音乐录音棚声学设计的新设想——音乐研究所音乐录音棚的声学设计——项端祈吴佩刚(，．)C京市建筑设计院研究所)1984年?月10号收到音乐录音棚声学设计的新设想是：(1)棚的声学条件可随录音工艺和各类音乐的要求而改变；(2)借助于声学屏障，有可能把棚分割成具有不同声学条件的小室(或声部区)；(3)用不规则室形代替矩形平面，这不仅可以提高声扩散，同时又能充分利用使用面积．·本文通过音乐研究所音乐棚的工程实践，证实了实现上述设想的可能性．·概述各种录音工艺和各类音乐都对音乐棚提出各自的声学要求．随着录音技术的发展和人们对音乐欣尝要求的不断提高，音乐棚的类型随之而增多．至今已有自然混响音乐棚、强吸声(即短混响)多声轨音乐棚、多室式音乐棚和活跃度渐变的音乐棚(活跃—)寂静渐变的音乐棚，简称LEDE录音棚)等四类．随着录音工艺的发展，今后还可能要求建立其它声学条件的音乐棚．为了适应录音工艺的发展和录制各类音乐的需要而同时建造各种类型的音乐棚是很不经济和不现实的．对此，设计可变声学条件的音乐棚就成为音乐录音棚建筑设计中的新设想．我们在总结农业电影制片厂多用途音乐棚设计经验‘l’的基础上，设计建造了音乐研究所音乐棚．实现了“一棚多用。的设想，由于它具有很大的适应性．因此，不仅具有很大的经济价值，同时也为录音师研究和建立新的录音工艺创造了便利条件．二、音乐研究所音乐棚的声学设计该棚是一个小型音乐棚，面积为180m2，有效容积1350m，，总表面积766m2．可容纳30名乐师的乐队．为了适应多种录音工艺各自的声学要求，棚内建立了可调混响结构；可调反射面和悬吊各类帐帘、障板的设施；设置了能组合成不同大小和形状的隔离小室．L音乐棚的体形设计棚的体形设计着重要解决声扩散、声强的均匀分布和消除音质缺陷等问题．我们根据下述准则设计了不规则的体形：(1)室形有利于声扩散，消除相互平行的壁面，防止回声和颤动回声等缺陷；(2)扩散体的尺度和形式应使63—8000Hz覆盖频率范围内均有良好的声扩散；(3)节约使用面积，因为矩形平面设置扩散结构通常要占用设计面积6．5g6，最大达21．0g6(根据国内10个音乐棚的统计材料)；(4)平面设计中避免出现锐角或直角，根据试验rZ，结果表明，这些部位声级很高和声场不均．图1，图2和图3分别为根据上述准则设计的音乐棚平、剖面．2．可调混响时间的幅度及其控制为了适应不同录音工艺(或制式)的需要，棚内混响时间应为可变的，可变幅度是根据自然混响(上限值)和强吸声(下限值)条件下录音4卷1期·厂图1音乐研究所音乐棚首层平面(图内符号为声学测点位置)录音棚上郎平面图2音乐录音棚迥廊平面(上部平面)时所需的“最佳。混响时间的差值确定的．不同容积的音乐棚“最佳。混响时间值见表1所示，音研所音乐棚为小型棚，它以强吸声多声轨录音为主．因此确定强吸声时为0．3s，自然应用声学混响时为0．8s，可变幅度在63—8000Hz的覆盖频率范围内保持0．5s，为了达到上述设计值，采用了如下可调吸声结构(或材料)：．27．录音棚纵削面图3音乐录音棚纵剖面表l不同容积音乐棚的“最冒’混响时间(经验值)音乐录音棚类型(按容积分类)自然混响条件下的。最佳。值(s)强吸声多声轨条件下的“最佳”值(s)最大可调幅度(o)大型(2500—4000m3)中型(1500—2400ma)小型(700—1400m3)I．2--I．41．0--!．20．8--i．U0．5—0．60．4—0．50．3—0．40．7—0．80．6—0．?0．5—0．6弱葱。