本文刊發(fā)于《現(xiàn)代電影技術(shù)》2023年第12期

專家點評

隨著電影事業(yè)的蓬勃發(fā)展，高新技術(shù)格式電影對攝影棚和放映廳的發(fā)展建設(shè)提出了更高要求，大型攝影棚和巨幕影廳數(shù)量持續(xù)增長。例如無錫國家數(shù)字電影產(chǎn)業(yè)園5G智慧虛擬攝影棚，由中國電影科學(xué)技術(shù)研究所（中央宣傳部電影技術(shù)質(zhì)量檢測所）和無錫國家數(shù)字電影產(chǎn)業(yè)園共同打造，是目前國內(nèi)最大的LED虛擬攝影棚，LED屏長44米，高10米，直徑23米，搭建于3000平方米的攝影棚內(nèi)。攝影棚和放映廳對外界噪聲敏感，其建筑構(gòu)件（墻體、樓板、門窗等）的隔聲量應(yīng)滿足設(shè)計預(yù)期。對常規(guī)外墻構(gòu)件一般采用揚聲器矩陣作為聲源的方式，針對超大墻體場景該方法不易實施與操作。論文《電影行業(yè)超大墻體建筑隔聲量的測量研究》研究了電影行業(yè)2000平方米以上的攝影棚、巨幕影廳等超大墻體建筑構(gòu)件的隔聲量測量方法，首先在實驗室通過混響室法確定常用輕質(zhì)墻體的隔聲量數(shù)值和影響因素，進而通過小空間和超大墻體空間的現(xiàn)場測量比較分析，得出一套易于實施與操作的超大墻體隔聲量測量方法。該研究填補了電影行業(yè)超大墻體建筑隔聲量測量方法的空白，不僅可有效服務(wù)高新技術(shù)格式電影攝制播映基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展建設(shè)，對其他行業(yè)相關(guān)應(yīng)用同樣具有重要借鑒意義。

——高峰

正高級工程師

中國電影科學(xué)技術(shù)研究所

（中央宣傳部電影技術(shù)質(zhì)量檢測所）檢測認證北方中心副主任

作 者 簡 介

張 輝

中國電影科學(xué)技術(shù)研究所（中央宣傳部電影技術(shù)質(zhì)量檢測所）檢測認證北方中心工程師，主要研究方向：電影檢測技術(shù)。

中國電影科學(xué)技術(shù)研究所（中央宣傳部電影技術(shù)質(zhì)量檢測所）檢測認證南方中心副主任，主要研究方向：電影技術(shù)。

董強國

摘要

本文借鑒現(xiàn)有規(guī)范，首先對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)規(guī)范和測量方法進行調(diào)研分析，確定影響隔聲量測量和評價結(jié)果的關(guān)鍵因素，然后研究建筑構(gòu)件隔聲量的實驗室測量方法，獲取與現(xiàn)場測量相同墻體結(jié)構(gòu)測量數(shù)據(jù)。將實驗室測量、小空間現(xiàn)場測量和超大墻體空間現(xiàn)場測量三種墻體類型的檢測結(jié)果進行分析比對，提出一套與實驗室和小空間現(xiàn)場測量結(jié)果相一致的超大墻體的測量和評價方法，以此為大型影廳和攝影棚的設(shè)計和測量評估提供一定借鑒，同時有利于進一步規(guī)范和科學(xué)評估隔聲量的測量方法和結(jié)果。

關(guān)鍵詞

隔聲量；實驗室測量；計權(quán)隔聲量；隔聲材料；超大墻體

1引言

隨著 中國影視產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，大型攝影棚和巨幕影廳不斷增加，為了保障數(shù)字電影制作和放映能夠獲得更好的聲學(xué)環(huán)境，攝影棚和影院建設(shè)機構(gòu)對超大墻體隔聲性能的評估需求愈加強烈。 在此背景下，為更有效提升電影制作的含金量、為聲音錄制的標(biāo)準(zhǔn)化提供技術(shù)保障，進一步完善和統(tǒng)一測量方法和評價標(biāo)準(zhǔn)，提出適用于電影行業(yè)超大墻體建筑構(gòu)件隔聲量的測量方法，促進我國電影行業(yè)健康良性發(fā)展。

