声音壳体 【技术领域】
本发明涉及一种用于音乐表演类型的声音壳体。背景技术 已知用声音壳体来提供音乐厅或类似建筑的舞台， 所述声音壳体提供反射表面， 该反射表面加强射向听众区域的声音并减小沿舞台区域的后面、 侧面和天花板方向的声音 损失。 这种声音壳体还被发现能够以加强表演区域中的音乐家听到他们自己的表演和其他 音乐家的表演并从而趋向于提高表演质量的方式提高舞台的表演区域的声学条件。
典型地， 在这种室内声音壳体中， 反射板由围绕舞台的永久结构支撑， 舞台或听众 区域上方的其他反射体可由建筑物的屋顶支撑。可替换地， 在 US5,530,211 中已经提出一 种声音壳体， 其为可运输的并具有标准化构造以易于竖立和拆除。这种临时结构典型地包 括在支撑塔上的反射板。
当表演发生在露天环境下时， 音乐家可被提供永久的或临时的舞台结构， 这种舞 台结构可提供屋顶、 后壁和可能的侧壁， 但终归不能与在具有声音壳体的舞台的舞台的音 乐厅中的音乐家和听众所能获得的声学效果相比。 US4,278,145 提出提供一种音乐会壳体， 其用于室外用途并包括多个类似构造的部分， 这些部分可被竖立并连接以形成壳体， 每个 部分具有竖直的板和可向前倾斜的悬臂状上部。
发明内容
仍然需要提供一种用于室外条件的改进的声音壳体。
根据本发明， 用于室外音乐表演的表演壳体包括 ：
提供有用于接收至少一个声源的表演区域的平台， 所述平台与后壁反射体、 侧壁 反射体和顶篷反射体整体结合以限定具有用于与露天听众区域进行声学交流的前开口的 围栏 ；
所述顶篷反射体包括在所述表演区域之上延伸的主要部分和关于所述表演区域 的前边缘向前伸出的伸出部分， 所述顶篷反射体进一步包括在所述主要部分和所述伸出部 分的下侧上的声音扩散构造， 并适于提供来自所述至少一个声源的声音的非镜面反射以加 强在所述表演区域和所述听众区域中接收的声音。
优选地， 所述侧壁反射体和所述后壁反射体包括平坦的反射表面， 并且所述顶篷 反射体的所述主要部分包括分布在凹入的部分圆柱形表面上的多个凸起的部分圆柱形反 射体， 所述凹入的部分圆柱形表面从所述后壁反射体的顶部边缘延伸到所述表演区域的所 述前边缘的竖直上方位置。
优选地， 所述凸起的反射体具有 2.8 至 4.2 米范围内的曲率半径。
优选地， 每个所述反射体由具有至少每平方米 10 千克的密度的材料形成。
在一个实施例中， 所述顶篷反射体在所述表演区域的所述前边缘上方的高度为 G， 所述后壁的高度为 D， 并且 G 和 D 通过方程 G ＝ 2.4D±10％联系起来。在所述表演区域的前部处的所述侧壁之间的间隔为 C， 在所述平台的后部处的所述侧壁的间隔为 B， 并且其中 C 和 B 通过方程 C ＝ 1.43B±10％联系起来。所述后壁反射体的高度为 D， 从所述表演区域 的前边缘到后部的所述表演区域的深度为 A， 并且其中 D 和 A 通过方程 D ＝ 0.5A±10％联系 起来。所述顶篷延伸部装置以在水平线之上 0 至 10 度内的仰角从所述主要部分延伸。所 述顶篷反射体的弧半径为 H， 从所述表演区域的前边缘到后边缘的所述表演区域的深度为 A， 并且其中 H 和 A 通过方程 H ＝ A±10％联系起来。
优选地， 所述顶篷延伸部从所述主要部分向前伸出不小于 10 米的距离。
所述表演区域的所述前边缘可由联结所述平台与所述侧壁反射体的前边缘的交 叉点的线限定。