，呈耳刁弧形扩散吊顶图4顶部弧形扩散、吸声吊预构造周墙翻动的可调吸声结构，共32块，92m。；迥廊栏板翻动可调吸声结构，共12块，16心；折叠式声学屏障，共14个，可调面积为?5m2；12mm厚羊毛编织地毯，100m：．总计可调面积为283m2，占总表面积的37：S．棚内固定的吸声构造是配置在顶部弧形扩散体的侧面．其构造见图4，图5为吊顶内景．B—斗3．折叠式声学屏障在多用途音乐录音棚内，声屏障的功能是多方面的，可归纳为如下几点：(”在自然混响条件下录音，声屏障反射的一面可起到加强传声器50m5以内反射声的作用；(2)在强吸声多声轨录音时，声屏障作为4卷1期÷—·1 i喘为人午斗斗传声器的隔离结构(应具有15dB以上的隔离度)；(3)在介于自然混响和强吸声之间的各种录音工艺(或制式)寸，可将屏障组合成不同容量的小室或所需的围护体；(4)由于声屏障除了反射的一面外，另一面为吸声面，它暴露在棚内，可作为空间吸声体，调节棚内混响时间．目前的声屏障均为拚装单元．使用时安装的劳动量很大，而不用时，则需占用较大的堆放面积．此外，经常折卸容易损坏，对此，我们设应用声学计了折叠式多转向的声学屏障，它由五个单元用特殊合页组成，单元体一面吸声，另二面反射，并设有能看到指挥的观察窗．使用时拉出，围成所需要的形式，不用时推人墙内．其构造见图；6所示．图7为声屏障构成隔离小室进行多声轨录音时的情景．4．辅助设施为使音乐棚在使用上有更大的适应性，仅有可调吸声结构和声屏障是不够的．例如要求根据乐器各自的特点分别配置在混响时间略有差别的小室内进行多声轨录音；又如，要求音乐棚有渐变的混响时间，即由活跃区渐变至寂静区(LEDE型音乐录音棚)．前者要求在屏障围成的小室上加盖顶板，以便增加隔离度和改变混响时间；后者应在棚的顶部能吊置反射板(活、跃区)或吸声体(寂静区)．为了上述目的．茌棚顶弧形扩散体与灯光栅间设置了?2个绳孔。相应地在屋架上设导向滑轮，以便悬吊各类声学构件(反射面、吸声体、小室顶盖和帐帘)，满足不同录音工艺(制式)可能提出的各种要，求．图6折叠式声学屏障构造．·29·．声是在风道内分别设置阻性片式消声器(水平风道内)和阻抗复合消声器(垂直通道内)；为了防止气流噪声，主风道内的流速限止在5m／s以内，支管道为3m／s，棚内出风口不大于1．5m／s．组合空调箱的基础隔振采用金属弹簧和橡胶组合的减振器H，，减振器的自振频率九＝3．9Hz，传振系数r＝0．027，通风机与管道的联接均采用帆布软接口。经上述处理后，完全可以控制噪声达到允许的标准．周7折叠式声屏障构成小室进行多声轨录音时的情景(m3$Ⅲm自)三、声学测定和评价、氧噪声控制音乐棚的噪声控制应确保在空调系统运行时，棚内允许噪声级低于25dBA和LL．IRoranekTM推荐的PNC—15噪声评价曲线．为了达到上述设计值，必须使棚的围护结构具有足够的隔声量和降低空调系统的噪声．(1)围护结构的隔声音乐棚的墙体和屋盖分别选用490mm厚砖墙、双面扶灰和200mm厚钢筋混凝土板，追加保温和防水层，它们的隔声量足以防止住宅区(左家庄住宅区)内各类噪声源的干扰．开向监听室(调音室)的门采用复合结构的双层门，并加设“声锁“．这样可以避免过于笨重而难于开启的门扇；棚内的观察窗采用二层6mm玻璃和一层12mm玻璃的密封窗，为了保证窗的隔声效果，改变过去的传统做法——在窗台下设电缆槽，而是绕行进入棚内．(2)空调系统的噪声控制棚内采用LH48型组合空调箱．系统的消在音乐棚施工各阶段和竣工后曾作稳态和瞬态声学测定．