《建筑聲學(xué)與動態(tài)聲場》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《建筑聲學(xué)與動態(tài)聲場（93頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第 一 講 建 筑 聲 環(huán) 境 概 述 從 人 的 感 受 上 聲 音 分 兩 類 ： C類 ： 舒 服 的 ， 如 音 樂 、 歌 唱 、 生 活 中 的交 談 等 。 Comfortable U類 ： 不 舒 服 的 ， 如 噪 聲 、 爆 炸 聲 、 刺 耳的 嘯 叫 聲 等 。 Uncomfortable 有 時 ， C類 也 會 轉(zhuǎn) 換 成 U類 ， 如 鄰 居 的 歌聲 、 節(jié) 日 里 的 爆 竹 聲 等 。 聲 環(huán) 境 設(shè) 計 圍 繞 著 人 的 感 受 ， 在 建筑 設(shè) 計 中 做 到 ： 1、 如 何 保 證 C類 的 聲 音 聽 清 聽 好音 質(zhì) 設(shè) 計 。 2、 降 低

2、U類 聲 音 （ 噪 聲 ） 對 正 常 工作 生 活 的 干 擾 噪 聲 控 制 。 1.1 聲 環(huán) 境 設(shè) 計 的 意 義v聲 環(huán) 境 設(shè) 計 是 專 門 研 究 如 何 為 建 筑 使 用 者創(chuàng) 造 一 個 合 適 的 聲 音 環(huán) 境 。v人 們 可 以 聽 到 的 聲 音 都 屬 于 聲 環(huán) 境 范 疇 。人 們 可 以 聽 到 談 話 、 鳥 鳴 、 音 樂 、 泉 水 叮 咚 、 歌 聲 等 ；但 也 能 聽 到 吵 鬧 、 機(jī) 器 轟 鳴 、 車 輛 的 轟 鳴 等 噪 聲 。 1.2建 筑 聲 環(huán) 境 研 究 的 內(nèi) 容1.2.1 音 質(zhì) 設(shè) 計 主 要 是 音 樂 廳 、 劇

3、 院 、 禮 堂 、 報 告 廳 、 多 功 能廳 、 電 影 院 、 體 育 館 等 。 設(shè) 計 得 好 : 音 質(zhì) 清 晰 、 豐 滿 、 渾 厚 、 親 切 、 溫 暖 、有 平 衡 感 、 有 空 間 感 。 設(shè) 計 得 不 好 : 嘈 雜 、 聲 音 或 干 癟 或 渾 濁 ， 聽 不 清 、平 衡 感 和 空 間 感 差 。 1.2.2 隔 聲 隔 振 主 要 是 有安 靜 要 求 的 房 間 ，如 錄 音 室 、 演 播室 、 旅 館 客 房 、居 民 住 宅 臥 室 等等 。 對 于 錄 音 室 、 演 播 室 等 聲 學(xué) 建 筑 對 隔 聲 隔 振要 求 非 常 高 ， 需

4、要 專 門 的 聲 學(xué) 設(shè) 計 。 對 于 旅 館 、 公 用 建 筑 、 民 用 住 宅 ， 人 們 對 隔聲 隔 振 的 要 求 也 越 來 越 高 。 隨 大 跨 度 框 架 結(jié) 構(gòu) 的運(yùn) 用 ， 越 來 越 多 地 使 用 薄 而 輕 的 隔 墻 材 料 ， 對 隔聲 隔 振 提 出 了 更 高 的 設(shè) 計 要 求 。 1.2.3 材 料 的 聲 學(xué) 性 能 測 試 與 研 究 吸 聲 材 料 ： 材 料 的 吸 聲 機(jī) 理 、 如 何 測 定 材 料 的 吸 聲 系數(shù) 、 不 同 吸 聲 材 料 的 應(yīng) 用 等 等 。 隔 聲 材 料 ： 材 料 的 隔 聲 機(jī) 理 ， 如 何 提

5、高 材 料 的 隔 聲 性能 ， 如 何 評 定 材 料 的 隔 聲 性 能 ， 材 料 隔 振 的 機(jī) 理 ， 不 同 材料 隔 振 效 果 等 。 實 例 ： 1） 天 花 板 吸 聲 性 能 、 劇 場 座 椅 吸 聲 性 能 。 2） 輕 質(zhì) 隔 墻 產(chǎn) 品 隔 聲 性 能 、 如 何 提 高 隔 聲 能 力 ？ 3） 軍 委 演 播 大 廳 雨 噪 聲 問 題 。 1.2.4 噪 聲 的 防 止 與 治 理 噪 聲 的 標(biāo) 準(zhǔn) 、 規(guī) 劃 階 段 如 何 避 免 噪 聲 、出 現(xiàn) 噪 聲 如 何 解 決 、 交 通 噪 聲 。實 例 ：教 師 住 宅 受 交 通 噪 聲 影 響 ，

