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2011年12月27日 星期二

新音響空間十五守則-(五)

延續上一篇文章:新音響空間十五守則-(四) ,本系列文章僅節錄,有興趣可參閱原文。


十三、音響空間要考慮殘響時間問題嗎
原文節錄1:殘響時間對於聽音樂有什麼重要性呢?雖然它不能代表聲音表現的一切,但是它對於聲音的「質」具有很大的影響力。例如聲音聽起來溫暖與否、飽滿與否、清晰與否;或者是比較明亮的、華麗的等等。
原文節錄2:即使在自己的音響空間中,適當的殘響時間是很重要的。當然,由於我們的音響空間很小,所以不需要像音樂廳那麼長的殘響時間。到底我們要多少殘響時間呢?一般家庭音響空間的殘響時間視空間大小而有不同,通常可以定為0.2-0.5秒之間。殘響時間越長,聲音越華麗;殘響時間越短,聲音越厚實。

編按:不懂殘響室什麼或忘記的人,可以到此看看


十四、 隔音很重要,但是又無奈
原文節錄1:隔音對於聽音響還有實質上的意義,那就是因為噪音降低之後,相對的動態範圍就增加了。例如原來未做隔音前,室內噪音大約有60dB,做過隔音處理之後,噪音值可能會降低到50dB。如此,您就增加了10dB的動態範圍。
原文節錄2:雙層中間夾空氣層的結構永遠比單層的結構對隔音來得更有效。不過要注意的是雙層板之間不能有太多角材相連,否則聲波的振動還是會透過角材從一面傳遞到另一面。



十五、 即使有完美的空間,也要找對器材搭配
原文節錄1:無論您怎麼佈置,每個音響空間難免都會有自己的聲音特質。這些聲音特質還需要找到適合的喇叭,才能發揮紅花綠葉之效。
原文節錄2:每個人的音響空間大小都不同。不同的空間大小也要搭配不同尺寸的喇叭。

編按:好的空間可以比作天時,適合的器材就是地利,最重要的是把這兩者完美結合的人啊!所以要享受良好的聆聽環境,還是需要好好的用心嘗試,多吸收相關知識,否則打造在好的空間,買在好的器材,都只是鮮花插在牛糞上,暴殄天物啊!

2011年12月16日 星期五

新音響空間十五守則-(四)

延續上一篇文章:新音響空間十五守則-(三) ,本系列文章僅節錄,有興趣可參閱原文。


十、 東西多比東西少好
原文節錄1:為什麼音響空間裡的東西越多越好呢?因為這些東西會對聲波產生自然的吸收與反射作用,達到自然調節室內殘響的作用。
原文節錄2:質量越重的東西對於中低頻或低頻越會產生吸收作用,有時候可以解決一些中低頻駐波的問題。表面多纖維、多孔軟質的東西則對高頻具有吸收作用。

編按:講到多孔的東西在這裡推薦一下超微孔吸音鋁板,有興趣的可以看看


十一、音響空間的比例重要嗎
原文節錄1:音響空間比例正確恰當,可以將音響空間內的駐波強度降到最低,減少中低頻駐波對於聆賞音樂的干擾。
原文節錄2:到底怎麼樣的比例才是最好的黃金比例呢?如果要簡單點,只要是長寬高的數值不要互成倍數就可。 
原文節錄2:若是講究些,則要背一些簡單的數字,這些數字都是以電腦計算過,駐波強度很低的相關數字。您可以記住以下三組:A. 1.00 : 1.14 : 1.39;B. 1.00 : 1.28 : 1.54;C. 1.00 : 1.60 : 2.33。以上三組數字的1.00代表著房間的高度,其餘二個分別為寬與長。