还公开了一种自由站立表演结构， 包括根据本发明的声音壳体和适于支撑所述侧 壁反射体、 所述后壁反射体和所述顶篷反射体的以协作关系包含所述声音壳体的支撑结 构。
所述自由站立表演结构可进一步包括包围所述声音壳体和支撑结构的外覆层， 并 且所述声音壳体、 支撑结构和外覆层具有标准化的构造并适于拆卸和运输。 附图说明
现在将经由实例并参照附图对本发明中的实施例进行描述， 在附图中 ： 图 1 为声音壳体的示意性剖视图 ； 图 2 为示出图 1 的声音壳体的一半中的反射表面的透视性剖视图 ； 图 3 为前述图中的声音壳体的反射表面的示意性俯视图 ； 图 4 为用于确定尺度目的的前述图中的声音壳体的示意性透视图 ； 图 5 为用于确定尺度目的的前述图中的声音壳体的示意性正面视图 ； 图 6 为例示出来自特定声源的声音矢量的前述图中的声音壳体的示意图 ； 图 7 为在没有声音壳体的情况下平台上的声源的声音等级的等值线的绘制 ； 图 8 为当存在图 1 至 6 的声音壳体时相应的声音等级的绘制 ； 图 9 为包括声音壳体的自由站立表演结构的示意性剖视图 ； 和 图 10 为用于管弦乐队的自由站立表演结构的程式化外覆层的透视图。具体实施方式
图 1 示意性地例示出本发明的一实施例， 其中声音壳体 1 包括限定用于一个或多 个音乐家或乐器的表演区域 3 的平台， 音乐家或乐器在图 1 中被示意性地表示为声源 4。 然 而应该理解的是， 在本文中， 声源 4 还可以是歌手或演说家。这样， 声源 4 典型地为位于表 演区域 3 的不同部分的一组源。表演区域 3 扩展了平台 2 的整个宽度并具有在平台的后边 缘处的后边缘。表演区域 3 为音乐家可在其中表演并典型地包括全部平台表面的可获得的 空间， 虽然一些区域可能根据平台的形状而被排除。
声音壳体 1 包括用于以最小的吸收反射声音的若干个声学反射表面， 其在后文中 被提及为反射体。
声音壳体 1 具有竖直的后壁反射体 5 和竖直的侧壁反射体 6， 并由顶篷反射体 7 覆 盖， 顶篷反射体 7 在图 1 中被表示为具有在表演区域 3 上方延伸的主要部分 8 和向前伸出表演区域的前边缘 10 的伸出部分 9。
因此， 平台 2 与后壁 5、 侧壁反射体 6 和顶篷反射体 7 整体结合以限定围栏， 该围栏 具有在表演区域 3 和露天听众区域 12 之间进行声学交流的前开口。
顶篷反射体 7 在其下表面上被提供有用于提供声音的非镜面反射的声音扩散构 造 13。顶篷反射体 7 的主要部分 8 在沿侧视图看时具有曲面形状， 大致由平台 2 的具有横 向延伸的水平轴线的圆柱表面的一部分限定， 使得声音扩散构造 13 分布在大致凹入的支 撑表面上。
虽然在图 1 中被示出为分离但联结的零件， 主要部分 8 和伸出部分 9 可整体地形 成并且在这里为了方便而被描述为分离的实体。
如图 1 中所示， 伸出部分 9 沿远离主要部分 8 的方向以相对于水平面 0 到 10 度之 间的角度向上倾斜。
舞台延伸部 14 的不形成表演区域 3 的一部分的前部在平台 2 的前边缘处向前伸 出。在该实例中， 表演区域 3 的边缘 10 的前部由联结平台 2 的表面与侧壁反射体 6 的竖直 前边缘的交叉点的线 10 限定。
图 2 更清楚地示出了提供在声音壳体 1 内的声音反射表面。图 2 示出声音壳体 1 的一半的横切透视图。如图 1 中所示的情况， 外覆层和其它设计舞台使用的装饰性和功能 性的细节已经为了清楚而省略， 因此没有表示从上面悬挂的照明设备或典型地用于管弦乐 情况下并通常在表演期间位于平台 2 上的管弦乐梯级竖板。
