时应使用含有代表性关键数字产品，使得整个系统融为一体，而真正营造出操作使用方便，性能优异稳定科学音频系统；为达成完美电器指标、参数匹配，各设备间系统兼容性及方便售后维护。

三、设计思想

1、扩声系统功效定位

多功效厅是关键负担会议召开、庆典活动地方。

作为一流水平多功效厅，其含有以下功效：

Ø满足小型音乐类节目标演出要求；

Ø满足庆典活动等举行；

Ø满足语言类节目如小品话剧、会议演讲等要求。

整个主扩声系统是按扩声指标满足并超出、达成GB50371-《厅堂扩声系统设计规范》标准中多功效类扩声系统特征一级指标要求。

2、科学系统理念设计

可靠性、稳定性

音视频系统含有长久稳定工作能力，所选择设备均符合国际质量及可靠性标准。

经济性、实用性

音视频系统必需满足本多功效厅要求系统功效要求和水平，系统含有良好性价比，实用而不夸张、高级而不奢侈。

同时设计必需含有可实现性、操作方便、维护轻易。

优异性、方便性

系统组成应依据使用要求，可很灵活对系统依据不一样用途进行预先设定程序，以方便甲方人员使用。

可扩展性

科学技术及产品是不停发展进步，本音响系统应含有扩展升级功效，可为未来发展预留接口和空间。

一致性

音视频系统必需依据技术指标一致性标准来选定设备，设备档次应保持在同一水平线上，避免设备之间使用上出现瓶颈现象。

3、设计依据

为了多功效厅打造成一流多用途类扩声系统场所，我们设计严格遵照现有资料及标准规范进行设计：

JGJ-57-/J67-《剧场建筑设计规范》

JGJ/T16-92《民用建筑电器设计规范》

GBJ16-92（95年修订）《建筑设计防火规范》

GB/T50314-《智能建筑设计标准》

GB/T50311-《建筑和建筑群综合布线工程设计规范》

GB/T50312-《建筑和建筑群综合布线系统工程验收规范》

GB50259-96《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》

GB50169-92《电气安装工程接地装置施工质量验收规范》

GBJ232《电气装置安装工程施工及验收规范》

GB50300《建筑工程施工质量验收统一标准》

GB50303《建筑电气安装工程施工质量验收规范》

GB50057《建筑物防雷设计规范》

GB/T14549/93电能质量、公用电网谐波

GB50258/96电缆敷设规范

GB50371-《厅堂扩声系统设计规范》

GB4959-95《厅堂扩声特征测量方法》

GBJ76-84《厅堂混响时间测量方法》

GB/T14197-93《声系统设备互连优选配接值》

GB50198《民用闭路监视电视系统工程技术规范》

GB7401《彩色电视图象质量主观评价方法》

JBJ93《工业自动化仪表工程施工技术规范》

GY/T106《有线电视系统技术规范》

GY/T121《有线电视系统测量方法》

GBJ79《工业企业通讯接地设计规范》

GB/T126661/6/90电缆耐燃性考评标准

四、音频系统设计说明

1、音频系统设计依据和标准

为了使设计目标含有可“度量性”，该多功效厅声场建筑环境，节目类型及音源动态参考《厅堂扩声系统声学特征指标》GB50371-多用途类扩声系统设计声学特征指标设计，应该为本多功效厅扩声系统设计选择国家《音乐扩声系统一级声学特征指标》，设计指标以下：

项目

GB50371-音乐扩声类系统一级指标

最大声压级

额定通带内：

大于或等于103dB

传输频率特征

以100～6300Hz平均声压级为0dB，在此频带内许可范围+4～-4dB：

50～100Hz和6300～12500Hz

稳态声场不均匀度

1000Hz时小于或等于6dB；4000Hz时小于或等于8dB

传声增益

125～6300Hz平均值大于或等于-8dB

早后期声能比

500~HZ内1/1倍频带分析值大于或等于+3dB

系统噪声

NR-20

足够声压级

伴随现代音频技术发展和大家听觉鉴赏水平提升，要求系统有足够动态余量，以适应不失真还原大动态节目信号。

设计所选择扬声器功率大，灵敏度高，和之相匹配功率放大器含有足够功率贮备。

良好声场均匀度

设计中所选扬声器显然是依据听众区具体位置和面积，组成“点”声源音箱组，有效降低阵列梳状滤波效应，所选择扬声器全部是恒指向扬声器，有利于语言清晰度提升，听众区全部处于扬声器覆盖范围内，能够预见声场均匀度是良好，而通过计算机模拟运算结果也可证实这一点。

