演播室声音环境改造对混响时间的影响

2024-01-09闫子熙

电视技术 2023年11期

闫子熙

（河北省广播电视科学技术研究所，河北石家庄 050011）

1 概述

为满足广播频率工作需要，河北广播电视台技术部门在台内建设了一个小型演播室，用于广播频率组节目的录制。演播室由原台内一楼的阅览室改造而成，原房间尺寸为15 m×8.4 m×4.1 m，面积约126 m2，体积约517 m3。房间四面为加气砖实心墙，三面墙与走廊相连。

该演播室建设在功能上要满足节目的录制需求，在声学上要满足节目录制活动的声音清晰度，因而混响时间、声场扩散度等指标尤为重要[1]。本文总结演播室装修设计经验，分享声学施工、测试等环节的相关措施。

2 混响时间的测量方法

2.1 混响时间的概念

混响指的是室内的声波碰到墙壁、地面、顶面产生的反射现象。这种反射是往返多次的。如果这些反射声音在第一次被听到50 ms 后仍多次反射继续发生，直到一段时间后衰减消失，听起来余音不绝，这种现象称为混响。

混响时间指的是当声源停止发声后，残余的声音能量密度下降到原来的百万分之一所需要的时间，也就是室内声音能量密度衰减60 dB 所需要的时间，计算公式为

式中：T60是混响时间（单位：s），V是室内的容积（单位：m3），S是室内的总表面积（单位：m2），是室内所有表面材料的平均吸声系数，m为空气中声波的衰减系数。从式（1）可以看出，房间的长、宽、高确定后，吸声系数越大，混响时间越小。

2.2 混响时间测量方法

混响时间的测量主要有脉冲响应积分法和声源切断法两种。

本文采用声源切断法进行测量。声源切断法是最常见的测量方法，较为方便。测量时，在室内建立一个稳定、持续的声源，间歇性地停止声源，使用声级计记录声压级衰变曲线，通过曲线计算混响时间[2]。测量方法及注意事项如下。

第一，在演播室（原阅览室）空场环境中，测量频率范围内，声源位置上脉冲峰值声压级应至少比背景噪声高25 dB[3]。

第二，本演播室主要用于节目录制，按照《室内混响时间测量规范》（GB/T 50076—2013）[4]推荐，声源应放置于房间一个顶角，距离3 个界面大约0.5 m 位置。

第三，为保证测量数据的准确性，至少应采用以下频率作为测量的中心频率：125 Hz、250 Hz、500 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz 及4 000 Hz。

第四，测试点均匀分布在演播室内，每个频率测量不少于9 个点位。

为保证房间声场的充分激励，每次测试声源启用初始延放4 s 以上。

3 演播室声音环境改造

3.1 原阅览室环境

原阅览室地面铺设了加厚聚丙烯腈纤维地毯，顶部做了铝单板吊顶，四面立面墙做了轻钢龙骨石膏板隔墙。此外，室内三面墙摆设有书架、书籍和装饰等物品，大厅摆放了阅读桌椅等家具，房间声学处理较为简单[5]。

3.2 改造后的演播室环境

演播室建设时，将原阅览室进行整体拆除，在拆除后的基础上对立面墙、顶部、地面及门窗进行了改造。改造具体情况如下。

3.2.1 立面墙改造

演播室四面立面墙在原有实心墙的基础上增加了隔声层和吸声层。隔声层主要阻隔外部噪声传入演播室内，吸声层主要满足演播室内声学要求。

隔声层采用了C100 的轻钢龙骨和双面石膏板墙（厚度分别为12 mm 和9.5 mm）搭建隔声层框架，在双层石膏板墙内填充了厚度为80 mm，密度为80 kg·m-3的岩棉，填充高度从地板至楼底板，用作隔声层。

吸声层也采用C100 的轻钢龙骨搭建框架，框架内填充了厚度为50 mm，密度为32 kg·m-3的玻璃棉板。面板外层敷设了12 mm 厚、35 mm 宽的阻燃板条。阻燃板条搭建成横向400 mm 安装，竖向600 mm 安装的网状结构。最后在阻燃板外层安装了9 mm 厚的聚氨酯吸音板。隔声层和吸声层建设完成后，墙面整体厚度增加了约40 cm。

演播室与导控室中间还安装了观察窗。观察窗（长3.54 m，高1.35 m）采用了两层中空钢化玻璃，厚度分别为8 mm 和10 mm，演播室方向8 mm 厚钢化玻璃上侧倾斜演播室方向10°安装。双层玻璃有效地阻隔了导控室中的设备噪声传入演播室。

此外，在建设过程中，技术人员还对演播室与外面走廊相通的墙缝、消防管道、出风口及排烟孔等与外界相通的地方做好密封，防止外界噪音传入影响声学效果[6]。

3.2.2 天花板改造

演播室上层为台内会议室，会议室与演播室间楼板为9.5 mm 厚钢筋混凝土。为做好演播室声学效果，演播室顶面做了吸音处理。吸音层（贴顶安装）采用CS60 主龙骨和敷面龙骨作为吸音框架，框架内填充了50 mm 厚，密度为32 kg·m-3的玻璃棉，玻璃棉下面增加了9 mm 厚的FC 冲孔板，冲孔直径10.7 mm，冲孔率18.5%，冲孔板背后留黑色吸音棉毡。此外，影响屋顶吸音层设计的另外一个因素是演播室专业灯光，因为灯光设备的安装高度直接影响着节目拍摄效果。综合考量，在演播室整体高度仅有4.1 m 的情况下，顶部吸音做了2 层结构，厚度大约25 mm。

3.2.3 门窗改造

演播室的隔声门门扇均采用中间填充特殊吸音棉的复合构造钢质门，隔声量52 dB。门缝与门框之间的接合部分采用T 型双层密封条。门框与墙洞之间的缝隙充满发泡剂，防止漏音。

3.2.4 地面改造

演播室的地面部分设计为拍摄区和舞台区两部分，面积大约各占1/2。拍摄区采用水泥自流平面和2.0 mm 厚的PVC 地胶，方便摄像机机位的移动和拍摄。舞台区采用了40 mm×40 mm×3 mm 镀锌方管架空，基层面使用15 mm 厚的阻燃板。阻燃板上面增加了12 mm 厚的装饰木地板。

4 混响时间测量比较

演播室施工前和完成后，技术人员对房间进行了声学测试。测试过程采用丹麦B&K 公司的仪器，主要包括2250 声级计（配7228 建筑噪声软件）、立体声源（配4292L 全向声源和2734A 功放）。测试过程及结果如下。

4.1 原阅览室声学测试

按照测试方法要求，本次测试声源位置的声压级比背景噪声高大约45 dB，声源摆放在房间的东北角，距离3 个界面大约0.5 m。为保证测量数据的准确性，原阅览室和演播室均采用了100 Hz、125 Hz、160 Hz、200 Hz、250 Hz、315 Hz、400 Hz、500 Hz、630 Hz、800 Hz、1 000 Hz、1 250 Hz、1 600 Hz、2 000 Hz、3 150 Hz、4 000 Hz、5 000 Hz 作为测量的中心频率，每次测试选择16 个测试点进行测量，如图1 所示，S 为声源，P 为测量点位置。每次声源播放3 组粉红噪声，每次噪声延放4 s。经测试，原阅览室平均混响时间为2.0 s 左右，呈现明显下降趋势。