數(shù)字電影的聲音錄制和還音場對聲環(huán)境要求較高，為了控制外部噪聲影響，對建筑墻體的隔聲效果提出較高的要求，GB/T 19889.3—2005《聲學(xué) 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量 第3部分：建筑構(gòu)件空氣聲隔聲的實驗室測量》中規(guī)定了墻體、樓板等建筑外墻構(gòu)件的實驗室隔聲量測量和評價方法，對數(shù)字電影相關(guān)場所墻體隔聲結(jié)構(gòu)的設(shè)計和要求具有明確的指導(dǎo)意義。為了能夠評判已建成場所的墻體結(jié)構(gòu)是否滿足設(shè)計要求，需要現(xiàn)場測量結(jié)果與實驗室數(shù)據(jù)具有可比性，GB/T 19889.4—2005《聲學(xué) 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量 第4部分：房間之間空氣聲隔聲的現(xiàn)場測量》規(guī)定了兩房間之間在擴散場條件下內(nèi)墻、樓板和門空氣聲隔聲性能的現(xiàn)場測量方法，GB/T 19889.5—2006《聲學(xué) 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量 第5部分：外墻構(gòu)件和外墻空氣聲隔聲的現(xiàn)場測量》規(guī)定了整體外墻與外墻構(gòu)件空氣聲隔聲性能的現(xiàn)場測量方法。但上述現(xiàn)場測量方法僅適用于容積小于250m3的房間隔聲量的測量，并不適用于大容積房間的隔聲量測量，若使用上述規(guī)范對較大容積房間隔聲量進行測量，與實驗室測量數(shù)據(jù)會存在較大的差距。

隔聲量是用來衡量空間外部噪聲抗影響程度的物理量，聲音從聲源傳至人耳分為兩種傳播途徑，一是通過墻體構(gòu)件作為介質(zhì)進行傳播，另一種就是聲音激發(fā)空氣周圍震動。通過空氣作為媒介，形成聲波傳至人耳。當(dāng)聲波入射至墻體構(gòu)件表面時，一部分聲音可以被吸收，另一部分聲音則可以透過墻體傳播到另外一個空間。一般將透射聲能定位為Et，入射聲能定位為 Ei，Et/Ei就是透射系數(shù)。如果隔聲性能用R來表示，則R=10lg(1/ 透射系數(shù) )。R的值越大，說明其隔聲性能越好。本文針對隔聲量實驗室的測量方法，研制一套適用于電影行業(yè)超大墻體隔聲量的測量方法，實現(xiàn)超大墻體隔聲量的現(xiàn)場測量，解決實驗室測量的限制問題，從而提高超大墻體隔聲量檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度和可靠性。

2實驗設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

為實現(xiàn)對超大墻體構(gòu)件隔聲量的準(zhǔn)確測量，從系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)上可大致從如下幾個方面考慮：

（1）電影行業(yè)超大墻體建筑構(gòu)件隔聲量的測量方法研究，首先對國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)規(guī)范和測量方法進行調(diào)研分析，確定影響隔聲量測量和評價結(jié)果的關(guān)鍵因素。

（2）借鑒現(xiàn)有規(guī)范，制定超大墻體隔聲量測量和評價方案，然后研究墻體材料隔聲量的實驗室測量方法，得到相同墻體材料測量數(shù)據(jù)。

（3）根據(jù)現(xiàn)有的隔聲量測量方法對小空間現(xiàn)場和超大墻體空間現(xiàn)場進行測量，對超大墻體隔聲量的測量方法分別進行驗證，將實驗室測量、小空間現(xiàn)場測量和超大墻體空間現(xiàn)場測量三種墻體類型的檢測結(jié)果進行分析比對，逐步調(diào)整優(yōu)化超大墻體現(xiàn)場測量的方法和數(shù)據(jù)分析處理，最終制定一套與實驗室和小空間現(xiàn)場測量結(jié)果相一致的超大墻體的測量和評價方法。

2.2 設(shè)備選型

為保證測量結(jié)果的精密性、穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，該測量使用的設(shè)備見表1，軟件分析系統(tǒng)為PULSE CPB分析系統(tǒng)，測量設(shè)備的精度、量程范圍均符合相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1　測量設(shè)備