十二、 駐波只宜智取,不要蠻幹
原文節錄1:駐波並不是只有單一頻率而已,它的範圍很廣,您無法以某種設施去準確的「抵銷」它們。
原文節錄2:駐波的能量很強,通常會比正常音樂的音壓還高十幾dB以上。這麼強的音壓根本不是以用來「微調」的調聲秘技所能夠應付的。
原文節錄3:對付駐波最好的方法就是避開它。用什麼方法避開呢?用喇叭擺位以及變換聆聽位置的方式來避開。
原文節錄4:對付駐波最有效的方式就是建造一個比例恰當的音響空間。

編按:第四點實在是太傷口袋了

2011年12月14日 星期三

新音響空間十五守則-(三)

延續上一篇文章:新音響空間十五守則-(二) ,本系列文章僅節錄,有興趣可參閱原文。


七、反射、吸收與擴散三者必須巧妙運用
原文節錄1:音響空間中「反射」、「吸收」與「擴散」三種表面處理大原則。這三種手段必須靈活運用,並儘量在大原則的範圍之下發揮您的想像力。
原文節錄2:我們精心的調配反射、吸收與擴散聲波,為的就是要得到「溫暖」、「飽滿」、「柔和」、「豐潤」、「清澄」、「透明」的聲音。

編按:我想聲學萬變不離的就是這三宗吧。

八、二次餘數擴散器十分好用
原文節錄1:二次餘數擴散器有一個擴散特性:如果以中心頻率為準,它擴散範圍的低限可以向下延伸到中心頻率以下約半倍頻(假若中心頻率為1000Hz,半倍頻就是750Hz),上限則很高,可以達到中心頻率的(N-1)倍。假設中心頻率為1000Hz,該二次餘數擴散器的踏步為7,則擴散範圍的上限約6000Hz。

九、 大空間比小空間好
原文節錄1:大空間的容積較大,喇叭發出來的聲波受邊界(六面牆)扭曲程度比較小,您所得到的聲音將會比較正確。這也是為什麼如果我們使用電腦軟體做喇叭測試時,通常都必須要求在越大的空間下測量。因為聲波少了邊界的干擾扭曲,測試結果才會越準確。
原文節錄2:在大空間中,我們所需要考慮的是空間的多功能共用、聆樂時的干擾、以及喇叭的低頻量感是否足夠等問題。
原文節錄3:小空間中,喇叭發出的聲波受邊界扭曲得很嚴重,駐波的危害也遠大於大空間中,低頻段的延伸也永遠受限。

編按:所以如果沒有太多預算弄一間小型視聽室的話,居家空間裡最適合做聆聽空間的,大概就是客廳了!!

2011年12月12日 星期一

新音響空間十五守則-(二)

延續上一篇文章:新音響空間十五守則-(一) ,本系列文章僅節錄,有興趣可參閱原文。


四、 軟調空間比硬調空間好
原文節錄1:地板、天花板、四壁屬於夾板或石膏版或木板釘成者,就是屬於軟調空間。什麼是硬調空間?天花板、地板以及四壁都以鋼筋水泥或磚砌的空間,就稱硬調空間。大部份台灣的居住環境都屬於硬調空間;而大部份歐美、日本的居住空間都屬軟調空間。
原文節錄2:硬調空間無法適量的吸收過多的高頻段與中低頻段,造成聆聽音樂時高頻段過於刺耳或中低頻段過於壓迫的缺點。
原文節錄3:軟調空間可能也會存在低頻段吸收過量,產生低頻不夠結實的缺點。

編按:原作者在這一段下了這樣的標題,我想補充一下。為什麼軟調比硬調好?其實有兩個原因:1.人耳對中高頻音較敏感,所以太硬的空間音樂聽起來會非常不悅耳,而低頻不結實的部份只是讓你感覺好像少點了什麼,但卻還不致於不舒服。2.低頻音因為波長長,所以在處理上比較麻煩,通常還滿佔空間的。