平滑传输频率特征

系统中对每路扬声器全部进行参量均衡调整，使其在指向性控制范围内各频率声束宽度改变很小，没有过激点和陷波点，而且在扩声系统中，每路扬声器全部连接有一台房间均衡器（在DSP数字音频处理系统中），能提供足够手段改善观众区和舞台区耦合空间声场对传输频率特征影响，确保系统传输频率特征平滑。

良好传声增益

系统中扬声器部署合理，关键演出区均在主扩声扬声器覆盖范围外，所选择扬声器采取恒定指向号角，－6dB角外声能衰减快速；另外，选择传声器为心型指向、超心型指向。

所以，系统传声增益要达成设计目标是有保障。

低系统噪声

系统噪声产生及引入，关键跟设备档次和系统配接方法相关。

显而易见,在设计中所选设备均采取了本底噪声较低优质产品，系统采取星型接地。

系统适应性强，方便扩展

经过对设备体系分析,我们认为在设计过程中除对上述客观可测量指标进行关键考虑外，还可从使用角度出发，放宽系统适应性，除能够满足会议扩声要求外，它也能够满足现场演出和播放音乐要求，整个系统有效重放频率宽度为27Hz—20kHz，系统调音台和处理设备，全部保留有足够扩展空间。

可靠性高、技术成熟

系统在设计中，充足考虑扬声器最大声压级、功放功率贮备、扬声器保护、音频处理器处理能力等要素，功放和扬声器单元设计处于最好匹配状态，这种系统整体处理方案，除对音质高保真重放有利外，另一个关键优势就是大大提升了设备可靠性，系统操作管理方便。

2、音频设计方法及设计过程

1）设计方法及声场模拟

仅凭借经验是不能完全正确设计厅堂扩声设计，当然经验能够知道我们进行前期预算，为了满足多种扩声系统指标、研究声场分布情况，确定扬声器系统种类、安装角度、功率和具体安装位置，系统设计时宜使用计算机模拟仿真软件。

模拟仿真时应注意设置软件中建筑声学条件符合实际情况。

针对该多功效厅扩声系统声学特征，依据所现场情况及图纸等多种数据要求进行模拟EASE4.3声学辅助设计软件模拟分析。

使用计算机辅助设计软件EASE4.3（EletroAcousticSimulatorforEngineers）声学特征指标进行辅助设计和计算，使得计算声学特征指标愈加正确。

本设计方案是采取EASE4.3系统软件，并依据《厅堂扩声系统声学特征指标》、《厅堂扩声特征测量方法》标准进行设计、计算，其设计计算结果以声场分布彩色展示图方法给出。

在多功效厅左中右吊挂两只音箱组成音箱组，音箱选择水平60度和垂直60度音箱，两只经过物理方法摆放可组成水平120度，垂直60度音箱组，以满足多功效厅扩声需求。

经过进行EASE模拟，也得到了均匀声场覆盖，同时也验证了设计正确实用性。

多功效厅空场稳态情况下，声压级指标达成国家《音乐扩声系统一级声学特征指标》标准，250z到6300Hz平均声压级为117.98dB,可达成室内多功效厅音乐扩声系统一级声学要求，而且还留有余量，能够完全满足多功效厅应用需求；综上所述，在声压级和声场均匀度方面，该系统声场覆盖能够满足设计要求。

3、设计步骤

声学设计规范中要求观众区音质关键是语言清楚、可懂度高，其次是丰满度，厅内各处要有适宜响度和均匀度，观众区任何位置不得出现回声和声聚焦等声学缺陷，并无来自观众厅内设备、外界环境噪声干扰，这些指标形成室外广场音质设计综合效果。