3測量實施

3.1 影響隔聲量測量的因素

影響隔聲量測量的因素有很多，比如環(huán)境因素中的溫度、濕度、氣壓等都可能會對隔聲效果產(chǎn)生影響，混響時間也是影響隔聲量的主要因素，如果混響時間過短，會導(dǎo)致聲音無法在空間內(nèi)傳播，無法均勻分布，如果混響時間過長，就會有放大聲音的作用，進而影響實際隔聲效果的評估，所以一般會考慮RT60混響時間，對其標(biāo)準(zhǔn)化聲壓級差以混響時間進行參考修正。此外除了混響時外，背景噪聲也會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，測量背景噪聲級以保證在接收室的測量不受諸如接收室外的噪聲、接收系統(tǒng)電噪聲或聲源與接收系統(tǒng)間的串音等外部噪聲對其隔聲效果的干擾，由于吸聲、反射的差異，同樣的聲源，在不同的聲場內(nèi)激發(fā)的聲能不同，測量聲壓級也不同。所以接收室測量得到的聲能，是透過建筑物的聲能受環(huán)境影響后的結(jié)果，需要進行修正。需要注意的是，以上因素對隔聲性能的影響未必是單一因素，往往是復(fù)雜的相互影響的結(jié)果。因此，本測量方法的研究是保證在環(huán)境因素以及測量方法和設(shè)備一致的前提下進行的，對不可控的混響時間和背景噪聲因素要對其進行修正。

3.2 測量安排

3.2.1 測量條件

（1）聲源室聲場

聲源室應(yīng)滿足1/3倍頻程內(nèi)的聲壓級允差小于6dB,聲源室內(nèi)的測量信號應(yīng)該功率足夠強且持續(xù)穩(wěn)定，以此來保證聲接收室內(nèi)的聲壓級要比噪聲聲壓級高10dB以上。

（2）修正背景噪聲

為了保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要控制接收室內(nèi)的噪聲，比如設(shè)備產(chǎn)生的噪聲和外部空間的噪聲等，本底噪聲應(yīng)比接收室內(nèi)收到的噪聲低，接收室測量點上的每一個1/3倍頻程頻帶聲壓級至少應(yīng)高于廳內(nèi)相應(yīng)頻帶靜態(tài)背景噪聲10dB以上，如果聲壓級差小于10dB而大于6dB，對聲壓級應(yīng)當(dāng)根據(jù)式（1）進行修正。如果任一頻帶的聲壓級差小于或等于6dB，則均采用 6dB差值的修正量1.3dB進行修正。

式（1）中，L為修正的信號級，Lsb為接收室接收的信號噪聲，Lb為背景噪聲。

（3）接收室聲場均勻度

測量接收室的空間平均的均方聲壓以計算擴散場聲功率，其前提條件是接收室的聲場是擴散的。所以擴散聲場需要保證室內(nèi)的聲能密度平衡，如聲能密度處處相同、聲能在室內(nèi)不同方位傳播的概率相同以及在室內(nèi)不同方位達到任一點的聲波，其相位是無規(guī)的。

3.2.2 不同環(huán)境的測量開展

3.2.2.1 實驗室測量

實驗室測量實施包括兩間相鄰的聲源室和接收室，兩室之間有試件洞口，用以安裝建筑構(gòu)件（圖1、圖2）。兩個房間的容積和尺寸不宜完全相同， 聲源室容積為130m3，接收室容積為102m3。

圖1　混響室平面示意圖

圖2　混響室試件安裝

根據(jù)現(xiàn)場測量需要，測試的四種輕質(zhì)材料分別為：

（1）150mm厚加氣混凝土墻，雙面抹灰；

（2）雙層75mm厚加氣混凝土中空50mm，內(nèi)填厚礦棉氈；

（3）空斗磚墻240mm厚；

（4）120mm厚加氣混凝土雙面抹灰。

對上述四種材料分別進行實驗室隔聲性能測量，測量結(jié)果見表2，四種材料的隔聲頻率結(jié)果見圖3。

表2　四種材料的實驗室隔聲量測量數(shù)據(jù)

圖3　四種材料的隔聲量測量曲線

綜合上述實驗室測試數(shù)據(jù)來看，四種輕質(zhì)材料的隔聲量和各頻率的隔聲性能曲線基本一致。對單一材料來講，相同密度的混凝土材料，150mm厚的隔聲量為43dB,而120mm厚的為40dB，由此看來，空氣隔聲效果與材料的密度和薄厚有很大關(guān)系，按照隔音定律，墻體越厚、愈重，單位面積質(zhì)量越大，隔聲效果愈好。反觀240mm厚的空斗磚墻由于密度小，隔聲量僅為32dB，雙層75mm厚加氣混凝土中空50mm，內(nèi)填厚礦棉氈的隔聲量是55dB，結(jié)果優(yōu)于150mm的混凝土及240mm的空斗磚材料，這是由于它采用了中空和巖棉，其內(nèi)部有大量微小孔隙，使得聲波沿著這些空隙傳播的過程中，與材料發(fā)生摩擦效應(yīng)，使聲能轉(zhuǎn)化為熱能而消失殆盡，墻板被聲波激發(fā)進行扭曲，在一定頻段發(fā)生了吻合效應(yīng)，因此具有良好的隔聲效果。因此，在雙層構(gòu)件中填充柔軟多孔的吸聲材料，對增大隔音量具有非常好的效果。

