《今日声学》评论文章：探索餐厅建筑的声学设计- 大数跨境

两江科技评论

2019-09-04

导读：探索餐厅建筑结构与声学之间的秘密？

《今日声学（Acoustic Today）》是美国声学学会创办的面向专业与大众读者的专业科普杂志。杂志为季刊，大多数文章以约稿形式向业内人士征集，尤其是前沿的声学家、第一线的声学工程师、跨学科跨领域的科学家。此外，《今日声学》作为美国声学学会的会刊也定期发布声学界的各类新闻、短评、采访、讣告，是美国乃至全世界声学工作者的一个交流平台。

原文标题：“Satisfying Hunger, Thirst, and Acoustic Comfort in Restaurants, Diners, and Bars... Is This an Oxymoron?”

作者：Kenneth P Roy(LeShanShui Consulting LLC董事兼所有者)

Keely Siebein（Siebein Associates, Inc.高级顾问）

编译：马仁杰、范倩雯、郭孟真、叶慧超

校对：黄唯纯博士

出品单位:南京大学光声超构材料研究院

前言

我们都会去餐厅、饭馆或是酒吧享用美食美酒,满足味蕾、慰藉心灵,但我们怎样才能确保声场环境也满足当代人对品质的追求呢?本文将从声学舒适性、建筑设计中的声学舒适性、建筑结构与声学之间的关系、餐厅噪音的问题和构建餐厅声学舒适性等多个维度进行声学阐述。

不只是食物和饮料

我们日常在餐厅和饭馆用餐，除非你只身前往，否则你通常都希望在享用餐品的同时还能与你的同伴交谈。或者说，如果你前往烤肉店，那么你可能还想在超大屏幕上观看球赛或者听听现场表演的音乐。

一旦你进入餐饮场所，声学舒适性的问题就开始发挥作用，声学舒适性是一个建筑空间室内环境质量（IEQ）的一部分。当然，我们谈论的主要是在办公环境、医疗场所和校园中建立IEQ，尤其是在设计满足绿色或良好建筑评级的情况之下。但截止目前，我们尚未认真关注过类似于餐厅这类酒店空间有关建筑性能方面的问题，但这理应是我们要做的。

事实上,人们已经逐渐意识到餐厅噪音问题日益严重，这个问题在近几年得到了研究学者和食客的关注。 2017年12月, 美国声学学会（ASA）在新奥尔良举行的会议上组织了与之相关的专题会议。会上，Faber和Wang（2017）发表了一篇论文，使用智能手机通过某APP从纽约的2,376家餐厅和酒吧收集了声级调查的数据,对声级进行了分析。噪音水平分为“低”，“中等”和“高”，高水平超过76分贝（A）。相比之下，当交谈双方保持一臂距离时，正常的噪声级通常被认为大约是60dB（A）;因此,在餐饮场所测量的噪声级是正常说话声音的2-4倍。

建筑设计以满足业主需求为己任

当建筑师着手设计或建造新建筑时，设计重点必须是满足该建筑物的使用需求。对于办公楼来说，需求无非是这里可以工作;对于学校来说，则是这里可以学习;而对于医院来说，便是这里可以治疗。所以，以此类推，餐厅、饭馆、酒吧和烧烤的需求是什么？

餐饮娱乐场所的主要责任大概是满足客户对食品和饮品以及对共享式社交体验的期待。餐饮与酒店服务业业务场景众多，涉及面广,因此,我们可以预测对于他们的各种期望也是多种多样的，这就是为什么这一建筑市场中的特殊部分很难被定义，并且在声学舒适性方面也尚未完全解决。

建筑与声学

正如我们在办公室，学校和医院的设计和表现中所学到的，建筑对任何空间的声学都有很大的影响，同样也适用于酒店行业。每个建筑空间的建筑设计（大小，形状和表面）决定了房间内任何一点的语音清晰度，背景噪声水平与语言清晰度相结合将决定语言的可懂度（think schools; ANSI/ASA S12.60, 2010; Brill et al., 2018）。

那么，我们对餐厅建筑结构与声学之间的关系有何具体了解？很多时候，餐厅都会受到过度的噪声与混响、嘈杂的反射声和回声的影响。但建筑声学（Sabine, 1922）有点神秘，因为大多数餐厅的顾客和业主都不知道有办法解决他们的噪音问题，他们甚至没有意识到这是一个研究领域，并且还能提供工程解决方案。

用于分析餐厅的声学环境的起点是计算空间的平均中心频率吸声系数。人类语音的中心频率内容是决定语音可辨识度和对话隐私的重要因素，这两者对于餐厅的声学舒适度都很重要。房间的每个表面都是声学反射或吸收性的。每种材料在人们可以听到的频率范围内吸收或反射某种程度的声音。

