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目前我國學校的基礎(chǔ)建設(shè)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(shè)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(shè)的學校體育場館都設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計采用網(wǎng)絡音頻傳輸器進行傳輸，在舞臺側(cè)的設(shè)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?，通過控制室的兩臺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(shè)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(shè)計的基本問題是聲學問題，它是在建聲的基礎(chǔ)上完成擴聲聲場的分析與設(shè)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(shè)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(shè)計中力圖把聲干涉減少到小，這是現(xiàn)代擴聲設(shè)計的重點。
體育館吸音改造 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(shè)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(shè)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。 一、多功能體育館的主要特點 與一般“純”體育功能的體育館對比，多功能體育館主要有以下一些特點： 1、通常在場地一側(cè)設(shè)置固定的舞臺，用作會議的講臺及文藝演出活動的表演場地。 2、除在比賽場地安裝體育比賽用照明系統(tǒng)和語言廣播擴聲系統(tǒng)外，還要參照劇場的模式增加設(shè)置舞臺燈光和文藝演出(語言與音樂兼用)的擴聲系統(tǒng)。 3、對建聲設(shè)計的要求應高于"純"體育功能的場館。這是本文討論的主題。 二、 體育館建筑聲學設(shè)計的有關(guān)標準 建設(shè)部近年先后頒發(fā)了JGJ/T131-2012 《體育場館聲學設(shè)計及測量規(guī)程》和JGJ31-2003《體育建筑設(shè)計規(guī)范》兩個文件，其中有關(guān)建聲設(shè)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(shè)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(shè)置吸聲材料或吸聲構(gòu)造。 〔5〕大廳四周的玻璃窗應設(shè)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(shè)置吸聲構(gòu)造，或控制傾斜角度和造型。 近年體育館的建筑造型和結(jié)構(gòu)大量采用暴露網(wǎng)架、不設(shè)吊頂甚至采用透光的屋頂材料，并流行弧形拱頂、圓形墻體和大面積玻璃窗或玻璃幕墻等形式，這都容易造成較嚴重的聲學缺陷。而且建筑聲學的設(shè)計項目往往是在建筑土建設(shè)計、裝飾設(shè)計甚至施工的后期才介入，由于基本的建筑造型方面已難以改變，解決辦法是從聲學裝修結(jié)構(gòu)方面進行調(diào)整和改造。這就大大增加了設(shè)計和施工的難度。 建筑結(jié)構(gòu)造成的常見聲學缺陷如： 1、聲聚焦 聲音在遇到凹的墻面或天花棚頂時將會產(chǎn)生聲聚焦，使某些點或某些區(qū)域的聲壓級遠遠大于其它位置，導致聲場分布很不均勻，出現(xiàn)"聲染色"和"聲反饋嘯叫"等音質(zhì)缺陷。體育館的弧形拱頂和圓形墻體，是典型的容易產(chǎn)生聲聚焦的結(jié)構(gòu)。 2、顫動回聲 在室內(nèi)的一對平行墻之間，一個聲音在兩墻壁間來回反射產(chǎn)生多個重復的聲音，稱為顫動回聲。這在體育館的大面積墻面以及比賽場地周圍的矮墻和看臺欄板等處容易產(chǎn)生。 3、混響時間偏長
體育館吸音改造 膜結(jié)構(gòu)頂棚以其輕質(zhì)、高強度、造型可塑性強等優(yōu)點在高大空間建筑設(shè)計中被廣泛應用，然而該結(jié)構(gòu)由于其自身材質(zhì)的特殊性又對室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計提出了更高的要求。傳統(tǒng)的大空間音質(zhì)設(shè)計以控制全頻混響時間和避免聲缺陷為重點，較低的混響時間及平直的頻率特性有利于擴聲系統(tǒng)的使用。常見的處理方式即在頂面結(jié)合金屬屋面做聲學處理或者大面積懸掛吸聲體，而在膜結(jié)構(gòu)的高大空間中這些方法將受到較大的限制，一方面是基于膜自身的吸聲特性，由于自振頻率較低且面積較大，膜結(jié)構(gòu)低頻吸聲性能較好，同時較大的平均自由程使得空氣吸聲量在總吸聲量中的比例增大，頻率特性在高頻段斜率急劇減小，從而在中低頻段某處出現(xiàn)拐點（“起包”現(xiàn)象）；另一方面，吸聲界面受到限制，在已有膜結(jié)構(gòu)的表面難以懸掛較大的荷載且難以進行聲學處理，若頂棚較高，則平整的膜表面與地面之間容易產(chǎn)生顫動回聲的音質(zhì)缺陷。由此可見，分析已有的膜結(jié)構(gòu)聲學設(shè)計案例并探索其音質(zhì)設(shè)計策略具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 高大空間建筑聲學設(shè)計是當代建筑聲學工程技術(shù)的重要研究方向，文獻[1,2,3,4,5]中闡述了體育館、主題樂園、展廳等不同功能的高大空間聲學設(shè)計方案，這些方案具有一定共性，即頂面往往能夠作為重要的吸聲面且限制較小；而關(guān)于膜結(jié)構(gòu)聲學性能的研究較少，僅有的文獻則更多關(guān)注膜結(jié)構(gòu)的空氣聲隔聲性能[6,7]。本文以某膜結(jié)構(gòu)體育館的聲學改造工程為例，通過分析改造前室內(nèi)聲場的音質(zhì)缺陷，提出合理的建聲和電聲解決方案，采用聲學模擬軟件仿真計算室內(nèi)聲場，并通過現(xiàn)場測量驗證方案的可行性。
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