3.2.2.2 小房間的測量

根據(jù)整體設(shè)計思路，依據(jù)聲學(xué)建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量第4部分和第5部分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實驗室測量方法和數(shù)據(jù)對相同材料墻體的小房間之間的相鄰隔墻、外部墻體和樓板隔聲性能進行測量，該部分測量旨在對實驗室數(shù)據(jù)進行驗證，測量結(jié)果見表3，隔聲頻率結(jié)果見圖4。

表3　小房間隔聲量測量數(shù)據(jù)

圖4　各測量類型對應(yīng)墻體材料的隔聲量測量曲線

綜合上述實驗室測試數(shù)據(jù)來看 ，相鄰房間之間的公共墻體采用的是雙層75mm厚加氣混凝土中空50mm，內(nèi)填厚礦棉氈，隔聲量為57dB,臨街外墻體采用的是150mm厚加氣混凝土墻，隔聲量為46dB，而房間頂層樓板用的是120mm厚加氣混凝土，隔聲量為42dB。從各頻點曲線上可以看出各頻率結(jié)果基本一致。三種測量結(jié)果相比，小房間的測量基本比實驗室測量數(shù)據(jù)高1~3dB，由于采用的小房間都是標(biāo)準(zhǔn)的影廳設(shè)計，混響時間、背景噪聲或擴散聲場均符合電影用房相關(guān)技術(shù)要求，且設(shè)計過程中墻體上采用了吸音棉，并做了吸聲處理和空腔吸聲設(shè)計，加上混響時間和背景噪聲等因素的影響，所以測量結(jié)果普遍高1~3dB與實驗室測量數(shù)據(jù)基本吻合，符合理論基礎(chǔ)。

3.2.2.3 電影業(yè)務(wù)用房超大墻體的測量

本章通過實驗室和小房間的測量方法對相同材料的相鄰電影業(yè)務(wù)用房之間隔墻的隔聲性能、電影業(yè)務(wù)用房外墻體隔聲性能以及電影業(yè)務(wù)用房樓板隔聲性能進行測量，測量數(shù)據(jù)見表4，測量點位置、聲場的產(chǎn)生、平均聲壓級的測量和混響時間修正等都是結(jié)合現(xiàn)有的國際標(biāo)準(zhǔn)與實驗室達到一致。根據(jù)實驗室的測量結(jié)果對其進行驗證。

表4　電影業(yè)務(wù)用房超大墻體隔聲量測量數(shù)據(jù)

從超大墻體測量來看，150mm厚加氣混凝土材料的相鄰墻體的隔聲量為50dB，75mm厚加氣混凝土中空50mm，內(nèi)填厚礦棉氈材料的相鄰墻體隔聲量為64dB，120mm厚加氣混凝土材料的隔聲量為48dB。測量數(shù)據(jù)均遠遠高于實驗室測量和小房間測量，在聲源室聲場的產(chǎn)生、接收室聲場均勻度等一些測量條件一致的情況下，出現(xiàn)這種情況是由于聲音能量不足，聲場透過墻體，已經(jīng)損失一部分能量，穿過墻體后以空氣作為媒介，形成聲波在空氣中傳播，因為空間太大，聲波受空氣阻力的影響，傳至遠端的時候聲波能量已經(jīng)大量損耗，由于接收室傳聲器采用平均分布測量方法，遠端無法接收到測量信號，所以才會導(dǎo)致這樣的測量結(jié)果。由于該測量方法太復(fù)雜，需要采用揚聲器陣列方式進行測量，加上測量結(jié)果不準(zhǔn)確，所以該測量方法不適用于超大墻體隔聲量的測量。

