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​《现代电影技术》|电影行业超大墙体建筑隔声量的丈量研讨

行业资讯 / 2023-12-29


本文刊发于《现代电影技术》2023年第12期





专家点评





随着电影事业的兴盛发展,高新技术格式电影对摄影棚和放映厅的发展建设提出了更高请求,大型摄影棚和巨幕影厅数量持续增加。例如山西国家数字电影产业园5G聪慧虚拟摄影棚,由中国电影科教技术研讨所(中央宣传部电影技术质量检测所)和山西国家数字电影产业园共同制造,是目前国内最大的LED虚拟摄影棚,LED屏长44米,高10米,直径23米,搭建于3000平方米的摄影棚内。摄影棚和放映厅对外界噪声敏感,其建筑构件(墙体、楼板、门窗等)的隔声量当满脚设计预期。对常规外墙构件普通采用扬声器矩阵作为声源的方式,针对超大墙体场景该方法不易实施与操作。论文《电影行业超大墙体建筑隔声量的丈量研讨》研讨了电影行业2000平方米以上的摄影棚、巨幕影厅等超大墙体建筑构件的隔声量丈量方法,首先正在实验室经过混响室法确定常用轻质墙体的隔声量数值和影响要素,进而经过小空间和超大墙体空间的现场丈量比较分析,得出一套易于实施与操作的超大墙体隔声量丈量方法。该研讨挖补了电影行业超大墙体建筑隔声量丈量方法的空白,不只可有效服务高新技术格式电影摄制播映基础设备的发展建设,对其他行业相关使用异样具有主要借鉴意义。


 ——高峰

正高级工程师

中国电影科教技术研讨所

(中央宣传部电影技术质量检测所)检测认证北方核心副主任



作 者 简 介


张  辉

中国电影科教技术研讨所(中央宣传部电影技术质量检测所)检测认证北方核心工程师,主要研讨方向:电影检测技术。

中国电影科教技术研讨所(中央宣传部电影技术质量检测所)检测认证南方核心副主任,主要研讨方向:电影技术。


董强国

摘要

本文借鉴现有规范,首先对国内外相关技术规范和丈量方法进行调研分析,确定影响隔声量丈量和评价结果的关键要素,然后研讨建筑构件隔声量的实验室丈量方法,获取与现场丈量相同墙体结构丈量数据。将实验室丈量、小空间现场丈量和超大墙体空间现场丈量三种墙体类型的检测结果进行分析比对,提出一套与实验室和小空间现场丈量结果相一致的超大墙体的丈量和评价方法,以此为大型影厅和摄影棚的设计和丈量评估提供必定借鉴,同时有益于进一步规范和科教评估隔声量的丈量方法和结果。

关键词

隔声量;实验室丈量;计权隔声量;隔声材料;超大墙体


1 引行



随着中国影视产业的迅猛发展,大型摄影棚和巨幕影厅不断增加,为了保障数字电影制作和放映能够获得更好的声教环境,摄影棚和影院建设机构对超大墙体隔声功能的评估需求愈加强烈。正在此背景下,为更有效晋升电影制作的含金量、为声音录制的标准化提供技术保障,进一步完美和一致丈量方法和评价标准,提出适用于电影行业超大墙体建筑构件隔声量的丈量方法,促进我国电影行业健康良性发展。

数字电影的声音录制和还音场对声环境请求较高,为了控制外部噪声影响,对建筑墙体的隔声成效提出较高的请求,GB/T 19889.3—2005《声教 建筑和建筑构件隔声丈量 第3部分:建筑构件空气声隔声的实验室丈量》中规定了墙体、楼板等建筑外墙构件的实验室隔声量丈量和评价方法,对数字电影相关场所墙体隔声结构的设计和请求具有明确的指点意义。为了能够评判已建成场所的墙体结构能否满脚设计请求,需求现场丈量结果与实验室数据具有可比性,GB/T 19889.4—2005《声教 建筑和建筑构件隔声丈量 第4部分:房间之间空气声隔声的现场丈量》规定了两房间之间正在扩散场条件下内墙、楼板和门空气声隔声功能的现场丈量方法,GB/T 19889.5—2006《声教 建筑和建筑构件隔声丈量 第5部分:外墙构件和外墙空气声隔声的现场丈量》规定了全体外墙与外墙构件空气声隔声功能的现场丈量方法。但上述现场丈量方法仅适用于容积小于250m3的房间隔声量的丈量,并不适用于大容积房间的隔声量丈量,若使用上述规范对较大容积房间隔声量进行丈量,与实验室丈量数据会具有较大的差距。

