NGUYÊN LÝ THIẾT KẾ KHÁN PHÒNG

Năng lượng âm thanh trong phòng đi từ nguồn đến tai người nghe bằng hai lộ trình âm trực tiếp và âm phản xạ. Do âm trực tiếp phụ thuộc vào nguồn phát, nên để điều tiết tính chất trường âm trong phòng, người ta thường cố gắng can thiệp vào quá trình hình thành âm phản xạ. Việc hạn chế hay phát huy âm phản xạ sẽ cho một thời gian âm vang thích hợp với tính chất và yêu cầu của phòng.

Ch ng 4:ươ THIẾT KẾ KHÁN PHÒNG • Năng lượng âm thanh trong phòng đi từ nguồn đến tai người nghe bằng hai lộ trình âm trực tiếp và âm phản xạ. Do âm trực tiếp phụ thuộc vào nguồn phát, nên để điều tiết tính chất trường âm trong phòng, người ta thường cố gắng can thiệp vào quá trình hình thành âm phản xạ. Việc hạn chế hay phát huy âm phản xạ sẽ cho một thời gian âm vang thích hợp với tính chất và yêu cầu của phòng. . Việc can thiệp vào âm phản xạ được tiến hành qua sự tổ chức thiết kế nội thất và vật liệu trang âm trong phòng. Thiết kế âm học các phòng thính giả gồm các vấn đề sau đây: 1.Xác đònh thể tích phòng. 2.Xác đònh tỷ lệ kích thước hợp lý về âm học. 3.Thiết kế hình dáng phòng. 4.Thiết kế các chi tiết kiến trúc lớn trong phòng. 5.Đánh giá điều chỉnh thiết kế thông qua các chỉ tiêu âm học. 6.Thiết kế nội thất phòng và chọn vật liệu trang âm 7.Kiểm tra sự xuất hiện của các hiện tượng xấu về âm thanh và đưa ra các giải pháp xử lý. • Thể tích phòng thính giả có ảnh hưởng đến sự phân bố năng lượng âm, tính khuếch tán của trường âm, và đặc biệt đến thời gian âm vang - một chỉ tiêu âm học quan trọng nhất đối với mọi phòng thính giả. Nếu thể tích phòng quá lớn, âm vang sẽ quá dài, Ngược lại, nếu thể tích phòng quá nhỏ, thời gian âm vang của phòng sẽ quá ngắn. Theo yêu cầu âm thanh, có hai quan điểm chọn thể tích phòng khán giả: 1.Xác đònh thể tích phòng theo cường độ âm Đối với phòng yêu cầu độ rõ như giảng đường, phòng họp …, phòng loại này không vượt quá 2800m 3 vẫn nghe tốt. Đối với phòng kòch nói, thường yêu cầu sức chứa không quá 1500 người, thể tích tương đối nhỏ (không nên quá 7500m 3 ). Phòng biểu diễn nhạc giao hưởng, ca vũ, sức chứa có thể lên tới 3000 người, thể tích không vượt quá 20.000m 3 . Phòng đa dụng, thể tích phòng khán giả xét theo tiêu chuẩn biểu diễn. Khi nói chuyện có thể dùng hệ thống tăng âm để thỏa mãn độ rõ. I.XÁC ĐỊNH THỂ TÍCH PHÒNG: • 2.Xác đònh thể tích phòng theo yêu cầu thời gian âm vang hợp lý: Thời gian âm vang dài hay ngắn tỷ lệ thuận với thể tích phòng, tỷ lệ nghòch với tổng lượng hút âm trong phòng. Trong tổng lượng hút âm của phòng, lượng hút âm của người chiếm tỷ lệ lớn. Nếu chỉ tiêu thể tích mỗi chỗ ngồi quá bé khi khán giả ngồi hết ghế, lượng hút âm trong phòng đã đủ lớn, không cần bố trí vật liệu hút âm, thời gian âm vang rất ngắn không đạt yêu cầu. Nếu chỉ tiêu thể tích mỗi chỗ ngồi quá lớn, thời gian âm vang sẽ quá dài, khi đó phải sử dụng nhiều vật liệu hút âm để xử lý, gây tốn kém, đồng thời cũng khó đạt được hiệu quả mong muốn. Do đó chọn chỉ tiêu thể tích phòng hợp lý, đảm bảo thời gian âm vang dài hơn giá trò tối ưu một ít, sau đó dùng vật liệu hút âm để điều