3.3 超大墻體區(qū)域空間測量方法

由于使用實驗室和小房間測量方法對超大墻體隔聲性能檢測結(jié)果與實驗室和小房間數(shù)據(jù)相差很大，所以項目組結(jié)合揚聲器的指向性和聲源室聲場產(chǎn)生的原則，結(jié)合實驗室和小房間測量對超大墻體隔聲量進行區(qū)域測量。區(qū)域測量是指將一個較大的區(qū)域劃分為若干個小的子區(qū)域進行測量，從而提高測量的效率和精度。該研究所采用的區(qū)域測量是以相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，聲源室產(chǎn)生的聲音應(yīng)穩(wěn)定，并且在測量頻率范圍內(nèi)有連續(xù)的頻譜，聲源頻率在相鄰1/3倍頻程之間的聲壓級差均不大于6dB為原則。擬對被測墻體依據(jù)聲源室聲場產(chǎn)生的原則分為幾個區(qū)域測量，使用聲場聲壓級差均不大于6dB、4dB和3dB確定測量區(qū)域的長度、寬度和高度。比如聲壓級差均不大于6dB區(qū)域原則，是指在傳聲器高度為6m時比系統(tǒng)總聲壓級低6dB，長度和寬度也在6m時比系統(tǒng)總聲壓級低6dB，所以聲源室有效區(qū)域為6m×6m×6m。根據(jù)上述原則對聲場聲壓級均差不大于6dB、4dB和3dB區(qū)域范圍內(nèi)的相同材料墻體進行局部測量，接收室也在聲源室對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)進行測量，并且符合接收到的噪聲量要比本底噪聲高10dB為宜，如果低于10dB可不進行修正，如果低于6dB~10dB應(yīng)當(dāng)根據(jù)式（1）進行修正，如果在6dB以下，應(yīng)采用6dB差值的修正量1.3dB 進行修正。詳細測量結(jié)果見表5。

表5 1/3倍頻程內(nèi)允差為-6dB、-4dB、-3dB局部測量結(jié)果

通過聲場允差確定測量有效空間的方法，分別對聲場允差-6dB、-4dB和-3dB的四種材料的墻體分別進行了測量。從上述測量結(jié)果來看，使用-3dB的聲場允差最接近于實驗室測量結(jié)果，因為局部測量空間近似于實驗室測量空間，聲場聲壓級均差在3dB以內(nèi)使聲場能量充足，能夠到達接收室任何位置，而-6dB相對空間變大，使得聲能量不充足，聲波再受空氣阻力影響，能量被衰減，所以測量存在誤差。經(jīng)上述實驗數(shù)據(jù)分析比對，筆者認為對超大墻體隔聲量測量方面，使用1/3倍頻程之間的功率均差不大于3dB確定有效聲場測量空間，以及接收室也在對應(yīng)的有效空間內(nèi)進行測量的局部測量方法是有效可行的。

4 總結(jié)

隔聲量是隔絕外界噪聲的重要評價指標(biāo)，隔聲量測量是放映質(zhì)量評價的重要組成部分。超大墻體建筑構(gòu)件隔聲量的測量方法研究，是電影行業(yè)首次對大型攝影棚和巨幕影廳等超大墻體建筑隔聲量測量方法的研究，該研究將有利于有效規(guī)范和科學(xué)評估隔聲量的測量方法和結(jié)果，提升電影行業(yè)的隔聲檢測能力，同時也有助于完善高品質(zhì)的放映體驗。因此電影行業(yè)建筑和建筑構(gòu)件的隔聲量檢測技術(shù)的完善對提高放映質(zhì)量，降低噪聲污染具有重要意義。

本文分析了隔聲量測量的影響因素，通過分析背景噪聲、混響時間、聲源點和接收點的布置和選取等因素對結(jié)果的影響，借鑒現(xiàn)有規(guī)范，對小空間和超大墻體空間進行現(xiàn)場測量，將實驗室測量、小空間現(xiàn)場測量和超大墻體空間現(xiàn)場測量三種墻體類型的檢測結(jié)果進行分析比對，逐步調(diào)整優(yōu)化現(xiàn)場測量的方法和數(shù)據(jù)分析處理，最終制定出一套與實驗室和小空間現(xiàn)場測量結(jié)果相一致的超大墻體的測量和評估方法，為大型攝影棚和影廳的設(shè)計和測量評估提供了科學(xué)借鑒，從而促進電影相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)范有序發(fā)展。

參考文獻

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[18] 全國聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.聲學(xué) 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量：第14部分 特殊現(xiàn)場測量導(dǎo)則：GB/T 19889.14—2010[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2010.

[19] 全國聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.聲學(xué) 建筑和建筑構(gòu)件隔聲測量:第6部分 樓板撞擊聲隔聲的實驗室測量：GB/T 19889.6—2005[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2005.

[20] 劉靜,黃波.綠色建筑建筑構(gòu)件隔聲現(xiàn)場檢測方法研究[J].綠色建筑,2023,15(02):61?63，75.

主管單位：國家電影局

主辦單位：電影技術(shù)質(zhì)量檢測所

標(biāo)準(zhǔn)國際刊號：ISSN 1673-3215

國內(nèi)統(tǒng)一刊號：CN 11-5336/TB

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期刊發(fā)行：010-63245081