隔声量是用来衡量空间外部噪声抗影响程度的物理量,声音从声源传至人耳分为两种传播道路,一是经过墙体构件作为介质进行传播,另一种就是声音激发空气周围震动。经过空气作为媒介,形成声波传至人耳。当声波入射至墙体构件表面时,一部分声音能够被接收,另一部分声音则能够透过墙体传播到另外一个空间。普通将透射声能定位为Et,入射声能定位为 Ei,Et/Ei就是透射系数。如果隔声功能用R来表示,则R=10lg(1/ 透射系数 )。R的值越大,阐明其隔声功能越好。本文针对隔声量实验室的丈量方法,研制一套适用于电影行业超大墙体隔声量的丈量方法,实现超大墙体隔声量的现场丈量,处理实验室丈量的限制问题,从而进步超大墙体隔声量检测结果的精确度和可靠性。

2 实验设计



2.1 设计念绪

为实现对超大墙体构件隔声量的精确丈量,从系统设计结构上可大致从如下几个方面考虑:

(1)电影行业超大墙体建筑构件隔声量的丈量方法研讨,首先对国内外相关技术规范和丈量方法进行调研分析,确定影响隔声量丈量和评价结果的关键要素。

(2)借鉴现有规范,制定超大墙体隔声量丈量和评价方案,然后研讨墙体材料隔声量的实验室丈量方法,得到相同墙体材料丈量数据。

(3)根据现有的隔声量丈量方法对小空间现场和超大墙体空间现场进行丈量,对超大墙体隔声量的丈量方法分别进行考证,将实验室丈量、小空间现场丈量和超大墙体空间现场丈量三种墙体类型的检测结果进行分析比对,逐渐调整优化超大墙表现场丈量的方法和数据分析处理,最终制定一套与实验室和小空间现场丈量结果相一致的超大墙体的丈量和评价方法。

2.2 设备选型

为保证丈量结果的精密性、波动性和精确性,该丈量使用的设备见表1,软件分析系统为PULSE CPB分析系统,丈量设备的精度、量程范畴均符合相关的国际标准请求。

表1 丈量设备

3 丈量实施




3.1 影响隔声量丈量的要素

影响隔声量丈量的要素有很多,比如环境要素中的温度、湿度、气压等都可能会对隔声成效产生影响,混响时间也是影响隔声量的主要要素,如果混响时间过短,会导致声音无法正在空间内传播,无法均匀分布,如果混响时间过长,就会有放大声音的作用,进而影响实际隔声成效的评估,所以普通会考虑RT60混响时间,对其标准化声压级差以混响时间进行参考改正。此外除了混响时外,背景噪声也会对丈量结果产生影响,丈量背景噪声级以保证正在接收室的丈量不受诸如接收室外的噪声、接收系统电噪声或声源与接收系统间的串音等外部噪声对其隔声成效的干扰,由于吸声、反射的差异,异样的声源,正在不同的声场内激发的声能不同,丈量声压级也不同。所以接收室丈量得到的声能,是透过建筑物的声能受环境影响后的结果,需求进行改正。需求留意的是,以上要素对隔声功能的影响未必是单一要素,常常是复杂的互相影响的结果。因此,本丈量方法的研讨是保证正在环境要素以及丈量方法和设备一致的前提下进行的,对不可控的混响时间和背景噪声要素要对其进行改正。

3.2 丈量安排

3.2.1 丈量条件

(1)声源室声场

声源室当满脚1/3倍频程内的声压级允差小于6dB,声源室内的丈量信号该当功率脚够强且持续波动,以此来保证声接收室内的声压级要比噪声声压级高10dB以上。

(2)改正背景噪声

为了保证丈量结果的精确性,需求控制接收室内的噪声,比如设备产生的噪声和外部空间的噪声等,本底噪声当比接收室内收到的噪声低,接收室丈量点上的每一个1/3倍频程频带声压级至少当高于厅内相当频带静态背景噪声10dB以上,如果声压级差小于10dB而大于6dB,对声压级该当根据式(1)进行改正。如果任一频带的声压级差小于或等于6dB,则均采用 6dB差值的改正量1.3dB进行改正。

