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    維也納聲學技術——教堂的聲學設計

    文章來源:admin    時間:2023-03-23

      

    一、教堂的聲學環境概述

    教堂是基督教的舉行禮拜和重要宗教儀式場所,教堂不同于其他的聲學空間的是,它必須要求聲學、建筑、教堂三者協調一致前提下處理語言和音樂對混響的要求。就聲學而言,其措施不能違背建筑審美和一些宗教理念。此外教堂的長混響有助于贊美詩的音樂抒情和詠唱,同時國外的大多教堂會使用管風琴伴奏。但是長混響嚴重影響了語言的清晰度,過長的混響會不利于教堂的布道活動的展開。而在中國的教堂一般不使用管風琴伴奏,以傳經布道為主,更加偏向于語言類為主,混響時間可以略微降低一點。

    圖示 維也納聲學技術 教堂

    二、聲學設計指標

    根據經驗現代教堂的最佳混響時間2s——3.5s

    三、聲學設計內容

    體型設計

    教堂的平面體型經過了圣帳篷、希臘十字、拉丁十字和現代教堂的四個主要階段?,F代教堂回歸了圣帳篷的長矩形的平面形式。由于教堂的空間的宗教性,建筑和聲學在這種情況下也不好加以改變其平面體型。


    初期的教堂借用巴西利卡體型,頂棚是凸字型剖面的藻井形式,中古世紀發展到大型圓拱象征天宇;文藝復興時期出現雙心拱頂;教堂再進一步發展就是多肋拱和花肋拱

    (圖示 維也納聲學 多肋拱教堂頂棚)

    教堂的發展過程也是逐漸往聲學方面靠攏,最初的大型圓拱頂棚,光滑而堅硬的凹曲面會導致嚴重的聲聚焦現象,而雙心拱較之之前聚焦點有所分散,但仍然沒有解決的聲聚焦現象,語言清晰度依舊不佳。再到多肋拱和花肋拱則是進一步破壞了聲聚焦并加強了聲能的擴散。而現代教堂也越來越重視內部聲學效果,頂篷開始有曲面開始向平面改革,使得聲聚焦現象得以解決,布道的可懂度也得到了改善。但是仍然有建筑師和教堂設計還是會使用穹頂,我們依然要對穹頂進行必要聲學措施以避免聲聚焦現象,具體的措施在下文會有提及。

    根據各方面的聲學考慮教堂的體型長寬高比::1:0.5-0.6:0.5-0.7。其中長度在20-30M內取值。

    圖示 維也納聲學技術 教堂

    混響時間的控制和吸聲材料的布置

    教堂本質上屬于信仰空間,教堂的長混響會使聲音變得渾厚而強化禮拜精神的莊嚴的和力量,給以禮拜者以精神鼓舞。而短混響會使教堂較為沉寂,加大聽道者心理距離而感到乏味,影響兩者間的心理溝通,也會弱化信徒的參與意識和團聚感。同時,短混響需要更多吸聲材料,會帶來更多的裝飾費用,同時過于繁雜的裝修材料會淡化這種場所的神圣感。綜上所述,我國教堂還是應該保證有2s-2.7s的混響時間較佳。

    頂棚

    如果條件允許,從聲學角度考慮,頂棚宜為平頂。如果頂棚全做強吸聲處理,容易使混響時間大幅度降低而影響到混響感,應該在保證布道可懂度的情況下局部做吸聲處理。同時由于教堂的空間較大,高頻聲衰減較快,吸聲主要為中低頻段,

    尤其是低頻段,低頻聲過強嚴重影響了語言可懂度。頂棚一般為連續不斷的整體效果,建議使用AGG無縫聚砂吸聲系統進行吸聲處理,即實現了整體造型的外觀需求,有有效的解決了吸聲要求。