五、要如何把硬調空間轉變為軟調空間
原文節錄1:要將將硬調空間轉化成軟調空間,首先可以動手的就是四面牆壁。這四面牆壁可以請木工師父用石膏板釘一個夾層,夾層裡鋪玻璃纖維棉。這樣的作法既不會耗去太多夾層空間,也可以多一層的隔音效果。
原文節錄2:一般居家的地板都是鋪磁磚或再釘一層實木地板。您可以在這樣的地板上鋪上一塊厚厚的羊毛地毯,地毯的大小最好是大約與喇叭至聆聽位置這一塊空間的大小相近。這一塊地毯的作用在於吸收一些從喇叭射到地板、以及從天花板反射到地板的聲波。通常,這塊地毯只會對中頻以上的頻率有效,對於中低頻、低頻是沒有什麼吸收效果的。
原文節錄3:天花板要避免凹型的造型,多做凸出的造型或弧形。因為凹型會使聲音聚在某處,而凸型或弧形可以擴散聲波。將天花板分割成幾個區,以每區互不相連的原則來設計造型。
編按:這個部分補充一下,其實多擺一些家具,或沙發椅也有幫助。

六、硬調變軟調之後,空間的表面要如何處理
原文節錄1:喇叭後牆要硬。只需要較小的擴大機,再藉由後牆的反射,結合成足夠結實的聲音。
原文節錄2:側牆要吸收。在喇叭與聆聽位置之間的二側牆做吸音表面處理。這個區域是喇叭發出聲音後,第一次反射音的來源。而第一次反射音如果過強過多,會對直接音造成干擾,影響定位感的清晰。此外,因為第一次反射音過多,也會造成中高頻以上對人耳的壓力,最直接的感受就是聲音太亮太刺耳。
原文節錄3:聆聽位置後面要擴散。從聆聽位置開始到後牆的這個區域來做擴散。

2011年12月9日 星期五

新音響空間十五守則-(一)

繼「音響空間二十要」之後,原作者又發佈了新的十五守則,特別在此節錄部分內容供各位讀者參考。


一、每個音響空間都有其不同的聲音特性
原文節錄1:每一個音響空間就好像每一個人,都會有其不同的聲音特性。人會因為聲帶的結構,胸腔腹腔的不同共鳴而產生不同的聲音。同樣的,每一個音響空間也會因為不同的空間大小、比例、室內裝潢而擁有自己獨特的聲音特性。
原文節錄2:即使使用完全相同的音響器材,只要是音響空間不同,就會產生不同的聲音特性。這些不同的聲音特性就好像不同的音樂廳,只要是成功的音樂廳,就會擁有它們各自迷人的聲音魅力。相同的,只要是成功的音響空間,也都會擁有自身迷人的聲音魅力。

編按:其實這也是聲學如此讓人著迷的地方,正因其變化多端難以掌握,就讓打造出良好的事聽環境這件事更顯得難能可貴。

二、理性的音響迷應將自身的排他性降到最低
原文節錄1:當您以自身的「音響空間聲音特性」、「聆樂習慣」以及「偏好」為標準,去對別人做負面評斷時,不要忘了,別人也同樣可以利用這樣的立足點對你做負面評斷。
原文節錄2:藉由反思,嘗試的去發現別人音響效果的美處。

編按:這個部分對筆者來說,也是一個正在進行的修煉。只要觸及人類感覺的領域,對事情判斷的方式本身就是一種主觀,事實上我們應該試著用不同的領略方式去體會別人的體會才是。

三、 音響空間的音響效果應以現場音樂為標準,而此標準並非唯一
原文節錄1:音響效果好壞的標準在那裡?在於現場音樂的演奏效果。任何罐頭果汁喝起來像不像原來的水果,都必須以新鮮的水果風味為標準去評斷。同樣的,任何的音樂軟體重播的音響效果好不好,也必須以現場音樂的表現為標準去評斷。
原文節錄2:現場音樂的音響效果之美並不是唯一的,而是多重的。就古典音樂而言,世界上有許多公認音響效果傑出的音樂廳,它們各有不同的聲音特性。有的溫暖,有的飽滿,有的澄澈透明,有的低頻豐富,有的聲音親密性高(聽起來包圍感很好,樂器好像離您很近)。
原文節錄3:在音響迷的家中,由於經過「不可知的錄音場地聲音特性」,「錄音器材聲音特性」、「重播音響器材聲音特性」、以及「自身音響空間的聲音特性」等四重影響,使得音響迷根本沒有資格去討論誰家的音響效果為「真」。音響迷所能夠著力的,就是討論誰家的音響效果為「美」。而這個「美」的標準就是以現場音樂的表現為準,而且是多重的美、多重的標準。 

