多少年來，人們?yōu)榱硕康难芯繌d堂的建聲設(shè)計(jì)問題，建立了許多建聲評價(jià)的客觀指標(biāo)，如混響時(shí)間，早期衰減，清晰度等，廳堂音質(zhì)取決于觀眾的評價(jià)，這涉及人的主觀感覺等復(fù)雜問題，如何能在設(shè)計(jì)階段就對廳堂音質(zhì)做出正確的先期演示和評價(jià)，一直是相關(guān)領(lǐng)域工程師們的夢想，隨著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來，工程師們的夢想將得到實(shí)現(xiàn)，建聲智能設(shè)計(jì)與仿真將對整個(gè)建筑聲學(xué)和音響工程領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，并具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近年來不少工程已開始借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)去控制觀眾廳音響放聲系統(tǒng)的聲學(xué)特性，這種計(jì)算方式不僅可以將廳堂的音響工程與電聲系統(tǒng)作為一體進(jìn)行設(shè)計(jì)，并能獲得比較準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)數(shù)值，而且還可以直觀的看到設(shè)計(jì)結(jié)果，對實(shí)際工程設(shè)計(jì)和調(diào)整有良好的指導(dǎo)作用。

建聲和音響系統(tǒng)智能設(shè)計(jì)

對音響工程來說，通常評價(jià)方法是采用實(shí)物建模方法，他以縮小比例的模型來模擬建聲效果，撤測出客觀參數(shù)進(jìn)行評價(jià)，這種方法的建模周期長，而且費(fèi)用高，如果效果不夠滿意修改起來非常麻煩，更重要的是由于模型按比例縮小，試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際效果常常產(chǎn)生很大的差異，此外傳統(tǒng)的音響工程設(shè)計(jì)一直是在廳堂建筑竣工后進(jìn)行，事先無法判定前期設(shè)計(jì)預(yù)定值與實(shí)際音響效果的差距，顯然智能化的前期設(shè)計(jì)演示和仿真技術(shù)是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的有效手段，音響系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真可解決前期設(shè)計(jì)驗(yàn)證問題，以免由于設(shè)計(jì)缺陷造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，采用智能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對建筑物聲場的模擬，可以置身于智能設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，在廳堂中的任意一點(diǎn)感受音響效果，實(shí)地的對吸音材料和聲源位置進(jìn)行修改，直到得到滿意的效果，智能設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)正是解決這個(gè)問題的方法之一，對已建成的大型廳堂，通過計(jì)算機(jī)仿真可檢測其建筑聲學(xué)特性是否合理，對其不良特性提供修正方案，并根據(jù)廳堂功能和建聲要求對其電聲系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，音響工程的計(jì)算機(jī)仿真在大型廳堂建筑的設(shè)計(jì)階段，通過計(jì)算機(jī)構(gòu)筑建筑聲學(xué)模型，對音響工程的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真模擬廳堂音響效果，用于評判音響工程設(shè)計(jì)的可行性，近年來在國內(nèi)的專業(yè)音響行業(yè)中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)逐漸成為工程投標(biāo)中一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)參考依據(jù)，在信息產(chǎn)業(yè)部電子定額站制定的《系統(tǒng)安裝工程定額》中，也要求二次設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，采用智能設(shè)計(jì)和仿真軟件，可以達(dá)到如下效果。

2.改善設(shè)計(jì)

采用智能設(shè)計(jì)和仿真軟件，可以模擬建聲環(huán)境系統(tǒng)，向建筑設(shè)計(jì)單位提供一套進(jìn)行音響工程評價(jià)的有效工具，以便更好的檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)與設(shè)計(jì)結(jié)果之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中潛在的缺陷和問題，模擬解決問題的不同方法，從而使整個(gè)設(shè)計(jì)更加完善，它將解決的問題是：

（1）在設(shè)計(jì)之初，就能對不同設(shè)計(jì)方案的建聲實(shí)際效果作出正確檢查與評價(jià)。

（2）在未施工前就能對施工質(zhì)量進(jìn)行模擬驗(yàn)證。

（3）在土建工程竣工后，可對局部建筑和室內(nèi)裝修設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。

音響工程智能設(shè)計(jì)軟件是在計(jì)算機(jī)環(huán)境下進(jìn)行建聲前期設(shè)計(jì)的工作，其主要功能包括以下幾點(diǎn)。

（1）按照建筑工程圖紙的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，在計(jì)算機(jī)中構(gòu)筑建聲模型(建立X、Y、Z三維坐標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)行聲學(xué)測定，建模的各個(gè)平面采用多個(gè)測量點(diǎn)進(jìn)行測量)，屏幕將顯示出一個(gè)封閉空間的總體積、表面面積、平均吸聲系數(shù)，以及在50Hz，100Hz，200Hz，500Hz，1kHz，2kHz，4kHz，8kHz8個(gè)平點(diǎn)的混響時(shí)間，構(gòu)筑建聲模型是智能設(shè)計(jì)過程中最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

（2）按照已設(shè)定的各種建筑材料，計(jì)算封閉空間內(nèi)50Hz-8kHz之間10個(gè)頻率點(diǎn)的混響時(shí)間，以檢測音響工程是否合理，并對原設(shè)計(jì)進(jìn)行修正，如果在做模擬設(shè)計(jì)時(shí)，該工程尚未完成建聲設(shè)計(jì)或裝修設(shè)計(jì)，未能提出用什么樣的吸聲材料時(shí)，就需要有音響工程師做模擬設(shè)計(jì)，智能設(shè)計(jì)軟件資料庫中有各種吸聲材料的吸聲數(shù)據(jù)，音響工程師可根據(jù)該資料庫中存在的不同吸聲材料的吸聲系數(shù)，對廳堂內(nèi)的吸聲材料做出適當(dāng)?shù)脑O(shè)定，并根據(jù)工程最終的建聲設(shè)計(jì)和裝修進(jìn)行最后的修正。