式(1)中,L为改正的信号级,Lsb为接收室接收的信号噪声,Lb为背景噪声。

(3)接收室声场均匀度

丈量接收室的空间平均的均方声压以计算扩散场声功率,其前提条件是接收室的声场是扩散的。所以扩散声场需求保证室内的声能密度平衡,如声能密度处处相同、声能正在室内不同方位传播的概率相同以及正在室内不同方位达到任一点的声波,其相位是无规的。

3.2.2 不同环境的丈量开展

3.2.2.1 实验室丈量

实验室丈量实施包括两间相邻的声源室和接收室,两室之间有试件洞口,用以安装建筑构件(图1、图2)。两个房间的容积和尺寸不宜完整相同, 声源室容积为130m3,接收室容积为102m3

图1 混响室平面示企图

图2 混响室试件安装

 根据现场丈量需求,测试的四种轻质材料分别为:

(1)150mm厚加气混凝土墙,双面抹灰;

(2)双层75mm厚加气混凝土中空50mm,内挖厚矿棉毡;

(3)空斗砖墙240mm厚;

(4)120mm厚加气混凝土双面抹灰。

对上述四种材料分别进行实验室隔声功能丈量,丈量结果见表2,四种材料的隔声频次结果见图3。

表2 四种材料的实验室隔声量丈量数据

图3 四种材料的隔声量丈量曲线

综合上述实验室测试数据来看,四种轻质材料的隔声量和各频次的隔声功能曲线基本一致。对单一材料来讲,相同密度的混凝土材料,150mm厚的隔声量为43dB,而120mm厚的为40dB,由此看来,空气隔声成效与材料的密度和薄厚有很大关系,按照隔音定律,墙体越厚、愈沉,单位面积质量越大,隔声成效愈好。反观240mm厚的空斗砖墙由于密度小,隔声量仅为32dB,双层75mm厚加气混凝土中空50mm,内挖厚矿棉毡的隔声量是55dB,结果优于150mm的混凝土及240mm的空斗砖材料,这是由于它采用了中空和岩棉,其内部有大量巨大孔隙,使得声波沿着这些空隙传播的过程中,与材料发生摩擦效当,使声能转化为热能而消逝殆尽,墙板被声波激发进行扭曲,正在必定频段发生了符合效当,因此具有优秀的隔声成效。因此,正在双层构件中挖充柔软多孔的吸声材料,对增大隔音量具有非常好的成效。

3.2.2.2 小房间的丈量

根据全体设计念绪,根据声教建筑和建筑构件隔声丈量第4部分和第5部分标准,结合实验室丈量方法和数据对相同材料墙体的小房间之间的相邻隔墙、外部墙体和楼板隔声功能进行丈量,该部分丈量旨正在对实验室数据进行考证,丈量结果见表3,隔声频次结果见图4。

表3 小房间隔声量丈量数据

图4 各丈量类型对当墙体材料的隔声量丈量曲线

综合上述实验室测试数据来看 ,相邻房间之间的公共墙体采用的是双层75mm厚加气混凝土中空50mm,内挖厚矿棉毡,隔声量为57dB,临街外墙体采用的是150mm厚加气混凝土墙,隔声量为46dB,而房间顶层楼板用的是120mm厚加气混凝土,隔声量为42dB。从各频点曲线上能够看出各频次结果基本一致。三种丈量结果相比,小房间的丈量基本比实验室丈量数据高1~3dB,由于采用的小房间都是标准的影厅设计,混响时间、背景噪声或扩散声场均符合电影用房相关技术请求,且设计过程中墙体上采用了吸音棉,并做了吸声处理和空腔吸声设计,加上混响时间和背景噪声等要素的影响,所以丈量结果普遍高1~3dB与实验室丈量数据基本符合,符合理论基础。

3.2.2.3 电影业务用房超大墙体的丈量

本章经过实验室和小房间的丈量方法对相同材料的相邻电影业务用房之间隔墙的隔声功能、电影业务用房外墙体隔声功能以及电影业务用房楼板隔声功能进行丈量,丈量数据见表4,丈量点位放、声场的产生、平均声压级的丈量和混响时间改正等都是结合现有的国际标准与实验室达到一致。根据实验室的丈量结果对其进行考证。