編按:這一點在先前的二十要中即開宗明義的提到,不過我想我可以簡單一句總結,那就是「你聽起來爽就好」

2011年11月22日 星期二

聲學小常識 - 基音與泛音


基本頻率(或簡稱基頻/基音),當發聲體由於震動而發出聲音時,聲音一般可以分解為許多單純的正弦波,也就是說所有的自然聲音基本都是由許多頻率不同的正弦波組成的,其中頻率最低的正弦波即為基音,而其他頻率較高的正弦波則為泛音。泛音的頻率為基音的整數倍,即若基音頻率為f,泛音就會是2f,3f...。兩者不同比例的組合疊加,也就產生了各種不同的音色。

音樂演奏或歌唱中,基音是區別音高的主要元素,決定旋律。而泛音則決定樂器或人聲的音色。

2011年10月17日 星期一

[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。

2011年10月9日 星期日

建築聲學─以語言為主的廳堂

以語言為主的廳堂的聲學環境設計,必須先考慮語言可辨度問題。如歌劇院、演講廳及教室均屬於在聲學上對語言清晰度要求較高的環境。

語言聲包含原音和輔音,一般而言原音比輔音突出較容易辨認,但是,語言的可辨度也要根據對輔音的識別而定。輔音通常為很快的、接連發生的而頻率很高的短音,它的聲功率比原音小。因此,保持原有的原音和輔音對獲得良好的語言音質是十分重要的。
   
此外,一個廳堂的物理和聲學特點,如大小、形狀、殘響時間和噪音控制的情形等,對講者的聲音傳播以及聽眾對語言的理解程度,均有一定的影響。

為了提供聽眾理想的語言可辨度,這類以語言為主的廳堂在一般的聲學要求之外,還需注意以下的音質設計要點:
  • 直達聲波的聲程要短,以減少聲能在空氣中的損失。也就是說,聲源跟座位間的距離要越短越好。
  • 座位應從演講者位置張開140度角度內布置。因為超出此角度範圍,由於聲音方向性的影響,聲功率就會降低。
  • 以語言為主的廳堂設計,要著重考慮噪音控制問題。當語言聲級太低,部分聲音會被背景噪音掩蔽而降低可辨度。
在會議室和法庭的聲學設計中,除了採用以語言為主的廳堂設計的聲學處理外,還應嚴格遵守下列要求。
  • 盡量節省地面面積和體積。
  • 天花板要做聲反射和散射處理。
  • 地面做成坡度或每排座位做成坡度,同時使講台高出地面。
  • 以語言為主的廳堂要求殘響時間短,特別是在法庭內做錄音時更是如此。
  • 在地面走道上要特別鋪設軟地毯。
  • 裝設固定式的高效能吸音軟椅。
  • 如果室內需要安設一套擴音系統,應選擇高音質的設備。
  • 如果這些會議室位於城市噪音較大的地區,應完全排除外部噪音干擾。
  • 在室內不採用擴音系統時,應盡量降低背景噪音。
如果這類會議室需要安排一些地方做為公眾列席時,應把這些位置設在與主要會議地方隔離開的樓上長廊上。這部分地方的周圍應採用高吸音材料作外裝修,地面鋪上地毯和設置軟椅子。

