声线法在剧院建筑声学设计中的应用探讨

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　　摘 要 本文以大型剧院项目建筑升学设计为基础，并对声线法在剧院建筑声学设计中的应用进行了分析。同时，对于观众厅墙面和吊顶形状的二三维声线进行了全面的分析，以此来保证达到优化改善其体型的目的，进而促进在整个观众席区域，都会充满反射声，如此一来，便可以有效避免因为声音聚集而对音质造成的影响。
　　关键词 声线法;剧院建筑;声学设计;应用;缺陷
　　普遍来讲，在建筑声学设计当中，使用最多的一种就是声线法，声学设计主要包含了全面分析观众厅体型的声线，以此来加强提升声学设计的质量;对剧院做出科学合理的模拟计算，可以准确地计算出其室内呼吸量能否满足相关设计要求。
　　1 建筑声学设计的分析
　　观众席内所听到的反射声和直达声在声能随之间的减弱特点以及时间、空间上的实际遍布情况，和剧院的整体音质效果有着密不可分的联系。站在客观角度上分析，可以通过混响时间、声音接收点的反射声系列等，科学合理的判断声能衰减的质量。由于剧院建筑声学设计不仅较为复杂，而且也有着不容易对其进行控制的特点，针对这种情况，想要保证音质参量符合相关标准有着极大的难度，同时客观的音质参量并不能有效地评判出来，最终还是应该通过主观评价，对音质效果的质量进行判断。因此，声学设计的科学性和有效性也有着幸运的成分。在对建筑声学进行设计的过程中，相关工程师应通过基于相似性原理的缩尺模型试验去完成，另外，基于扩散声场理论的混响时间估算公式、以声线追踪法为关键的声场电脑模拟计算等各种设计方式，都可以完成建筑声学设计。
　　观众席区域的吊顶、墙面形状等体型和表面声学性质的科学性，可以在很大程度上保证观众席区域内的声场时间和空间分布得更加均匀，这也便提升了剧院音质效果的更加完善。剧院在实际演出时，观众厅内应杜绝出现平行墙面出现颤动回声以及凹弧形墙面或者吊顶造成局部的声音聚焦等声学漏洞，想要避免上诉问题的发生，应保证直达声和强反射声的声程差不能超过17米[1]。
　　2 剧院建筑声学设计中二维声线的分析
　　相关人员在剖面图纸或者平面图纸上，可以对二维声线进行准确的分析，并且应保证以声线法为前提，将反射到界面上的声线做出科学合理的镜面反射。在对二维声线进行分析的过程中，可以听观众厅的楼座底天花、侧墙等进行全面的分析。科学合理的对剧院顶面的形状进行调整，可以保证吊顶的反射声，遍布观众席的整个区域，同时，对侧墙进行科学合理的调整，可以保证观众席的整个区域遍布来自墙面的反射声，需要注意的是，应保证侧墙调整的科学有效性，尤其是针对舞台口八字形墙体的角度。
　　根据某地区大剧院观众厅吊顶的二维声线分析图可以看出，当对其进行有效的调整之后，可以保证观众厅吊顶的角度和形状更加具有科学合理性，并且吊顶的反射声音也可以达到遍布整个观众席的目的;而楼座底天花的反射声音，仅仅可以投射到观众席的后几排，进而可以补救了吊顶反射声不能达到的缝隙;侧墙的反射声能够将整个池座进行覆盖[2]。
　　3 剧院建筑声学设计中三维声线的分析
　　由于二维声线的分析方式只能在较为普通的剧院的观众厅的平面图纸以及剖面图纸上进行。现阶段，异形曲面在剧院建筑中的应用越来越广泛，比如哈尔滨大剧院、广州歌剧院等，如果在上述剧院中采用较为简单的平面图纸或者剖面图纸，那么便会出现剧院观众厅形状描述不清楚的问题，针对这种情况只能依靠三维模型去完成。再加上二维声线本身有着一定的限制要求，因此，想要保证设计工作更加妥善的完成，相关人员只有依靠三维声线的分析去进行。
　　在哈尔滨大剧院的三维声线分析上可以看出，声学设计师根据实际情况已经提出了多种有效的完善意见，以此来保证其最终的体型能够和声学要求相符合。三维声线分析和二维声线分析相对来讲，三维声线分析有着很多的优势，比如：分析的更加直观、分析结果更加准确、并且分析的范围更大等，尤其是针对侧墙的三维声线分析，能够清晰地看到声线是否能投射到观众席区域内[3]。
　　4 剧院建筑声学设计中声线追踪法
　　通常情况下，声线追踪法为模拟计算软件的重要组成部分。声线追踪法觉着：声源在向四周发射的过程中，会产生大量的声线，在整个空间中，会以声线的形式去对声能进行传播，同时，每根声线所携带的能量是相同的;声场各壁面普遍是平面，但是很多个平面会代替曲面，每次声线和空间界面碰撞的过程中，能量也会随之减弱;当预设阈值高于声线携带的能量时，相关程序會自主的追踪下一条声线，直至声线追踪完毕。除此之外，由于接收点的设定有着一定的要求，一旦声线越过预定的要求，那么计算机会随着声线的能量、方向以及时间等进行记录。以此来得到接收点处的声脉冲相应。
　　在对相关界面散射进行处理的过程中，应将声线追踪法科学合理的应用在界面散射系数d。当声线碰撞到壁面时，程序会主动形成一个随机数r。一旦界面散射系数d高于随机数r，声线则会进行有效的扩散反射处理。但是如果随机数r大于界面散射系数d，相关人员则应按照镜面反射的方式进行处理。声线追踪法不仅计算速度快，而且计算效率也很高，其不仅适用在各种模拟复杂的封闭空间声场，而且也能对空间有声屏障、布置以及界面呼吸声布置不均匀的现象进行深入的分析。
　　在进行模拟计算之后所得出的反射声系列，可以准确判断出其音质是否出现问题，比如声聚焦、声共振等。同时也能准确判断出初始时间间隙tI是否和设计要求相符合。音质参量网格图，不仅能够准确判断出其是否能够满足设计要求，而且也能在很大程度上检测出声线在观众席区域内是否分布的较为均匀、最大值差异和最小值差异是否符合相关要求以及声线的变化是否连续等。
　　5 结束语
　　综上所述，二维声线法和三维声线法能够有效调整剧院观众厅的楼座底天花、吊顶、眺台栏板的形状和角度以及侧墙等。通常情况下，三维声线法应用的更为广泛，其不仅是因为可以更加清楚直观，而且其范围也更加广泛。但是在急性三维声线法时，需要以三维建筑模型为基础，因此，二维声线法在应用的初期应进行科学合理的调整，当三维声线法在观众厅体型定型以后，则会有着更为广泛的应用。声线追踪法作为声场计算机模拟计算中的重要组成部分，其可以估算到更多的音质参量信息以及混响时间。
　　参考文献
　　[1] 余斌.声线法在剧院建筑声学设计中的应用[J].演艺科技，2018，（02）：27-29.
　　[2] 朱相栋.观演建筑声学设计进展研究[D].北京：清华大学，2012.
　　[3] 王峥，陈金京.建筑声学设计中的质量保障措施[J].电声技术，2008，32（12）：16-23.
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