2 研究现状与前沿

　　2. 1 厅堂声学的研究现状与前沿

　　湖北建筑工程培训学校，自从赛宾于上世纪初奠定建筑声学的科学基础以来，经过一个多世纪的研究与探索，室内声学理论已取得长足进步. 波动声学、几何声学与统计声学成为研究室内声场的三大基本方法. 目前的发展趋势是研究一些较为复杂的室内或半室内空间的声场特性，包括耦合空间与半围闭空间、尺度不成比例的空间以及超大体积空间等特殊空间的声场特性等. 研究室内界面声扩散特性及其对声场的影响也成为热点问题. 国际上新近发布了两种测试界面声散射特性的国际标准，推动了对建筑界面声散射特性及其测量方法的较深入的研究[2-4]. 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室建筑声学实验室建立了国内首个符合国际标准的足尺转台测试系统，并探讨了试件形状和边界效应对测试结果的影响，首次获得了MLS 扩散体的散射频率特性.

　　厅堂音质评价也在一些重要方面取得共识，包括优良的音质应当具有足够的响度、在丰满度与明晰度之间取得恰当的平衡、具有一定的空间感( 包括声源的扩展感和音乐的包围感) 等. 一些较为公认的音质客观指标也陆续提出，包括混响时间与早期衰变时间、明晰度( 清晰度) 、侧向声能因子、双耳互相关系数与强度指数等. 在主客观评价指标的相互关系以及音质综合评价方法上也取得重要进展，并注重各地区民族音乐戏曲厅堂音质的研究. 在国家自然科学基金委的支持下，笔者及笔者所在团队自2004 年始，开展了对中国民族音乐乐器声功率及民族音乐厅音质的研究，主要工作包括两部分: 一是对30 多种重要的民族乐器的声功率作了系统测量[5-6]，在此基础上提出新的响度评价指标———Lpf，即乐队齐奏强音标志乐段的平均声压级，并导出其计算公式，这是自我国民族乐器发明8 000 年以来，首次对乐器声功率级进行的科学测定，对民族乐器发声特性的科学测定，是进行民族音乐厅堂音质研究的基础; 二是完成了湖北、陕西、广东、广西等地的汉剧、秦腔、粤剧等传统演出场所的建筑声环境调研，利用现代声环境测试技术和声场三维计算机仿真技术，分析我国传统戏曲演出空间的声环境特性.上述研究对于现代民族音乐戏曲演出厅堂的声环境设计无疑具有借鉴意义和参考价值. 近年来，欧盟发起对古罗马和古希腊剧场声环境的复原和记录工作. 笔者及所在团队开展的中国传统音乐戏曲演出场所的声环境研究是与其相对应的重要工作. 实验室还首次在消声室中较系统地录制了民族音乐干信号，并通过计算机仿真和可听化技术、主观听音评价调研和心理声学试验，首次较系统地探讨了现代民族音乐厅堂的声场参数优选值，为创立民族音乐戏曲厅堂的音质设计理论作出了贡献. 研究成果已应用于指导广州友谊剧院改造以及广东粤剧院等工程设计.

　　过去对于音乐厅、歌剧院、多功能厅等观演和会议建筑的声学设计已有了较多的了解，也总结了较为成熟、系统的经验. 然而对于包括候机室、候车厅、宾馆、体育馆等城市公共建筑的声学要求，尚需要作更多、更深入的专题研究.

　　传统上声学缩尺模型实验技术主要用于声缺陷的判断，湖北建筑工程培训学校，很难准确地预测厅堂音质参数. 笔者及笔者所在研究团队针对声学缩尺模型实验的关键步骤和关键技术开展实验研究，利用现代测试设备和信号处理技术，改进实验方法，提高实验精度，实现了用实时数字录音及信号处理系统记录与分析由电火花发声器产生的超高频信号，并通过设置参考点，以及在缩尺混响室中测试选择缩尺模型对应材料与构造的声学特性，来实现在1 ∶ 10 及1 ∶ 20 缩尺模型中进行声学实验的成套技术，能较准确地预测声场参数，大大提高了声学缩尺模型实验水平. 缩尺模型声场参数测试结果与实际建成后厅堂的测试结果的对比表明，该声学缩尺模型测试技术可在直到1 ∶ 20 的缩尺比情况下较准确地预测声场参数. 该项技术已成功地应用于广州歌剧院、天津文化中心音乐厅及综艺剧院、南山文化中心大剧院、儿童剧院、厦门海峡交流中心音乐厅等重要观演建筑的音质设计，为保证上述厅堂的一流音质奠定了基础.

　　目前，随着绿色建筑运动的发展，节能减排已成为建筑业的必然要求，与绿色建筑相关的改善人居声环境的研究也随之成为建筑声学研究的重要方向. 因此，改善住宅声学质量以及与之相关的住宅声、热、光环境的一体化研究，将是今后的重要研究课题.声场计算机仿真、声学缩尺模型实验以及可听化技术是目前进行建筑声学研究的3 种主要技术. 在计算机仿真方面，已推出若干较成熟的室内声场三维仿真软件，包括ODEON、EASE、CATT、RAYNOSIE 等.为保证厅堂建成后的音质效果，按照国际惯例，对于超过1500 座的重要厅堂，均需进行声学缩尺模型实验. 缩尺模型实验技术日趋成熟; 获取各测点单、双通道脉冲响应以及对脉冲响应进行数字信号处理，进而获得各重要声学参数已不成问题. 但仍需进一步研究解决如何较准确地用模型实验来预测厅堂声学参数的问题，尤其是要在各重要频带上均能得到较准确的实验值仍存在较大困难. 此外，对重要的材料和构件，在高频域寻找与之相对应的适用于模型实验的材料和构件，使之具有与实际材料与构件近似的声学特性( 包括吸声、扩散等特性) ，仍须作大量工作，相应的资料库也有待建立.

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