2011年10月6日 星期四

建築聲學─聲學環境的設計

在前一篇建築聲學中提到,不同環境會有不同的需求,這邊也蒐集了一些資訊分享給大家。

各類型的廳堂中,如劇場、演講廳、音樂廳、歌劇院及電影院,在注重生活娛樂的現代,已變成建築聲學中最常見的也最需要進行控制的環境,也是最為複雜且不易處理的環境。一般來說,這類環境要考慮的層面很廣,包含空間的形狀、大小、體積、佈置、座位量及排列方式、裝修材料等都會對整體聲學環境造成某種程度的影響。

以下整理這類型的聲學環境在設計上,要注意到的幾個部分
  • 1.不同座位所感受到的響度。一般而言不太可能讓每個位子的響度相同,但至少要控制到離聲源最遠的位子也能夠清楚聽見。
  • 聲能要能夠均勻分布,聲波在室內不會規則地像四面八方傳播。
  • 殘響時間的控制,太高的殘響時間會讓語言清晰度大減,但太低則會減少音樂的空間感
  • 各個區域應該排除或盡可能減少干擾聽覺或演出的震動或噪音。如喇叭固定不良時的震動噪音。
  • 不應出現回音、顫動回音、聲聚焦、聲失真、室內共振等現象。
註:
聲聚焦:聲聚焦是聲波從凹面反射產生的聚焦現象。在焦點的聲強很高,而其他區域就相應低的多,因為聲能主要集中在焦點,其他地方的聽覺條件便較差,由於這種緣故,使得廳堂內聲能分佈不平均。因此,建築物內應避免採用大型、連續的凹狀表面,如果要採用,則應裝置吸收很大的吸音材料。

聲失真:聲失真指廳堂內由於邊界表面在不同頻率情況下,產生不均勻或過多的吸收,因而改變了音質。如果廳堂內裝設的吸聲構造,在音頻範圍內有均衡吸音特性,則可避免聲失真。

顫動回音:顫動回音包括一連串的快速、連續、可察覺的回音。廳堂內相對的反射面不要平行,是避免嚴重顫動回音的一種方法。

2011年10月4日 星期二

建築聲學(Architectural Acoustics)

在維基百科亂逛的時候,偶然發現一個名詞─建築聲學。不過只有簡短的資訊如下。
建築聲學主要研究以下幾個方面:
  • 如何在室內獲得良好的聲學效果,即室內音質
  • 在建築環境中避免噪音的干擾和危害,即建築環境噪聲控制
  • 提高聲學效果、控制噪聲過程中所需要考慮的各種建築材料、構造、空間特性
為了滿足求知慾,就稍微google了一下相關的資訊跟大家分享一下。
建築聲學為聲學的一分支。聲學一詞源自希臘文akoustikos,意指「有關聽覺的」。其他分支包括音樂聲響學、工程聲響學、超聲波聲響學、環境聲響學。其歷史根源可追溯至古希臘等文化,希臘人及羅馬人所設計的露天圓形劇場,即是古代建造者及科學家具有聲學素養的明證。

建築聲學是研究建築中聲學環境問題的科學。它的基本任務是研究室內聲波傳輸的物理條件和聲學處理方法,以保證室內具有良好聽聞條件以及研究在何種因素下,可產生最理想的音響狀態。建築聲學最熟知的應用為音樂聽及大會堂的設計和建築。並且涵蓋多種特殊技術與設備,例如利用音響強化設備作適當的配置。除此之外,建築聲學的研究範圍還涵蓋研究控制建築物內部和外部一定空間內的雜訊干擾和危害。


講到這裡,基本上SoundMicro主要處理的部份在於建築環境噪聲的控制,藉由不同頻段聲音的吸收率去處理室內的音質。當然我們也需要考慮不同環境下會有不同的需求,如音樂廳及會議室的要求就相去甚遠。

2011年9月30日 星期五

聲學小常識 - 語言清晰度指標(speech transmission index)

清晰度是指說聲音(語言或音樂)傳到聽眾時,聽眾能夠清楚的分辨出聲部與音符(音樂)以及正確聽到的音節(語言)。清晰度與殘響是一體的兩面,一者越大,另一者越小。

Beranek於1965 年提出直達音以及在50ms 內到達的反射音稱為早期音,把剩下的反射音稱為晚期音(殘響音)。將50ms 或80ms 時序前之早期聲能與50ms 或80ms 時序後之晚期聲能量之比值的對數再乘以10 定義為清晰度指標,以鑑別聲場語言C50 或音樂C80 之清晰度。

參考原文

2011年9月28日 星期三

[轉貼]為何下雪之夜大地十分寧靜?