现将竣工后的测试结果分述如下：!；置．混响时间的测定结果混响时间是在可调吸声结构处于不同状况下进行的，表2仅列出自然混响状态下(上限值)和强吸声条件下(下限值)的测定结果．由表2可见，棚内最大可调混响为0．48s，各频率(63—8000Hz)的可变量接近相同，达到了设计要求．当音乐棚一瑞调至反射，另一端调至全吸收的条件下，两者混响时间差值为0；15s，而125Hz以下几乎没有差别．监听室(调音室)的混响时间为0．3s(63—8000Hz)．2．声扩散测定方向性扩散的测试方法有几种，我们采用中国科学院声学研究所提出的方法”，即测量表2棚内处于自然混响和强吸声条件下的混响时间条件(代号)倍频程中心频率／(Hz)的混响时间(s)·平均值(3)；C。4．0．830．：50．?40．?40．760．800．760．720．7660．340．270．28，0．270．280．300．270．2，0．28最大可变值0．490．480．460．4y0．480．500．490．《50，48表内测定条件说明：(混响时间测点见平面图)／i．打腊地板，周墙、迥廊栏板反射面暴露，声屏障闭合；6．地面铺地毯，周墙、迥廊栏板吸声面暴露，声学屏障展开．●‘30．4卷1期传声器水平面的方向特性．扩散值刁定义如下：刀＝1一fK／梆．式中： n2为棚内声场的扩散值；fuo为在自由声场的扩散值．!! fn—谎器鬻謌艳M＝1刀口甲／2，c即M等于曲线止(甲)围成的面积除信；厶A／＝1山一MlJ甲／2，r棚内5个测点的扩敌值见表3所示．表3离声源不同距离的扩散值口测定点测点离声源的直线距离(m)频率／(Hz)真／：／1／2A／3M4鸪9．2；．5；．0：3．810．U0．8370．8120．9660．6130．8460．8060．9640．9360．5000．755平均值7．50．8150．792如果将表3内测定值与矩形录音棚相比，就可显示出不规则室形在声扩散方面的优越性．见表4所示．表4不规则室形与矩形棚扩散值的对比音乐棚所在单位音乐棚的室形测点离声源距离。真(m)2000H2扩散仅(J)音乐研究所北京电影厂农业电影厂不规则形矩形，设锯齿形扩散体矩形，设三角形扩散体7．58．39．00．8l：0．67：0．?7(。1．几个测点离声源平均距离．3．声场分布测定由于选用不规则室形和扩散结构，棚内的声场分布均匀：125Hz的不均匀度为±2．5dB；500Hz为±1．9dB，2000Hz为±1．8dB；LD真x——乙mim<6dB．．；4．脉冲声测定为了解在自然混响条件下棚内传声器位置上早期反射声的状况，以及是否存在音质缺陷，图8棚内脉冲声测定结果(频率：2000Hz，时标：120ms)测点位置见平面图进行了脉冲声测定．测定结果见图8．由图可见50ms内有较密集的反射声，初始延迟间隙小于20ms，没有回声和颤动回声．S．声屏障与小室隔离度的测定声屏障的隔离度仅为14．4dB(声源寓屏障4．2m，接收点高1．2m，离屏障0．9m)，当屏障下加设档板(两个轮子间)时为15．3dB．小室之间的隔声量(声级差)可达18．7dB，当加设顶盖时(一面有开口)隔声量可增至23。； dB．基本上可满足多声轨录音时的要求．以上测定结果均为125—4000H2的平均值．氖棚内噪声测定一棚内背景噪声和空调运行时的实测噪声级见表5．表内同时列出了设计的允许标准PNC—15佰．表5棚内实测噪声级项目倍频程中心频率／(Hz)的实测噪声级(dB)LA(dB50背景噪声3312；19空调运行时0lPNC—