做了充足了解后，结合建筑体型和电声学特点，从满足使用功效角度出发，精心设计出一套能够符合功效要求、满足声学特征指标要求扩声系统方案。

4、扩声系统声功率计算

多功效厅主扩声系统，参考《厅堂扩声系统设计规范GB50371-》音乐扩声系统一级标准，额定带通范围内：

平均压级≥103dB。

依据点声源法则中平方反比定律，距离每增加一倍声压级衰减6dB，（忽略阵列在一定距离及一定频率上是柱面波衰减，并以此作为余量）以这类推距离音箱20米处要达到演出类扩声系统一级标准≥103dB时，距离音箱1米处要达成最大声压级为123dB，我们采取全频两分频扬声器最大声压级为125dB。

能够符合《厅堂扩声系统设计规范GB50371-》音乐扩声系统一级标准,并含有足够余量。

5、声音清楚度和声反馈控制

影响声音清楚度原因关键由以下三个原因组成：

a、厅内混响；b、厅内环境噪声和信号声压比率；c、多功效厅声学建筑造成频率不均匀。

处理声场均匀度和清楚度问题实际就是扬声器选型和安装问题，怎样在既定建声条件下选择适合音箱和安装位置成了处理这一问题关键。

不管在任何模式时，我们首先要考虑当然是语言清楚度。

在混响时间设计上应综合考虑语言和音乐兼容，依据混响半径公式：

由公式能够看出，增大扬声器指向性因数（Q值），Dm也对应增大，由此直达声声能覆盖距离也得到了增大，远离主扬声器组观众席才能够取得较高语言清楚度。

所以在无法处理不一样使用形式混响时间矛盾时，采取高Q值扬声器能提升语言清楚度。

对于第二个原因，因为我们在此工程中采取是高素质器材，系统能提供足够高信噪比，和较大系统声压贮备，所以完全能压制场内观众噪声。

对于第三个原因，控制扬声器位置，使两组扬声器距离不超出17M而且调整水平角度为90°扬声器绝大部分能量控制在所需范围，充足利用了直达声，避免声反射而影响清楚度。

对于声反馈处理是采取了双层处理措施：

一、在工程调试中经过对系统参数精心调试，如相位、驻波等,这些方面处理适当话筒传声增益自然能得到确保；二、在音频系统设备上各个输出上，在处理器处理上加入了参量均衡，这么两方面相结合，就能使反馈基础上消除。

6、扩声系统设计和设备选型

依据以往工程经验，多功效厅声学设计应包含建声和扩声两方面内容。

前者关键是控制混响时间和音质缺点；后者则要确保厅堂内有足够大声压级、均匀声场分布，和在不一样使用功效时所要求声学效果，二者是相辅相成，只有相互亲密配合，才有可能用最低投资而取得最好艺术和音质效果。

事先，在计算机上建立了和厅堂观众区实体相同产体模型，依据声学特征指标要求，将建筑声学相关特征和电声作为“一体”进行综合设计考虑。

充足考虑直达声和混响声扩散和叠加及声学比，尽可能增大50MS以前声能密度，提供有效混响时间声能量，减弱声反馈、提升清楚度。

按音箱摆位图所表示，突出优特点是：

立体空间听音、声像定位正确、声像移动效果显著、声场十分活跃、可懂度高、动态范围大，是现在本系统中最理想应用。

7、扬声器部署：

●在任何情况下，扬声器部署应该确保全部听众接收到均匀声能即有良好声场均匀度；

●扩声应该得到自然印象（保持声像一致性）。

为了使观众区达成良好声学特征，经过对声线分析及取得扬声器适宜性反复计算，最终确定本扩声系统采取布局方法。

此种布局，经过对不一样扬声器（组）指向特征对观众区覆盖和正确延时设计，既能使观众区上有足够声压级、良好语言清晰度，同时又能满足音乐方向感、空间感、生动感需要，含有声场均匀、空间方向感强、观众听觉和视觉一致、直达声强、清楚度好、语言可懂度高等特点。

8、扬声器系统配置

扬声器系统选型和布局是整个扩声系统设计关键一环，因为声学特征指标中几项关键指标和最终音质效果全部直接和此相

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