原文來自於這裡,覺得滿有趣的就貼過來了

在課室、會議室或音樂室中我們時常會看見牆壁上裝有吸音板,目的是隔去聲響,以免室外的人受干擾。吸音板的表面有很多小孔,聲音進入小孔後,便會在結構有點像海綿的內壁中胡亂反射,直至大部份聲波的能量都消耗了,變成熱能,達到了隔音的效果。

下雪的時候,地面、建築物和樹上經常蓋著一層積雪。與冰不同,雪並不是堅硬的固體,相反雪花稀疏地聚合在一起,當中包含著許多細小的空隙,有點像吸音板內 的結構。這些空隙對聲波產生吸音效果,特別是對頻率高於 600 Hz 的聲波效果十分顯著。下雪之夜大地異常寧靜,就是這個原因。

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所以由上面的例子可以看出,只要結構是有許多小空隙的物品,基本上都有吸音的效果,如家裡常見的棉被、沙發、床墊,其實都對房間裡的音波吸收有一定程度的貢獻。

2011年9月26日 星期一

聲學介紹影片

逛youtube偶然發現的影片,以動畫的方式呈現聲學的概念,雖然是英文版的...,不過聲學相關的基礎知識大致上都有提到

2011年6月10日 星期五

聲學小常識-音高的演進

一次好的演奏,最基本的必要條件就是要有調音準確的樂器,現代的樂器再調音時相當的便利,只要使用調音器調整即可,而現代的調音器更可以把聲音數位化,讓我們可以輕易得知聲音的頻率。但在數位化以前,人們是怎麼判斷音高的呢?讓我們看看音高演進的歷史吧!!

以下內容節錄自維基百科


歷史上,人類使用過許多不同的頻率來當作音高的基準。而且人類也發明了許多不同的音高系統,由基準音高出發定義其他音高的頻率。

十九世紀前
在19世紀前,人類並沒有在標準化音高上下過很大的努力,因此在歐洲內音高的標準差異極大。這個差異不只存在於兩國之間或兩個時代之間,甚至在同一個城市中都有可能不同。舉例而言,一個17世紀的英國教堂管風琴,使用的音高可能就比同城市中平民使用的鍵盤樂器低了五個半音。
就算在同一個教堂中,隨著時間的流逝,管風琴在經過調音以後其音高也會與過去不同。簡單來說,管風琴管的末端可能被敲擊成內彎如錐體或外彎如漏斗,前者提高音高,後者則降低。經過不斷的調音後這些管子漸漸有所磨損,因此需要截除一部份,此舉更會將整台管風琴的音準提高。
藉由檢驗過去的音笛、管風琴或其他樂器,我們可以瞭解一些關於音高的更迭。舉例而言,在1720年的英國音笛演奏中央A的頻率為380赫茲,而巴赫在漢堡市、萊比錫及魏瑪等地使用的管風琴則以480赫茲表示同一個音符,這兩者約差四個半音。換句話說,1720年的英國音笛演奏的A音在巴赫的時代,會被認為是F音。
自18世紀早期,音叉(於1711年發明)的使用確實為音高帶來了一個可靠的標準,然而差異仍然無法避免。比方說,韓德爾在1740年使用對應為A音的音叉,其頻率為422.5赫茲,但在1780年時他使用同樣對應A的音叉則有不同的頻率:409赫茲,後者低了將近一個半音。不過,到了十八世紀末,中央C上的A所使用的頻率漸漸地演進成在400赫茲到450赫茲之間。
上面提到的頻率乃是經過現代儀器測量所得,當時的音樂家並沒有方法得到如此準確的數值。雖然馬蘭·梅森在16世紀早期便對聲音的頻率有了初步的瞭解,直到十九世紀,在德國物理學家約翰.施布雷(Johann Scheibler)在1830年所做的努力之前,人們都沒有足夠精確的科學方法測量頻率。至於用赫茲取代每秒循環次數(cps, cycles per second),則是直到20世紀才做出的改變。