（3）進(jìn)行建筑聲學(xué)特性仿真。根據(jù)廳堂功能和聲學(xué)要求，參照世界著名廳堂的音響工程，提供該廳堂音響工程的最佳設(shè)計(jì)，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，智能設(shè)計(jì)軟件提供了這種構(gòu)筑建聲模型的方法，在該軟件的視窗里有照片類型及設(shè)計(jì)形狀兩個(gè)輔助視窗，在這兩個(gè)輔助視窗里，存有幾十個(gè)建筑建筑物模型，雖然這些設(shè)置的模型并不能完全符合當(dāng)前工程的要求，但智能設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)了極為方便的修改方法，可以通過逐一修改某預(yù)置模型的關(guān)鍵尺寸，最大限度的將原來預(yù)置的模型修改到接近需要的尺寸，例如對一個(gè)三層看臺的劇院模型來說，允許對其長、寬、高、看臺高度和伸出度等尺寸逐一修改，以符合工程需要，此時(shí)智能設(shè)計(jì)軟件中將顯示儲存在資料庫中的歌劇院模型，這種做法簡單易行。

2.音響工程智能設(shè)計(jì)

根據(jù)廳堂音響工程要求設(shè)計(jì)音響系統(tǒng)，智能設(shè)計(jì)軟件將給出音箱位置的三維坐標(biāo)，指向性，靈敏度，輸入功率等，從資料庫中選擇放大器和音箱型號，確定其數(shù)量，并對該廳堂進(jìn)行室內(nèi)聲壓級、音箱清晰度、聲場不均勻度的分析計(jì)算。

（1）音響工程師根據(jù)以往的音響設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在模擬相應(yīng)的每個(gè)特定位置設(shè)定某一個(gè)型號的音箱，同時(shí)設(shè)定每個(gè)音箱的三維坐標(biāo)、指向性、輸入功率及靈敏度。

（2）在智能設(shè)計(jì)軟件中設(shè)定了音箱、觀眾席和測試點(diǎn)位置后，智能設(shè)計(jì)軟件就可以在計(jì)算視窗欄里逐一顯示任意一個(gè)音箱的直達(dá)聲壓，混響聲等各種數(shù)據(jù)，此外還可給出聲音清晰度的顯示，智能設(shè)計(jì)軟件的另一重要功能就是在射線視窗內(nèi)顯示每個(gè)音箱的聲場射線，每個(gè)音箱的射線顯示多達(dá)100多條。

（3）智能設(shè)計(jì)軟件所設(shè)定的數(shù)據(jù)都是可以修改的，其中包括所有吸聲材料在各頻段的吸聲系數(shù)，每個(gè)平面的三維坐標(biāo)，每塊面積所設(shè)定的吸聲材料，音箱的型號，輸入功率，指向性及音箱數(shù)量等，這些修改可以在不同視窗內(nèi)進(jìn)行，也可在三維圖像下進(jìn)行直觀修改，例如可以在屏幕上拖動(dòng)任意一只音箱到所設(shè)想的位置，觀察音箱聲場射線的變化情況。

通過計(jì)算機(jī)計(jì)算出的曲線族作為擴(kuò)聲聲場的計(jì)算參考，這些曲線族是具有不同指向性（Q）的音箱，不同的房間常數(shù)（R）隨傳送距離變化而呈現(xiàn)聲壓級衰減曲線，該曲線圖包括了所有可能容積的觀眾廳和各類指向性因數(shù)（Q）的擴(kuò)聲用音響系統(tǒng)，在利用聲線法作圖，設(shè)計(jì)師可參考圖中曲線，根據(jù)音箱的指向性因數(shù)（Q）去確定聲場中不同距離的聲壓級，以獲得合適的音箱布局位置。

（4）進(jìn)行設(shè)備選型。音箱仿真軟件的設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫存有世界各主要音箱廠商的各類設(shè)備型號和技術(shù)指標(biāo)，為音響工程的智能設(shè)計(jì)提供了很大方便，當(dāng)把不同型號設(shè)備的技術(shù)參數(shù)輸入上述的一項(xiàng)仿真智能軟件時(shí)，計(jì)算機(jī)便會模擬出相應(yīng)的聲場效果。

3.音響系統(tǒng)仿真適用范圍

智能設(shè)計(jì)軟件所做的仿真可以在廳堂工程開工以前進(jìn)行，其模擬分析帶有一定的預(yù)見性，因而智能設(shè)計(jì)軟件適合以下范圍使用。

（1）建聲設(shè)計(jì)部門。建聲設(shè)計(jì)師用來進(jìn)行建筑聲學(xué)分析設(shè)計(jì)，用于檢驗(yàn)建聲設(shè)計(jì)是否合理，例如可以預(yù)先發(fā)現(xiàn)由于空間太大，室內(nèi)表面積不夠而造成混響時(shí)間過長的可能性。

（2）音響工程部門。音響工程師用來進(jìn)行音響模擬設(shè)計(jì)，例如廳堂的聲壓級計(jì)算，聲場不均勻度及清新度的預(yù)測。

（3）高校音響專業(yè)。教師和學(xué)生用來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的可行性，從而選出最佳方案。