    如果頂棚是穹頂,為了避免聲學缺陷,一般來說有三種解決方案

    (1)吸聲法

    顧名思義,就在凹曲面的表面附設吸聲材料吸收聲能,為迎合宗教的裝飾效果,適用于AGG(無縫造型)和聚砂板等吸聲材料。因為此材料的優越性能,可以完美迎合教堂的裝飾效果,保留了教堂的神圣感。

    (2)散焦法

    把凹曲面切斷成更小的散射面積,把幾何聚焦發射編成擴散發射。有點類似花肋拱面。但分割的元件的尺度必須要和被吸收頻率波長相當,而且元件造型要體現出與宗教藝術的巧妙結合。其缺陷是做法難度高,成本也較高,但能較完美契合教堂的裝飾效果。

    (3)透聲法

    適合穹頂較高時采用,即穹頂利用AGG透聲涂層或金屬微穿孔板飾面,開孔面積為總面積的10%-20%,使透過的聲能被棚面后的吸聲材料吸收。穹頂不再是彎曲的聲學反射面,聚焦已不成問題。這種方法是比較兼顧裝飾效果以及性價比的方法。但是需要注意穿孔面材的耐久性和宗教藝術性。


    墻面

    我們這里把靠近主祭區的墻面稱為前墻面。在主祭區中,祭臺是教徒的視聽中心。

    有的主祭區的上方和前墻面會有造型各異、工藝精巧的圓雕和高浮雕。這些繁雜的設施一定程度室聲能擴散更加均勻,但同時也容易產生或者對后排有長延遲的反射,影響到了語言的清晰度。在這里一般有兩種解決辦法,一種是在祭臺下部使用帶宗教藝術刺繡織物,能很好的將前墻面的帶來的早期反射聲吸收。還有一種就是在前墻面的裝飾不過于復雜時,前墻面可以采用AGG吸聲模塊,并在其后部留有50mm的空腔,可以選擇填塞25mm玻璃棉。這樣既能吸聲又能為主祭區增添端莊的氣氛


    后墻面

    后墻也是容易產生聲學缺陷的地方,聲程差超過30M則應防范回聲以及墻面帶來的聲場不均勻的問題。在后墻面下部設置吸聲材料,為了迎合教堂的裝飾效果,推薦使用AGG吸聲模塊可以起到很好的吸聲效果。后墻的上部主要做擴散為主,為了迎合裝飾效果,可以采用GRG石膏板做出具有宗教藝術的造型。


    側墻

    兩邊側墻在教堂的墻面面積占有很大的比重,這跟教堂狹而長的體型有關,側墻的反射聲是加強音樂豐滿度的重要因素。所以側墻上方可以利用大幅高浮雕畫,既能完美契合宗教藝術又能起到擴散的效果?;蛘咄ㄟ^增設構造壁柱、GRG凸出裝飾來加強聲能擴散。為保證其語言的清晰度和混響時間,可以在側墻下部同樣適用薄板共振結構配以50mm空腔和25mm玻璃棉,能前后墻面的外觀保持整潔一致。

    (圖示 教堂的聲學技術)

    教徒區

    教徒區是整個教堂的吸聲量的主力軍,針對每次做禮拜的人數出入較大,可能會導致滿場和空場的環境下音質偏差較大。所以教徒區的高靠背長椅和跪凳要用織物軟包包裹。教徒區的中間過道通往主祭臺,是主祭者、婚禮、葬禮的固定通道,一般會在這個過道鋪設厚地毯,一能烘托莊重的氣氛;二能可以增加吸聲量,控制混響時間以及避免地面強反射聲給音質的負面影響;三能緩解教徒在儀式中的腳步聲。

    四、聲學建議

    現代教堂一般都會引入電聲系統,但是電聲系統一般只會在布道時(特別是空間容積較大的教堂中)提高音量的輔助手段并設法提高語言的清晰度。

    但是電聲系統的引入會破壞的教堂的莊嚴感和神圣性,所以在需要引入電聲系統教堂一般會要求,揚聲器要布置的隱蔽不宜擾亂禮拜的空間形象。所以揚聲器需要在最佳的聲學位置跟燈具、裝飾以及構造結合。


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