chỉnh, như vậy vừa kinh tế, vừa đạt yêu cầu mong muốn. Người ta đưa ra chỉ tiêu thể tích riêng cho mỗi thính giả (M- m 3 /người) đối với các phòng có chức năng khác nhau. Thể tích phòng M = (m 3 /người) Tổng sức chứa Chỉ tiêu thể tích phòng Công dụng của phòng Chỉ tiêu thể tích m 3 /người Tối Đa Phòng nói chuyện, kòch nói Chiếu phim Âm nhạc, ca vũ Đa dụng 3,5 – 4,4 4 – 5 6 – 8 4,5 – 5,5 5 6 8 6 LOẠI PHÒNG v, m 3 /người HƯỚNG DẪN TỐI ĐA Giảng đường. Nhà hát kòch. Ca kòch, âm nhạc phòng. Phòng hoà nhạc. Phòng hoà nhạc có dàn organ. Phòng đa năng. Phòng chiếu bóng. 3 – 4,0 4 – 5,0 4,5 – 5,5 6 – 8,0 6,5 – 9,5 5 – 7,0 3,5 – 5,0 4,5 5,5 6,5 9,0 12,0 8,0 5,5 Thể tích phòng (V, m 3 ) khi đó sẽ xác đònh theo công thức: V = v . N Trong đó: v - chỉ tiêu thể tích riêng, m 3 /người. N – số lượng thính giả. Vì thể tích phòng V = N . S N . H H – chiều cao trung bình phòng thính giả; S N – chỉ tiêu diện tích riêng, m 2 / người, có thể lấy S N = 0,8 m 2 / người Do đó ở giai đoạn thiết kế sơ bộ, chúng ta có thể ước lượng chiều cao của phòng thính giả theo công thức: . .S S ν ν Ν Ν Ν Η = = Ν II.XÁC ĐỊNH TỶ LỆ KÍCH THƯỚC HP LÝ VỀ ÂM HỌC: Không có một hình dạng lý tưởng cho các phòng thính giả. Về sáng tạo kiến trúc – đó là điều đáng mừng vì nó cho phép người thiết kế được hoàn toàn tự do tìm tòi sáng tạo các không gian nội thất phòng thính giả. Về âm học kiến trúc – điều đó không có nghóa là không có những tỷ lệ, hình dạng xấu, bất lợi về âm học, thậm chí có thể đưa đến những hậu quả nghiêm trọng không thể sửa chữa được về chất lượng âm thanh. Tần số dao động riêng của phòng: là tần số cộng hưởng của phòng. Nếu lực kích động có tần số nào đó tác dụng lên hệ dao động, hệ sẽ dao động theo tần số của lực kích động, nếu thôi tác dụng, dao động của hệ lập tức biến đổi từ tần số của lực kích động sang tần số dao động riêng của hệ. Xét với phòng hình hộp không gian ba chiều: chiều dài L, chiều rộng B và chiều cao H, giữa mỗi cặp song song đều xuất hiện sóng đứng: 3 1 2 1 2 3 ; ; 2 2 2 n n n C C C f f f L B H       = = =             Tần số dao động riêng tổng hợp của phòng hình hộp xác đònh bằng công thức: 2 2 2 3 1 2 ( ) 2 n n n C f Hz L B H       = + +  ÷  ÷  ÷       Công thức trên gần đúng cho các phòng có hình dạng bất kỳ 3 4 c f N V C   ≈     Nếu phòng thể tích V (m 3 ), số lượng tần số dao động riêng N của phòng kể từ tần số thấp nhất đến tần số f c nào đó, xác đònh bằng biểu thức: Theo lý thuyết, trường âm trong phòng trong quá trình âm vang, do những dao động còn dư của toàn bộ dao động riêng của phòng hình thành, nhưng thực tế chỉ có những tần số dao động riêng nào của phòng xấp xỉ tần số của nguồn âm mới bò kích động dậy. Âm nhạc và lời nói đều là những âm phức tạp bao gồm rất nhiều tần số khác nhau, muốn đảm bảo tính chất thật của ân thanh, thành phần tần số dao động riêng của phòng phải xấp xỉ bằng thành phần tần số của nguồn âm, khi đó mọi tần số của nguồn âm mới được dao động riêng của phòng hưởng ứng. Cho nên sự phân bố tần số dao động riêng của phòng là cơ sở quan trọng để xác đònh hình dáng phòng. Tần số dao động riêng của