表4 电影业务用房超大墙体隔声量丈量数据

从超大墙体丈量来看,150mm厚加气混凝土材料的相邻墙体的隔声量为50dB,75mm厚加气混凝土中空50mm,内挖厚矿棉毡材料的相邻墙体隔声量为64dB,120mm厚加气混凝土材料的隔声量为48dB。丈量数据均远远高于实验室丈量和小房间丈量,正在声源室声场的产生、接收室声场均匀度等一些丈量条件一致的情况下,出现这种情况是由于声音能量不脚,声场透过墙体,曾经丧失一部分能量,穿过墙体后以空气作为媒介,形成声波正在空气中传播,由于空间太大,声波受空气阻力的影响,传至远端的时候声波能量曾经大量消耗,由于接收室传声器采用平均分布丈量方法,远端无法接收到丈量信号,所以才会导致这样的丈量结果。由于该丈量方法太复杂,需求采用扬声器阵列方式进行丈量,加上丈量结果不精确,所以该丈量方法不适用于超大墙体隔声量的丈量。

3.3 超大墙体区域空间丈量方法

由于使用实验室和小房间丈量方法对超大墙体隔声功能检测结果与实验室和小房间数据相差很大,所以项目组结合扬声器的指向性和声源室声场产生的准绳,结合实验室和小房间丈量对超大墙体隔声量进行区域丈量。区域丈量是指将一个较大的区域划分为若干个小的子区域进行丈量,从而进步丈量的效率和精度。该研讨所采用的区域丈量是以相关标准规定的,声源室产生的声音当波动,并且正在丈量频次范畴内有连续的频谱,声源频次正在相邻1/3倍频程之间的声压级差均不大于6dB为准绳。拟对被测墙体根据声源室声场产生的准绳分为几个区域丈量,使用声场声压级差均不大于6dB、4dB和3dB确定丈量区域的长度、宽度和高度。比如声压级差均不大于6dB区域准绳,是指正在传声器高度为6m时比系统总声压级低6dB,长度和宽度也正在6m时比系统总声压级低6dB,所以声源室有效区域为6m×6m×6m。根据上述准绳对声场声压级均差不大于6dB、4dB和3dB区域范畴内的相同材料墙体进行局部丈量,接收室也正在声源室对当的区域内进行丈量,并且符合接收到的噪声量要比本底噪声高10dB为宜,如果低于10dB可不进行改正,如果低于6dB~10dB该当根据式(1)进行改正,如果正在6dB以下,当采用6dB差值的改正量1.3dB 进行改正。精细丈量结果见表5。

表5 1/3倍频程内允差为-6dB、-4dB、-3dB局部丈量结果

经过声场允差确定丈量有效空间的方法,分别对声场允差-6dB、-4dB和-3dB的四种材料的墙体分别进行了丈量。从上述丈量结果来看,使用-3dB的声场允差最接近于实验室丈量结果,由于局部丈量空间近似于实验室丈量空间,声场声压级均差正在3dB以内使声场能量充脚,能够到达接收室任何位放,而-6dB相对空间变大,使得声能量不充脚,声波再受空气阻力影响,能量被衰减,所以丈量具有误差。经上述实验数据分析比对,笔者认为对超大墙体隔声量丈量方面,使用1/3倍频程之间的功率均差不大于3dB确定有效声场丈量空间,以及接收室也正在对当的有效空间内进行丈量的局部丈量方法是有效可行的。

4 总结



隔声量是隔绝外界噪声的主要评价目标,隔声量丈量是放映质量评价的主要组成部分。超大墙体建筑构件隔声量的丈量方法研讨,是电影行业初次对大型摄影棚和巨幕影厅等超大墙体建筑隔声量丈量方法的研讨,该研讨将有益于有效规范和科教评估隔声量的丈量方法和结果,晋升电影行业的隔声检测能力,同时也有帮于完美高质量的放映体验。因此电影行业建筑和建筑构件的隔声量检测技术的完美对进步放映质量,降低噪声净化具有主要意义。

本文分析了隔声量丈量的影响要素,经过分析背景噪声、混响时间、声源点和接收点的布放和选取等要素对结果的影响,借鉴现有规范,对小空间和超大墙体空间进行现场丈量,将实验室丈量、小空间现场丈量和超大墙体空间现场丈量三种墙体类型的检测结果进行分析比对,逐渐调整优化现场丈量的方法和数据分析处理,最终制定出一套与实验室和小空间现场丈量结果相一致的超大墙体的丈量和评估方法,为大型摄影棚和影厅的设计和丈量评估提供了科教借鉴,从而促进电影相关基础设备建设规范有序发展。

参考文献


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