传统庭院式戏场厢房的响度分析

    在中国传统庭院式戏场中,位于楼上厢房前部的观众席能够提供良好的观演环境,听看俱佳,见图1.声学测试结果表明[1]:同庭院内观众席相比,在距戏相同距离的条件下,楼上厢房前部观众席的强度因子G50比庭院内的高2~3 dB,如果以G50反映响度,说明厢房内的响度是比较大的.在中国传统戏曲表演与欣赏过程中,响度是非常重要的因素.笔者通过对脉冲响应的研究,来分析影响厢房内响度的建筑设计因素.

    1 厢房声场预测模型的建立

    1.1 厢房单元的建立

    由于声场分布的不均匀性,因此将厢房划分为更小的单元有利于分析.将2扇打开的门之间的空间简化成一个厢房单元,由后墙壁、屋顶、地面、两侧虚拟界面和门扇界面围合而成,门扇界面被简化为对声波有透射、散射作用的零厚度界面(忽略吸声),见图2.

    1.2 声场分析

    选择厢房单元u进行分析,设其体积为Vu,进深为b,门扇面积为A,2门扇中心点分别是O和Oc,见图2.主要研究门口接收点R(直达声不受遮挡)的能量脉冲响应.设戏台内声源S在初始时刻发出脉冲声,功率为W,持续时间D.点R接受的声能有直达和反射声能,由于屋顶、壁面装饰及门扇良好的散射作用,反射声可被分为镜像和散射两部分.笔者分别用几何声学(声像法)和统计声学的方法模拟镜像和散射声.以均方声压p2来表征声能,点R接受的声能计算如下.

    1.2.1 直达声能E0

    式中:Q0c0为空气的特性阻抗,Q0为空气密度,c0为声波在空气中的传播速度;rSR为声源点S与接收点R的距离.

    1.2.2 镜像反射声能ES

    来自第j个虚声源Sj的镜像反射声能Ej为

    式中:Ij为镜像反射声强度,Am)(1- dm)Sk,Am,dm分别为界面吸声和散射系数;i为虚声源的阶数;k为声波从虚声源到达点R时通过门扇界面的遍数.把所有到达R点的镜像反射声能按时序归并,即可得到ES.

    1.2.3 散射声能Ed

    按其来源,将点R接受的散射声能分为3类:声波入射厢房单元u各界面所产生的散射声能Ed1,与相邻单元耦合得到的声能Ed2和通过庭院与其他单元耦合得到的声能Ed3.

    首先对Ed1分析如下:以虚声源Sj入射单元u门扇发生散射为例,假定所发生的是理想散射,服从Labert分布方式[2],声能一半进入厢房,均布于单元空间内,另一半直接辐射进庭院.点R接受的散射声能有:

    (1)来自门扇辐射的散射声能E1j为

    式中:I*1j为散射声能在点R处产生的声强,I*1j=分别为入射门扇镜像声的强度和入射角,Hc为矢径rOR与门扇表面法线的夹角,r为门扇表面到点R的平均距离,A为门扇的面积;t1为散射声能到达点R的时刻.