为迎接1959年国庆，北京兴建十大建筑，人民大会堂音质问题交给了马大猷负责。他组织北京高校、建筑、广播系统中的声学专家进行研究，从提出概念到设计模型，到最后完成大会堂的音响设备安装调试，仅仅用了9个月时间。
　　人民大会堂是当时世界上最大的会议场所。大会堂的内部结构、穹顶形状，使音质方面的设计者们面临的最大的问题就是回声。假如不做任何处理，在这里边只听到各个回声的互相干扰，根本没办法开会。以前有一种错误的认识，以为将大会堂这样的建筑建好，安上两个大喇叭，装上扩音器就行。实际情况绝不是这么简单，扩音出来的声音经过墙壁和空间反射，产生混响，传到后面仍是嗡嗡的，什么也听不清。
　　马大猷利用积累的经验，和课题组成员形成基本思路。他们做了两个模型试验，先在中科院声学研究所做一个40：1的小模型，可摆在桌子上用超声波做测量，另外又做了个10：1的大模型，像一间小房子，人可以蹲在里面实验，根据模型测试结果，提出解决声场不均匀及扩声系统反馈作用影响的方案，在人民大会堂安装调试。
　　根据马大猷的设计构想，人民大会堂先是用一个分散式的声源，不靠几个大喇叭扩音，而是把主席台上的声源分散到台下的座位，每两个座位前置一个扬声器，听台上讲话就像对面传来一样。考虑人民大会堂经常举办音乐会等大型文艺活动，演出声音要有一定保真度，靠座位前扬声器效果不好，于是，又搞了一个半分散式声源。大会堂主席台32米宽，左右两个声道中间再加一个声道，使一个声音叠加一个声音逐渐递增，传播时间控制在1/20秒内，声音听起来是连续的，坐在最后一排的听众既听得清楚，也不会受回声干扰。
　　北京人民大会堂建成后做了测量，证明其音质的设计、处理完全成功。两套声源系统一直使用至今。后来诸如全国人大、全国政协每年要在这里召开大会，在使用中都感到很满意。这里举行的大型文艺表演，音乐优美动听、歌唱清晰洪亮，也达到了预期的效果。
　　人民大会堂的穹顶要体现水天一色、满天星斗的效果。马大猷说：“穹窿顶从声学上讲不是最好的。声音传播时最怕弯曲，一弯曲就发出回声。不过，我们设计的声学系统还是解决了这个问题。”
　　人民大会堂的建造还有一个难点，就是根本没有机会反复实验，它是一项政治任务，只许成功不能失败。对此，马大猷并不觉得有压力，他原来就有理论基础，相信用分散声源能够解决大会堂声音互相干扰的问题。
　　人民大会堂的音质设计和安装，是中国声学界的第一次大工程，在这之前，声学从未在这么大的空间里得以应用。而且谁能想到，当时中国的声学研究，才刚刚起步了三四年的时间？这一工程对中国的声学科研队伍来说，也是一次演练和提高水平的难得机会。这一声学工程的建成，使中国的声学研究得到了世界同行的肯定。