音域

隨著歷史發展,樂器有了顯著的成長,伴隨此成長,音高也有升高的趨勢。這種「音域擴展」可能來自於樂器間的競爭,每個樂器都希望能夠發出相較於對手更美麗、超凡的音色。此趨勢對於管樂器工匠們亦然,一位工匠後期製造的樂器通常比起他之前的作品有著更高的音高。
然而音域的擴展對音樂作品而言只是一個麻煩,因為記譜法便決定了作品的音高。也因此,在西方音樂歷史中,結合了大量管樂器及使用記譜的作品一直大大限制了音域擴展這個事情。
經過一些事件後,音域擴展這件事變得越來越不可收拾使得人們必須找出解決辦法。17世紀初,麥可·普萊托里士在他的百科全書:Syntagma musicum中提到這件事情的影響,由於音域實在太高,歌手在吟唱時喉嚨都因此嚴重縮緊,而魯特琴家與六弦古提琴手也常常抱怨那些斷裂的弦。在這裡面他陳述的音域代表當時的狀況,德國,至少在他所居住的區域,音域比起現在至少比起現在高了小三度(也就是三個半音)。解決辦法林散且區域性,不過一般都涉及到對人聲、管風琴("Chorton")以及室內樂("Kammerton" )建立個別的音高標準。對於那些結合其中兩者的作品,如在一個清唱套曲中,歌手與樂手在表演時可能基於不同的調上。這個系統讓音域擴展這個問題在兩個世紀內漸漸失去能見度。
直到管弦樂團出現後,音域擴展又出現在歷史的眼光之下。我們可以藉由音叉的改變來發現音高的提升。在1815年,德勒斯登歌劇院中使用的A頻率為423.2赫茲,七年之後,同一個地方使用的A音卻升高為435赫茲。在米蘭的斯卡拉大劇院中,這個中央C上的A甚至高到451赫茲。



十九與二十世紀的標準
對於音高提升的現象最大的反對勢力來自於歌手,他們抱怨這樣的趨勢只是增加他們聲音的緊張。由於他們的反對,法國政府在1859年2月16日通過了一個法案定義中央C上的A為435赫茲。這是把音高尺度標準化的第一個嘗試,法文稱為diapason normal(標準音域)。這個標準之後在法國之外也非常流行,隨著時間發展它漸漸從法國音高、大陸音高,最後甚至被稱為國際音高。(然後後者應與下面提到的1939年定義之「國際標準音高」分別。)
這個標準音域使得中央C的頻率調整為約258.65赫茲。而另有一個稱為「哲學的」或「科學性音高」的音高標準,把中央C定義為256赫茲(也就是28 Hz),為此必須把A音調為約430.54赫茲。由於此法提供了一些數學上的便利,所有的C音都是二的次方,因此也得到了些支持者。不過比起A = 435赫茲,此法並沒有得到官方的認可,也因此沒有被大量採納、使用。

2011年6月8日 星期三

生活小常識- 人與聲音

聽力頻率範圍一般在20~20000 Hz,3dB便可分辨。
●靈敏的聲音頻率範圍在2000~6000Hz之間,以4000Hz左 右為(最大響度級)
●語言帶則大約為500~2000 Hz
●人類可發音的頻率範圍100Hz~10000Hz
●人耳的感覺臨界值120dB,疼痛臨界值140dB(聽覺細 胞開始壞死)。
●年紀越大,對於高頻的聽力損失比低頻大。
例如:70歲男人與40歲男人聽力臨界值改變值比較(男女稍不同)。
  年齡         
1000Hz
2000Hz
3000Hz
4000Hz
40歲
2dB
4dB
8dB
10dB
70歲
14dB
25dB
35dB
42dB