6、教 師 選 房 問 題 。 1.2.5 其 他v 電 聲 。v 模 型 聲 學(xué) 測 定 。v 聲 學(xué) 測 量 ： 聲 音 本 身 性 質(zhì) 的 測 定 、 房 間 聲 學(xué) 的 測 定 、材 料 聲 學(xué) 性 質(zhì) 的 測 定 。v 聲 學(xué) 實 驗 室 的 設(shè) 計 研 究 。v 計 算 機(jī) 模 擬 。 1.3 建 筑 聲 學(xué) 發(fā) 展 簡 史古 羅 馬 的 露 天 劇 場 露 天 劇 場 存 在 的 問 題 是 ： 1、 露 天 狀 態(tài) 下 ， 聲 能 下 降 很 快 。2、 相 當(dāng) 大 的 聲 能 被 觀 眾 吸 收 。 3、 噪 聲 干 擾 。 解 決 方 法 ： 加 聲 反 射 罩 ； 控 制 演

7、 出 時 周 圍 的 噪 聲 干 擾 。 中 世 紀(jì) 教 堂 建 筑自 從 羅 馬 帝 國 被 推 翻 后 ， 中 世 紀(jì) 建 造 的 唯 一 廳 堂 就 是 教 堂 。 中 世 紀(jì)的 室 內(nèi) 聲 學(xué) 知 識 主 要 來 源 于 經(jīng) 驗 ， 科 學(xué) 的 成 分 很 少 。 教 堂 的 聲 學(xué)環(huán) 境 的 特 點(diǎn) 是 音 質(zhì) 特 別 豐 滿 ， 混 響 時 間 很 長 ， 可 懂 度 很 差 。 十 五 世 紀(jì) 的 劇 場 十 五 世 紀(jì) 后 歐 洲 建 了 很 多 劇 場 ， 有 些 劇 場 的 觀 眾容 量 很 大 。 如 意 大 利 維 琴 察 ， 由 帕 拉 帝 迪 奧 設(shè) 計 的 奧林

8、匹 克 劇 院 ， 建 于 15791584， 有 3000個 座 位 。 又 如1618年 由 亞 歷 迪 奧 設(shè) 計 的 意 大 利 帕 爾 馬 市 的 法 內(nèi) 斯 劇場 ， 可 容 納 觀 眾 2500人 。 從 掌 握 的 資 料 來 看 ， 雖 然 這 個 時 代 的 建 筑 師 幾 乎沒 有 任 何 室 內(nèi) 聲 學(xué) 知 識 ， 但 這 個 時 代 建 造 的 幾 座 劇 院和 其 他 廳 堂 沒 有 發(fā) 現(xiàn) 任 何 顯 著 的 音 質(zhì) 缺 陷 。 主 要 的 原因 是 由 于 觀 眾 的 吸 聲 和 劇 場 內(nèi) 華 麗 的 表 面 裝 飾 起 到 了擴(kuò) 散 作 用 ， 使 劇 場

9、的 混 響 時 間 控 制 比 較 合 理 ， 聲 能 分布 也 比 較 均 勻 。 17世 紀(jì) 的 馬 蹄 形 歌 劇 院 從 十 五 世 紀(jì) 修 建 的 一 些 劇 院 發(fā) 展 到 十 七 世 紀(jì) ， 出現(xiàn) 了 馬 蹄 形 歌 劇 院 。 這 種 歌 劇 院 有 較 大 的 舞 臺 和 舞 臺建 筑 ， 以 及 環(huán) 形 包 廂 或 臺 階 式 座 位 ， 排 列 至 接 近 頂 棚 。這 種 劇 院 的 特 點(diǎn) 是 利 用 觀 眾 坐 席 大 面 積 吸 收 聲 音 ， 是混 響 時 間 比 較 短 ， 這 種 聲 學(xué) 環(huán) 境 適 合 于 輕 松 愉 快 的 意大 利 歌 劇 演 出 。

10、在 十 七 世 紀(jì) 開 始 有 人 研 究 室 內(nèi) 聲 學(xué) 。 十 七 世 紀(jì) 的阿 柯 切 爾 所 著 的 聲 響 ,最 早 介 紹 了 室 內(nèi) 聲 學(xué) 現(xiàn) 象 ，并 論 述 了 早 期 的 聲 學(xué) 經(jīng) 驗 和 實 踐 。 十 九 世 紀(jì) 初 ， 德 國人 E.F.弗 里 德 利 科 察 拉 迪 所 著 的 聲 學(xué) 一 書 中 ， 致 力于 解 釋 有 關(guān) 混 響 的 現(xiàn) 象 。 19世 紀(jì) 的 音 樂 廳 19世 紀(jì) 的 音 樂 廳 音 樂 廳 早 期 發(fā) 展 階 段 是 在 十 七 世 紀(jì) 中 后 到 十 九 世 紀(jì) ， 包括 ： 早 期 音 樂 演 奏 室 、 娛 樂 花 園 和 大