公式（1）用于计算房间中的总吸声量。这是通过将房间中各种材料的表面积乘以它们各自的吸声系数得到的。然后将房间中的总吸声量吸收除以房间中的总表面积公式（2）得到该房间的平均吸声系数（ᾱ）。一个房间的总吸声量是

A = S1α1+S2α2+ .. +Snαn=ΣSiαi （1）

其中A是房间的吸收（以㎡为单位），Sn是实际表面的面积（㎡），αn是实际表面的吸声系数。

房间的平均吸声系数是

ᾱ= A / S （2）

房间中的ᾱ是0到1之间的数字。0表示声音完全反射的房间，1表示声音完全吸收的房间。大多数房间都会在这个范围，不要反射过大或吸收过量。

图1 房间示例以及与每个房间相关的典型平均系数（ᾱ）

图1给出了典型房间的示例及其对应的ᾱ值，以显示各种房型可能在此范围内的位置。例如，音乐厅（Hochgraf, 2019 for a related article）或音乐演奏厅可能只有非常少的吸音材料（但是具有精心设计角度的反射表面，将直达声引导到有需要的区域），因此ᾱ为0.10左右。酒店会议室或宴会厅，铺有地毯的地板，吸声天花板瓷砖和吸隔声墙板，其ᾱ可达0.35。一个专业录音室设计为声学“陷阱”，几乎每个表面尽可能吸声，可达到0.75左右的ᾱ值。

我们对超过20个反面例子进行了分析。这些餐厅的业主遇到了十分严重的声学问题，而不得不向声学专家进行咨询。这些餐饮空间安装了各种各样的材料，有些场所几乎没有任何吸声表面（意思就是全部安装了坚硬的地板、墙壁和天花板），而其他场所安装了一些吸声材料，如图2所示。

a.厚重的地毯，帷幔和软垫座椅

b.主要是声反射材料

c.吸声天花板

图2 所有这些餐厅虽然都具有不同数量的吸收材料，但仍都存在声学缺陷

餐厅的声学设计

具有吸声材料装修的房间往往仍需要用地毯来进行吸声。有的房间即使窗户上装了厚重的窗帘地上铺着厚厚的地毯仍然无法改变不理想的声学环境。在哪里安装吸声材料是很重要的！在任何位置增加吸声材料都可以或多或少的减少室内的反射能量，但是将吸声材料放置在声波更有可能和材料相互作用的地方，能够创造更好的声学环境。ᾱ 的值也随着吸声材料的增加而越来越高。

利用例如平均吸声系数这样简单的数学工具来表征“总体”性能之外，我们也需要考虑更多的方法。笔者在墨西哥城教授设计研讨课时，一位建筑师曾经咨询过有没有可能用一种简单的方法来解决墨西哥最著名的餐厅之一的声学问题。这位建筑师想要知道在桌椅下面进行声学处理是否能解决噪音“大”的问题。整个研讨会讨论了解决方案并得出结论，结果是噪音很可能只降低1 dB，因为覆盖面积不超过占地面积的一半。所以这样做，将声音传导到桌椅的底部的可能性也不是很理想。

图3 餐厅中各种吸声材料的平均吸声系数。C，天花板; W，墙; 颜色块,实际表面的平均吸声系数(ᾱ);垂直线，测量α值的范围。ᾱ平均分别是0.12,0.20,0.27,0.38,和0.44

未经声学处理的房间的ᾱ值为0.12，范围为0.05至0.23，如图3所示，红色，为“未经处理”选项。（在50％面积的墙壁或天花板上添加吸收材料ᾱ会增加0.20。（这通常被认为是未经声学处理的空间与吸声空间之间的“区分点”）。这一步被认为可能是试图控制混响过度的“第一步”。

但是，如果想要更加柔和的环境，在超过50％的墙面或天花板表面添加吸音材料将进入声学处理的下一个阶段，其ᾱ为0.27。处理超过80％的天花板面积，同时处理不超过30％的墙面面积，将产生0.38的ᾱ。而在处理80％或更多面积的天花板表面和超过房间面积30％的墙壁将产生ᾱ值为0.44。

在大多数餐厅，由于窗户，照明设备，机械管道的存在，处理更多的表面积十分困难。因此，餐厅的ᾱ通常不会超过0.44。由于平均吸声系数越高，房间表面吸收的声音就越多。如果餐厅要提供一个安静，柔和，让人们可以轻声说话的场所，那么在可进行声处理的天花板和墙壁区域使用大量的吸音材料是极其重要的。如果一个场地要具有更“充满活力”的感觉，就要使用少量的吸音材料，但这些材料得战略性地布置在能够让声音更加响亮的位置。