2011年6月6日 星期一

聲學小常識-無響室(Anechoic Chamber)

無響室(Anechoic Chamber),是用來測定振動、轉動或壓縮類等機構在暫態或穩態下所產生音量的特殊聲波無反射實驗室,故無響室又名聲波無反射室。無響室一般均建立在一較安靜之場所,其目的在防止環境背景噪音 (background noise) 。
應用在資訊家電、電聲音響產品之電聲性能、麥克風測試與評估及執行生理聽覺方面之研究等一個不可或缺之聲學環境。

因應不同之使用需求亦可分為半無響室(Hemi-anechoic chamber)及全無響室(anechoic chamber),差別在於全無響室內部表面皆具有吸音材料,地板部分則使用網狀地板懸架於吸音楔之上;而半無響室則是在地板上使用聲音完全反射的地板代替吸音材料。
在全無響室中,音源放置在接近待測物的位置,最好為無響室中心點;在半無響室中,音源放置於反射地板上,反射地板與音源的輻射表面的距離愈近愈好,以避免聲像音源的干涉,確保音源為無方向性,誤差小於1 dB。

2011年4月24日 星期日

冷知識 - 雷聲的由來

雷聲是由閃電所引起的,閃電實質上是在雲與雲之間或者雲與地面之間流動的電子流。電子流周圍的空氣會變得非常熱,高達27760℃度,使得熱空氣圍繞著閃電路徑形成一個部份真空的共振管。附近的空氣會迅速地擴張和收縮,使得管子如管狀鼓膜般振動,產生巨大的爆裂聲。當振動逐漸減弱,聲音會反彈而發出回聲,然後產生我們稱為雷聲的隆隆聲響。我們可以從很遠的地方聽到雷聲,在離閃電位置16公里之外或更遠的地方都可以聽到。


資料來源:科學人雜誌

聲學小常識-聲音的傳播衰減

我想大家都知道,當你想要呼叫遠方的人時,要喊的聲音比呼叫很近的人時來得吃力許多,這是由於聲音在傳播時,能量會不斷散失所致。以下稍微整理一下書上看來的資料:

1.對於點音源,離音源距離每增加兩倍,音量就會下降6dB。
2.對於超過2000Hz的高頻音,大氣會快速吸收掉聲音的能量。
3.常溫常壓下,100m距離對125Hz、500Hz、2000Hz的衰減量分別為0.05dB、0.25dB、2.5dB
4.100m的草地對1000Hz的聲音約可衰減20dB,100Hz則只有5dB

所以由以上的資料可知,要叫遠方的朋友時,要找聲音低的人去喊。

聲學小常識-穿透損失(Transmission Loss)

穿透損失(Transmission Loss),在聲學上常用以評定隔音能力的一個指標STC(sound transmission loss),意思是入射音強度位準及穿透音牆度位準的差值,單位為dB。

STC越高,表示穿透音與入射音的差值越大,也就是隔音效果越好。

一般來說,10cm的混凝土的STC大致為36dB, 10cm的磚塊則約32dB,常見的三合板2.5cm約23dB,0.6mm的鋼板為18dB

聲學小常識-隔音(Soundproof 或 noise suppression)

隔音(soundproof),跟吸音(sound absorption)把目標聲音的能量吸收有所不同,隔音的目的是阻絕聲音的穿透,包括目標外部進入的聲音。所以在完全不考慮任何條件下,可以採用厚重的材料讓聲音碰觸到隔音體時產生完全反射,便可達到良好的隔音效果。
但現實生活中,在設計一個需要隔音的環境,是必要考慮成本、空間以及人體舒適度,所以隔音的應用上,通常會結合吸音的裝置去達到阻隔聲音的效果,市面上常見的隔音應用大致有 1.在高架道路旁的隔音牆;2.音響室的隔音窗、隔音罩等。