phòng, trong phạm vi hẹp có thời gian âm vang (tức là tốc độ tắt dần) xấp xỉ bằng nhau. Không nên thiết kế ba kích thước (cao, rộng, dài) của phòng chênh lệch nhau quá nhiều, cũng không nên bằng nhau, hoặc một kích thước lớn hơn rất nhiều so với hai kích thước kia. Nếu phòng có hai kích thước bằng nhau sẽ tồn tại nhữn cặp tần số dao động riêng bằng nhau, làm giảm khả năng phân bố đều trường âm trong phòng. CÁC TỶ LỆ PHÒNG THƯỜNG GẶP TỶ LỆ H : B : L TÊN GỌI HOẶC TÁC GIẢ 1 : 2 : 3 16 : 3 : 4 hay 1 : 1,88 : 2,5 3 : 5 : 8 hay 1 : 1,67 : 2,67 1 : 1,6 : 2,5 2 : 3 : 5 hay 1 : 1,5 : 2,5 hay 1 : 1,62 : 2,62 (1,236 : 2 : 3,236) 1 : 1,202 : 1,435 1 : 1,404 : 1,863 Tỷ lệ hài hoà V.O Knudsen Tỷ lệ châu Âu J.E.Volkmann P.E.Sabine  Tỷ lệ vàng  R.Lammoral (theo lý thuyết sóng) ( ) ( ) 5 1 : 2: 5 1− + CAO RỘNG DÀI 1,0 1,0 1,0 2,0 2,0 2,5 1,6 3,0 3,0 – 3,5 3,5 – 4,0 2,3 5,0 III. THIẾT KẾ HÌNH DÁNG PHÒNG HP LÝ VỀ ÂM HỌC: 1.Yêu cầu về sóng âm: Xuất phát từ lý thuyết sóng, yêu cầu phòng phải có một phổ tần số riêng đủ dày đặc, cùng dao động và tắc dần với tần số như nhau. Để đạt được yêu cầu này ta phải: 1. Lựa chọn các kích thước của phòng không được là bội số của nhau. 2. Loại trừ hiện tượng sóng đứng, xuất hiện khi phòng có hai bề mặt song song và phản xạ mạnh âm thanh. Hai biện pháp cụ thể vừa nêu có ý nghóa đặc biệt quan trọng đối với các phòng có kích thước nhỏ, như stio âm thanh trong đài phát thanh truyền hình. [...]... âm khuếch tán gần với lý tưởng Phòng hoà nhạc thành phố Freiburg (CHLB Đức) có thể coi là một ví dụ áp dụng phòng 5 vào thực tế, chú ý sự tăng dần chiều sâu của sóng trần về phía tường sau nhằm tạo độ nghiêng lớn dần cho các âm tần số cao phản xạ tới các thính giả ngồi ở cuối phòng IV THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT KIẾN TRÚC LỚN TRONG PHÒNG: Thiết kế các chi tiết kiến trúc lớn trong phòng (như sân khấu, trần... động, nhà thi đấu và một số phòng hoà nhạc), vì vậy kích thước chiều rộng của phòng phải xét tới đặc điểm này, bởi vì sự lan truyền tốt âm trực tiếp có vai trò quan trọng để nâng cao độ rõ và bảo đảm tính trung thực của âm thanh 4 Yêu cầu về thiết kế hình dáng khán phòng: Cần chú ý khi thiết kế các mặt trần và tường vì chúng có thể tạo ra các hiện tượng âm thanh xấu trong phòng như hội tụ âm, tiếng... Dựa vào quan hệ này mà tiêu chuẩn thiết kế của nhiều nước qui đònh chiều dài đảm bảo sự đồng bộ giữa nghe và nhìn yêu cầu chiều dài tối đa của các phòng nghe trực tiếp không nên vượt quá 40 m Tuy nhiên, do phụ thuộc vào tầm nhìn của từng loại hình biểu diễn mà chiều dài tối đa của khán phòng được thu ngắn lại (Phòng hoà nhạc không quá 35m, phòng kòch nói không quá 26m, phòng chiếu phim không nên quá 36m... mạnh Thiết kế mặt cắt khán phòng: Xét về mặt lợi dụng năng lượng âm phản xạ thì dạng trần phẳng của phòng hình hộp chữ nhật chỉ sử dụng được một phần diện tích, nhỏ hơn nhiều so với dạng tần nếp gấp hạ thấp dần độ cao về phía cuối phòng, phát triển hướng nghiên cứu này chúng ta có thể tìm thấy những dạng trần có lợi nhất cho sự phân bố đều năng lượng âm phản xạ tới các chỗ ngồi