声音扩散构造 13 包括一系列凸起的反射体， 每个为平台 1 的具有各自的横向延伸 的水平圆柱轴线的部分圆柱形形状。
图 3 以俯视图示意性地例示出由壳体 1 在内部提供的反射表面， 特别例示出侧壁 反射体 6 沿向前的方向展开且顶篷反射体 7 的伸出部分 9 沿向前的方向稍微地逐渐变细。
图 4 为了方便而以下文关于尺度的讨论中所提及的限定参数被提供。
在下面的实例中， 将给定具有容纳八十件管弦乐器的表演区域 3 的大尺寸壳体 1 的尺度。 设想还将制造用于容纳四十五件管线乐器的中等尺寸壳体和用于十六件管弦乐器 的小尺寸壳体。
在本实施例的大尺寸壳体 1 中， 表演区域 3 的深度 A 为 14.4 米， 在后边缘平台的 宽度 B 为 14 米， 前边缘处平台的宽度 C 为 20 米。后壁反射体的高度 D 为 5 米。
平台 2 具有 1.5 至 3 米的地面之上的高度 P。
顶篷反射体 7 在其前边缘处在表演区域 3 的前边缘上方的高度 G 为 12 米。顶篷 反射体 7 具有在其后边缘与前边缘之间的弧线， 该弧线具有等于表演区域 A 的深度的半径 H， 在该实例中为 14.4 米。
顶篷反射体 7 的伸出部分 9 向前伸出表演区域 3 的前边缘 10 一至少 10.5 米的距 离 M， 该伸出部分在其前边缘处的宽度 N 等于平台在其后边缘处的宽度 B。
上述参数在图 5 中进一步例示出。
图 6 示意性地例示出声音被顶篷反射体 7 反射的方式。来自特定声源 15 例如大 提琴的声音产生声波， 为了论证目的， 该声波被认为包括分别指向顶篷 7 的主要部分 8 和伸 出部分 9 的声音矢量 16 和 17。
声音矢量 16 入射到主要部分 8 的一个声音扩散构造 13 上， 并沿包括表示向前反射到听众区域 12 的声音的矢量 19 和表示向后反射到表演区域 3 的声音的矢量 18 的多个 方向散射。
类似地， 声音矢量 17 沿多个方向从顶篷反射体 7 的伸出部分 9 的声音扩散构造 13 散射， 从而声音矢量 20 表示向前反射到听众区域 12 的声音， 声音矢量 21 表示向后朝表演 区域 3 反射的声音。
因此， 顶篷反射体 7 的伸出部分 9 在露天表演环境下提供不同的优点， 这是由于诸 如本来将损失到大气中的声音矢量 17 的声音通过反射到表演区域 3 和听众区域 12 而重新 被利用， 并且至少在某种程度上补偿了封闭听众席的缺乏， 封闭听众席在音乐厅中向音乐 家提供声学反馈并提供音乐厅的环绕立体声或现场特征。换句话说， 除了通过向下反射否 则将损失的声音来提高听众区域 12 中接收的声音的音量， 伸出部分 9 的存在有助于表演区 域 3 中的音乐家体验到的反射和回响声音的量。
如上所述地反射到表演区域 3 的声音对于由声源 4 表示的演奏特定乐器 15 的音 乐家和演奏其它乐器都是有用的。 多个反射还可以从侧壁反射体、 后壁反射体、 平台表面和 顶篷反射体 7 的其它反射体发生。
表演区域 3 中的净效应是为了提供声音的加强， 其在表演者的音乐表演的多个方 面帮助表演者。 指向前方的声音矢量 19 和 20 增强来自特定源 4 的直接朝向听众区域 12 行进的 声音矢量 22。因此， 听众被提供有通过来自表演区域 3 中的不同位置处的不同声源 4 的声 音的反射和混合而获得的提高的音量和在回响质量方面增强的声音。
