厅堂音质设计中声线模拟立体角分频并行计算和应用研究

论文题目: 厅堂音质设计中声线模拟立体角分频并行计算和应用研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 建筑技术科学

作者: 钱城

导师: 沈天行

关键词: 厅堂音质设计,声线模拟,立体角,分频并行计算,程序语言,应用

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 厅堂音质设计是为了获得优良的音质效果,以更好地发挥厅堂的使用功能。但是,目前建筑师往往是凭靠经验和感觉进行厅堂音质设计,在厅堂观众厅的体型和表面吸声材料、结构的选择上,存在着很大的盲目性和繁琐性,对观众席的声场分布也缺乏基本的量化指标和认识。这些都影响了厅堂音质设计的质量。为此,本文进行了以下几方面的研究。首先,在理论上提出了一种新的声线模拟计算方法——立体角算法和相应的声线三维模型。经过分析和比较,模拟计算观众席的声场分布要比传统的声线法、声像法便捷和有效,可以较准确的得到观众席计算点的声压级。其次,利用计算机技术,以Matlab应用软件和AutoCAD中的LISP程序语言为平台,研究开发了一套厅堂音质设计的计算机应用系统,实现了快速的观众厅混响时间、观众席各点声压级和观众厅各个表面吸声材料、结构选择的分频并行计算,以及Matlab和AutoCAD的数据文件链接传递,实现了模拟声线在观众厅三维模型中的立体可视化分布,为建筑师,特别是非建筑声学专业人员,能够科学的、合理的进行厅堂建筑音质设计提供了有效的工具。在经过了实验验证的基础上,本文将其用于天津市青年京剧团剧场的音质设计中,经建筑师使用,证明效果良好,达到了设计要求。说明该系统具有较高的理论研究和实际应用价值。

论文目录:

第一章绪论

前言

1.1 厅堂音质设计

1.1.1 厅堂音质设计的目的和意义

1.1.2 厅堂音质设计的方法和内容

1.2 厅堂建筑声学的历史沿革简介

1.2.1 从古典到现代的西方音乐厅和歌剧院

1.2.2 中国戏剧文化中的观演场所

1.2.3 其他观演类厅堂建筑

1.3 国内外有关计算机模拟和应用研究概况

1.4 本文主要的研究工作

本章小结

第二章厅堂音质设计的模拟计算方法和模型

2.1 厅堂音质设计的经典算法

2.1.1 声像法(Image-Source Method)

2.1.2 声线法(Ray-Tracing Method)

2.2 本文的模拟算法和模型

2.2.1 声线的立体角算法

2.2.2 声线的三维模型

2.3 厅堂音质设计的计算机技术

2.3.1 Matlab软件简介和应用

2.3.2 观众厅AutoCAD三维模型和AutoLISP语言程序设计

本章小结

第三章厅堂音质设计计算机应用系统

3.1 应用系统简介

3.2 观众厅的体积设计

3.2.1 体积设计的一般原则

3.2.2 体积设计的程序实现

3.3 观众厅的体型设计

3.3.1 观众厅平、剖面的二维体型设计

3.3.2 观众厅的三维体型设计

3.4 观众厅的混响时间要求

3.5 观众厅的混响设计

3.5.1 设计中存在的问题

3.5.2 设计思想和算法研究

3.5.3 用户界面和材料库的设计

3.6 观众席声压级模拟分布计算

3.6.1 模拟分布计算的思想

3.6.2 分频并行计算的优点

本章小结

第四章模拟算法的实验验证

4.1 实验目的和方法

4.2 报告厅简介和测点布置

4.3 实验数据和模拟计算结果对比分析

本章小结

第五章以天津市青年京剧团剧场音质设计为例的应用

5.1 剧场功能要求简介

5.2 观众厅体积设计和混响时间确定

5.3 观众厅平、剖面的体型设计

5.3.1 体型设计的思想

5.3.2 声线模拟的验证

5.4 观众厅表面吸声材料、结构的选择

5.4.1 观众厅三维模型的建立

5.4.2 表面材料、结构的选择

5.5 观众厅的声场分布

5.6 观众厅混响时间的核算

本章小结

第六章结语

6.1 总体的认识和总结

6.2 存在的问题和改进

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢

发布时间: 2006-05-24

厅堂音质设计中声线模拟立体角分频并行计算和应用研究

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