[轉載]音響系統與建築聲學的關係

本篇文章有點久遠了，不過基本上學理總是歷久彌新，為了避免這樣的知識在網海中消失，先轉載過來存檔一下。

 音響系統與建築聲學的關係音響發燒友有一個口頭語「低級發燒友玩器材，高級發燒友玩房間」，充分說明了建築聲學對取得優良音質的重要性。周密考慮和正確設計室內聲音的傳播條件，是獲得優良音質的保證。
         房間中某一點聲源發聲時，聲波一球面方式向四周擴散傳播，聲音的強度與傳播距離的平方成正比減少（平方反比定律）。當聲波傳播到四周界面時，一部分聲能被吸收，另一部分聲能被反射。到達聽眾耳朵的聲音有三部分組成；直達聲、比直達聲晚50MS到達的早期發射聲（又稱近次發射聲）和比直達晚50MS以上的多次發射聲（又稱混響聲）。

三種聲音的貢獻分別為：
1、直達聲：提供聲源的方向、傳遞聲音信息、提高聲音清晰度和聲壓級的主要來源。
2、早期發射聲：提高聲壓級和聲音清晰度、增強聲音的空間感。耳朵無法把它和直達聲分離出來，在EASE設計軟件中，可用聲線法把它們分離出來。
3、混響聲：混響聲無方向性，不包含聲音信息，但它使 聲場分佈均勻、音質豐滿，可提供分辨別房間的空間特性（房間的大小）。過大的混響音會降低聲音的清晰度、掩蔽直達聲，超過100MS延時的混響聲會形成回聲，嚴重影響聲音清晰度。
直達聲（包括早期發射聲）與混響聲的聲能比（D/R）是直接影響聲音清晰度的重要參數。混響聲能的衰減率與周圍界面的吸聲能力有關，通常用混響時間R60來表示，即聲源停止發生後，室內聲壓級衰減60dB(1000倍)所需的時間，由於吸收材料的吸聲特性與聲音的頻率有關，因此R60太大時會使聲音混濁不清，過小時會使聲音感到乾澀無味。

（二）聲學設計中的幾個重要參數
1、吸聲係數NRC建築聲學設計中用吸聲材和吸聲結構來消除回聲，顫動回聲，聲聚焦和減少混響時間等房間的聲學缺陷。
2、臨界距離DC前面已提到直達聲的傳播衰減與傳輸距離的平方比成反比，離聲源的距離越遠，聲壓級越低，混響聲的傳播衰減不遵守平方反比定律，在理想狀態下，理論上它在整個房間的聲壓級是相等的。圖2-3黑點表示直達聲，離揚聲器越遠，聲壓級越低，黑點密度越稀。空心圓點代表混響聲聲壓級是相等的，因此空心圓點的密度到處是相等的。
臨界距離DC是指在聲源軸線方向上，直達聲與混響聲聲能相等的距離，即D/R=（0dB）,臨界距離在計算聲音清晰度時很有用,一般來說,在D/R>-6dB區域內(即2倍臨界距離)
3 、混響時間R60房間的混響R60與房間的容積V 表面面積S和房間的平均吸聲係數有關
不同混響時間R60的聽覺感受:R60<0.5秒(500HZ);聲音清晰,但太於(單薄),適宜於錄音室。
R60=0.7~0.8秒（500HZ）：聲音清晰、乾淨、適宜於電影院和會議廳。
R60=1.2~1.4秒（500HZ）：聲音豐滿、有氣魄、空間感強，適用於音樂廳和劇場。
R60>2秒~3秒（500HZ）：聲音混濁、語言清晰度差，聲音發嗡，有回聲感。

（三）吸聲材料與吸聲結構
按吸聲機理，常用的吸聲材料與吸聲結構可分為多孔吸聲材料和共振吸聲結構。
1、多孔吸聲材料多孔吸聲材料包括纖維材料和顆粒材料。纖維材料有：玻璃棉、超細玻璃棉、礦棉等無機纖維及其氈、板製品，棉、毛、麻等有機纖維織物。顆粒材料有膨脹珍珠巖、微孔磚板等塊、板製品。
多孔吸聲材料一般有良好的中高頻吸聲性能，吸聲機理不是因為表面粗糙，而是因為它有大量內外連通的微小空隙氣泡。多孔材料的吸聲能力與其厚度，密度有關，隨著厚度增加，中低頻吸聲係數顯著增加，高頻變化不大。增加材料的密度也可以提高中低頻吸收係數，但比增加厚度的效果小，因此在使用同樣材料時，當厚度不受限制時，寧願採用結構密度鬆散的厚度大的多孔材料。
多孔材料背後有無空氣層，對吸聲性能有重要影響。其吸聲性能隨著空氣層厚度的增加而提高。
簾幕也是一種很好的多孔吸聲材料。就吸聲效果而言，絲絨最好，平絨次之，棉麻織品再次，化纖類簾幕最差。通過調節簾幕與牆面或玻璃的間距可調節吸聲效果。
2、共振吸聲結構穿孔板吸聲結構和薄板、薄膜吸聲結構都可看作利用共振吸收原理的吸聲結構。
穿孔板吸聲結構具有較好的中頻吸聲特性。它由金屬板、薄木板、石膏板等穿以一定密度的小孔或縫隙後固定在龍骨上，背後留有空氣層而構成共振吸聲系統。它可視為由許多並聯的亥姆霍茲共振器組成。
穿孔板的吸聲特性在共振頻率附近有最大的吸聲係數。為擴展吸聲係數的頻率範圍，可在穿孔板後鋪設多孔吸聲材料及留有一定的空氣隙。
穿孔的孔徑小於1MM（穿孔率P=1%~3%）時稱為微孔板，用薄金屬板製成，其後面再鋪設多孔吸聲材料，可在較寬帶內獲得較好的吸聲效果。做成雙層微穿孔板結構，吸聲性能更佳。
如果把穿孔率達到50%以上的微穿孔金屬薄膜或微孔有機玻璃板直接帖在大面積裝飾玻璃平面上 ，則可解決玻璃平面的強聲發射問題，同時也不大影響玻璃的透光性或透明度。他的缺點是造價太高。
3、聲波擴散體改善建築聲學特性的方法除使用吸聲材料外，還經常在牆面及聲波發射強烈的地方設置聲波擴散體/面，使聲波產生漫反射和分散室內的共振頻率。改善聲音的「染色」失真（即音色變調）和顫動回聲。