thính giả Các dạng phòng. .. Ttư500 = K.lgV (giây) K hệ số mục đích sử dụng phòng Phòng biểu diễn ca nhạc: K=0,41 Phòng kòch nói: K= 0,36 Phòng yêu cầu độ rõ: K=0,29 Thời gian âm vang tối ưu của các tần số khác xác đònh thông qua thời gian âm vang tối ưu của tần số 500Hz Ttưf = R Ttư500 Trong đó: R – hệ số hiệu chỉnh xác đònh theo biểu đồ Đối với những công trình thông thường hoặc thiết kế sơ bộ có thể tính thời gian âm vang tối ưu... thuộc vào sự có mặt của khán giả (có mặt 50%, 70% hay 100%, giá trò Atđ khác nhau), có thể thiết kế hoặc lựa chọn ghế phù hợp, có khả năng hút âm tương đương khả năng hút âm của người ngồi trên ghế từ đó xác đònh Atđ của các tần số tính toán Thiết kế hoặc chọn ghế, để có hệ số hút âm của ghế (xem phụ lục trang 355) sau đó tính Atđ của tần số 500Hz với 4 trường hợp có mặt của khán giả: Bảng 5 – 2 Atđ... ổn đònh: 4W = C A Mức năng lượng âm trong phòng, ở giai đoạn ổn đònh không có quan hệ với hình dáng và thể tích phòng Nếu bảo đảm những điều kiện của âm hình học, mức năng lượng âm trong phòng chỉ phụ thuộc vào công suất âm (W) của nguồn âm và tổng lượng hút âm A của phòng, khi đó, nếu giảm tổng lượng hút âm A có thể tăng mức âm ổn đònh trong toàn thể tích phòng 5.Năng lượng âm trong giai đoạn năng... trên sân khấu, để họ có thể nghe được tiếng của mình và của bạn diễn, nhờ đó có thể điều chỉnh âm lượng cho phù hợp với âm vang chung của dàn diễn hay dàn nhạc Thiết kế mặt bằng khán phòng: năm yêu cầu cần phải thoã mãn khi phân tích mặt bằng các phòng: 1.Khoảng cách giữa nguồn âm và người nghe phải nhỏ nhất 2.Góc bao giữa nguồn âm và các chỗ ngồi bên phải nhỏ để xét tới tính đònh hướng của nguồn âm 3.Các... 162-172 V ĐÁNH GIÁ VÀ ĐIỀU CHỈNH THIẾT KẾ THÔNG QUA CÁC CHỈ TIÊU ÂM HỌC: 1 Tổng lượng hút âm trong phòng A (m2) a Hệ số hút âm trung bình α Hệ số hút âm trung bình xác đònh theo thống kê, là giá trò trung bình của n loại vật liệu bề mặt có tính chất vật lý khác nhau, tương ứng với hệ số hút âm α1, α2, α3, … αn α1 + α 2 + α 3 + + α n 1 n α= = ∑α i n n i −1 Thực tế, nếu trong phòng có n bề mặt bằng những... e − CA t 4V 4W − CA t 4W − C4.α S t = e 4V = e V C A Cα S Dễ dàng thấy rằng, nếu các bề mặt trong phòng hoàn toàn phản xạ âm, tức là α = 0 năng lượng âm trong phòng, khi nguồn âm còn tác dụng sẽ tăng vô cùng lớn, khi nguồn âm ngừng tác dụng, năng lượng âm sẽ giữ nguyên lâu vô cùng Điều này phù hợp với phòng kín Nếu năng lượng âm bò hấp thu hoàn toàn, tức là =1 E = E ơ e − CA t 4V 4W − C4.α S t 4W . tích m 3 /người Tối Đa Phòng nói chuyện, kòch nói Chiếu phim Âm nhạc, ca vũ Đa dụng 3,5 – 4, 4 4 – 5 6 – 8 4, 5 – 5,5 5 6 8 6 LOẠI PHÒNG v, m 3 /người HƯỚNG DẪN TỐI ĐA Giảng đường. Nhà hát kòch. Ca. nhạc. Phòng hoà nhạc có dàn organ. Phòng đa năng. Phòng chiếu bóng. 3 – 4, 0 4 – 5,0 4, 5 – 5,5 6 – 8,0 6,5 – 9,5 5 – 7,0 3,5 – 5,0 4, 5 5,5 6,5 9,0 12,0 8,0 5,5 Thể tích phòng (V, m 3 ) khi đó sẽ xác. 2 : 3 16 : 3 : 4 hay 1 : 1,88 : 2,5 3 : 5 : 8 hay 1 : 1,67 : 2,67 1 : 1,6 : 2,5 2 : 3 : 5 hay 1 : 1,5 : 2,5 hay 1 : 1,62 : 2,62 (1,236 : 2 : 3,236) 1 : 1,202 : 1 ,43 5 1 : 1 ,40 4 : 1,863 Tỷ lệ