图 7 和图 8 示意性地表示模拟由声音壳体 1 提供的反射表面的效果的结果。图 7 表示在没有声音壳体 1 的情况下来自在平台 70 上表演的管线乐器的在听众区域 12 中的声 音分布， 因此平台 70 不具有本实施例的声音壳体 1 的侧壁反射体、 后壁反射体和顶篷反射 体。等值线用数值标记， 表示听众区域中的位置处的声音强度与平台 70 上的声音等级的比 率， 其用对数表示从而例如 -3.0 表示 3 分贝的损失。
图 8 例示出当本实施例的声音壳体 1 替代了图 7 的平台时对应的等值线。等值线 值的比较清晰地证明了其改进。例如， 图 7 中紧靠在平台 70 前面的区域具有 -3.0 的等级， 而在图 8 中， 在紧靠在声音壳体 1 前面的对应轮廓中为 0 分贝。明显的是， 在传到听众区域 12 的声音的音量方面有显著的进步。
相同的模拟技术已经被用于测量先前的 STI 舞台支撑轮廓参数， 这是在表演区域 中用于管弦乐器或其它工具的被接受的声音质量测量。该 STI 值通过与可在传统的音乐厅 的室内声音壳体中获得的 STI 值充分换算的仿真而获得。
上述声学仿真使用被开发用于声学预测和模仿的 Odeon( 商标 ) 室内声学软件来 实施。
图 9 示意性地例示出如何能将上述实施例的声音壳体 1 并入到自由站立表演结构 90 中， 该自由站立表演结构 90 可例如在任何露天场所中竖立， 作为用于音乐表演的固定或 临时结构。结构 90 包括表演壳体 1 位于其内的支撑结构 91 并且可例如包括附接声学反射 板的标准化框架。可替换地， 后壁反射体 5、 侧壁反射体 6 和顶篷反射体 7 由刚度足以形成 需要少量或不需要支撑结构的自站立结构的材料形成。
外覆层 92 围住声音壳体和支撑结构 91， 留下前开口 11 打开， 另一方面还提供保护
和装饰功能。外覆层 92 被提供有圆形的边缘以避免在来自表演壳体 1 的声音的分布中引 起声学假象 (acoustic artefacts)。 外覆层 92 也由声学上尽量中性的材料形成， 以特别是 对于那些邻近前开口 11 的部分避免不需要的反射和吸收。
外覆层 92 可例如具有如图 10 中所示的形状， 图 10 示出了适于容纳具有容纳八十 件管弦乐器的表演区域的大尺寸壳体 1 的外覆层的形状。为了简单， 壳体 1 和支撑结构 91 的细节从图 10 中省略。
假设可替换的实施例， 其中声音壳体 1 能自由站立， 且反射表面通过用于不需要 单独的支撑结构或外覆层的自支撑结构的具有足够强度的材料提供。
在所述实施例中， 声音扩散构造由部分圆柱形表面形成。 假设可替换的实施例， 其 中不同形状的反射体被使用， 表面构造的若干不同的可能的组合能够实质上获得与最小吸 收相同的声音扩散结果。
在上面的实施例中， 反射体可方便地由胶合板形成， 胶合板可被涂漆并抛光以具 有良好的反射性质。其它具有足够密度的材料也可以被使用， 典型地所述密度至少为每平 方米 10 毫克。
用于大尺寸声音壳体的给定尺度可按比例缩小到用于中等尺寸声音壳体和小尺 寸声音壳体的尺度， 或者按比例放大至超大尺寸壳体的尺度。方程 G ＝ 2.4D±10％、 C＝ 1.43B±10％和 D ＝ 0.5A±10％以及 H ＝ A±10％仍然适用。