然而，不使用吸声材料而通常导致声环境不适甚至变得过度嘈杂，即使在想要“充满活力感”的区域也是如此。这也是为什么噪音成为顾客主要投诉的原因。许多餐厅仍使用硬地面，石膏板墙和天花板，他们并没有没有使用声学材料。一些餐厅安装了吸声吊顶天花板，但是一些老餐厅在重新装修时会给这些天花板图上新的油漆。除非这些天花板被喷涂的，而没有使用中间层涂料，否则传统涂料会密封天花板表面的孔洞，使得这些吸声天花板失效。

餐厅可辨识度的技术分析

语音传输指数（STI）是“一种用于预测从说话者到听者的语音可理解性的客观指标”（ British Standards Institution 2011, BS EN 60268-16），或预测从一个人与另一个人的交流和理解程度。我们计算了13家未经处理，声学环境较差的餐厅中的STI，（Siebein和Siebein，2017年）。这些餐厅在空置时的STI值在0.49到0.75之间。根据BS EN 60268-16的规定，0.50的STI被视为语音报警系统的目标值（设计用于在建筑物内提供语音紧急警报的生命安全系统，但也可能包括背景音乐或其他非紧急信号）；0.58的STI被视为高质量的公共广播（PA）系统；0.70的STI被认为是“高语音清晰度”；0.76以上的STI被认为是“优秀的清晰度，但在大多数环境中很难实现”。这可能就是为什么在这13家餐厅里，当餐厅的客流量较小时，人们可以清楚地听到其他餐桌上用餐者的谈话。

在所有情况下，坐在同一张桌子上的顾客的STI值应尽可能高，以优化这些用餐者之间的沟通便利性。假设该地区没有其他用户，背景噪音也很小，这里的STI值会更高，这意味着语音更容易被理解。在任何情况下都需要保持较高的STI值。应在所有条件下尽量减少房间内各个位置的STI，以限制噪音的叠加，从而减少桌子上的STI。一般来说，房间内的吸声量越大，STI值越高。

然而，背景噪声水平也与STI有着显著的关系。在餐厅或社交空间中，通常会发现平均背景噪音水平为77分贝（A）（Scott，2018年）。“背景噪音”是指所有其他用餐者在餐桌上说话的声音，反射到整个房间的其他座位，以及用餐的声音，包括菜肴的叮当声、准备食物、餐桌的喧闹声和清洁声。

图4 显示多个坐在餐厅中的人，之间的通信路径的图表。假设座位区已经坐满，背景噪声较大，这里的语音传输指数(STI)值会较低，这意味着语音不会被很好地理解。绿线，直接引语;细细的红线，映照出言语;蓝色曲线，其他噪音，如暖通系统。

我们还对同样模拟“使用中”环境的13家餐厅进行了分析。当模拟相同的房间被更多的顾客占据时，STI水平下降到0.21到0.31。根据BS EN 60268-16，这些STI值被认为是“坏的或差的”，并且可能提供一些用户体验的确认，即他们无法在自己的桌子上清楚地理解对话，特别是当餐厅坐的更满时。图4从概念上展示了当餐厅中存在许多声源时会发生什么，使得进行对话变得更加困难。

怎样构建餐厅声学舒适性？

在公共场所（餐厅、快餐厅、和酒吧）的“适当的音响效果”的概念一直是一个持续的问题。ASTM国际(原美国测试与材料协会)20年前曾考虑编写一个此类公共场所声学测量与性能的标准，但是这个标准在开发过程中就因为相关方(业主、工人和用户)没有能够就特定的声学要求达成共识而夭折。然后，在2017年，ASA被请求对编写这样一个标准开展可行性分析，为此，ASA公共政策1组在波士顿会议上主办了一个关于餐厅声学的特别会议。从那以后，又提供了额外的特别会议，并收集了更多的测试数据，但接下来要做什么？

开发声学标准的常规实践通常遵循一个确定的路径，从设计实践开始，到建筑规范和法规结束。到目前为止，这些空间的声学设计知识一般由建筑师、工程师、设计师和顾问掌握。然而，餐厅装修的设计要求往往由业主在内部掌握。

例如，像连锁快餐店通常拥有他们自己的建筑设计规范。然而，尽管大家都认为“噪音有利于翻台”，但快餐行业的餐厅建筑模板通常都包括了声学天花板，一般是2英尺×2英尺的吊顶片。

尽管快餐行业首先考虑的可能是安装成本、可行性和美观，但是这些吊顶仍然提供了一部分声学效果，尽管有人认为噪音对声音是有好处的，这难道不是一个悖论么?

文章链接

https://acousticstoday.org/satisfying-hunger-thirst-and-acoustic-comfort-in-restaurants-diners-and-bars-is-this-an-oxymoron-kenneth-p-roy/

编辑推荐