11、尺 度 的 音 樂 廳 ， 是 后 來古 典 “ 鞋 盒 型 ” 音 樂 廳 的 就 是 在 這 一 時 期 逐 漸 發(fā) 展 起 來 的 。 19世 紀(jì) 前 作 曲 家 所 做 的 音 樂 作 品 是 與 其 表 演 空 間 相 適 應(yīng)的 ， 這 一 時 期 的 演 奏 空 間 基 本 是 矩 形 空 間 。 19世 紀(jì) 以 后 ， 隨著 浪 漫 主 義 音 樂 及 現(xiàn) 代 音 樂 的 產(chǎn) 生 ， 演 出 空 間 變 得 豐 富 多 彩 ，出 現(xiàn) 了 扇 形 、 多 邊 形 、 馬 蹄 形 、 橢 圓 形 、 圓 形 等 多 種 形 狀 ，其 混 響 時 間 及 室 內(nèi) 裝 飾 風(fēng) 格 也 各

12、 不 相 同 。 在 這 一 時 期 ， 音 樂 廳 的 聲 學(xué) 設(shè) 計 仍 然 沒 有 太 多 的 理 論 可以 遵 循 。 世 界 上 最 佳 聲 學(xué) 效 果 的 三 大 音 樂 廳美 國 的 波 士 頓 音 樂 廳 荷 蘭 的 阿 姆 斯 特 丹 音 樂 廳 奧 地 利 維 也 納 格 魯 斯 音 樂 廳 音 樂 廳 聲 學(xué) 設(shè) 計 理 論 的 出 現(xiàn) 從 十 九 世 紀(jì) 開 始 ， 在 維 也 納 、 萊 比 錫 、 格 拉 斯哥 和 巴 塞 爾 等 城 市 ， 都 建 造 了 一 些 供 演 出 的 音 樂 廳 ，這 些 十 九 世 紀(jì) 建 造 的 音 樂 廳 已 反 映 出 聲 學(xué)

13、 上 的 豐 碩 成果 ， 直 到 今 天 仍 然 有 參 考 價 值 。 到 二 十 世 紀(jì) ， 賽 賓 （ Wallace Clement Sabine，1868-1919） （ 哈 佛 大 學(xué) 物 理 學(xué) 家 、 助 教 ） 在 1898年第 一 個 提 出 對 廳 堂 物 理 性 質(zhì) 作 定 量 化 計 算 的 公 式 混 響 時 間 公 式 ， 并 確 立 了 近 代 廳 堂 聲 學(xué) ， 從 此 ， 廳 堂音 質(zhì) 設(shè) 計 的 經(jīng) 驗 主 義 時 代 結(jié) 束 了 。 音 樂 廳 聲 學(xué) 設(shè) 計 理 論 的 出 現(xiàn) 賽 賓 在 28歲 時 被 指 派 改 善 哈 佛 福 格 藝 術(shù) 博

14、物 館 （ Fogg Art Museum） 內(nèi) 半 圓 形 報 告 廳 的 不 佳 音 響 效 果 ， 通 過 大 量 艱 苦的 測 量 和 與 附 近 音 質(zhì) 較 好 的 塞 德 斯 劇 場 （ Sander Theater） 的比 較 分 析 ， 他 發(fā) 現(xiàn) ， 當(dāng) 聲 源 停 止 發(fā) 聲 后 ， 聲 能 的 衰 減 率 有 重 要的 意 義 。 他 曾 對 廳 內(nèi) 一 聲 源 （ 管 風(fēng) 琴 ） 停 止 發(fā) 聲 后 ， 聲 音 衰 減到 剛 剛 聽 不 到 的 水 平 時 的 時 間 進(jìn) 行 了 測 定 ， 并 定 義 此 過 程 為“ 混 響 時 間 ” ， 這 一 時 間 是 房

15、間 容 積 和 室 內(nèi) 吸 聲 量 的 函 數(shù) 。1898年 ， 賽 賓 受 邀 出 任 新 波 士 頓 交 響 音 樂 廳 聲 學(xué) 顧 問 ， 為 此 ，他 分 析 了 大 量 實 測 資 料 ， 終 于 得 出 了 混 響 曲 線 的 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 ，即 著 名 的 公 式 。 這 一 公 式 被 首 次 應(yīng) 用 于 波 士 頓 交 響 音樂 廳 的 設(shè) 計 ， 獲 得 了 巨 大 成 功 。 至 今 ， 混 響 時 間 仍 然 是 廳 堂 設(shè)計 中 最 主 要 的 聲 學(xué) 指 標(biāo) 之 一 。 室 內(nèi) 聲 學(xué) 設(shè) 計 的 相 關(guān) 理 論(a) 馬歇爾的側(cè)向聲原理：1967年 ， 新

16、西 蘭 聲 學(xué) 家 馬 歇 爾 （ Haroid Marshall） 教 授 最 先 將 人 的雙 耳 收 聽 原 理 同 音 樂 廳 的 聲 學(xué) 原 理 結(jié) 合 起 來 ， 認(rèn) 為 19世 紀(jì) “ 鞋 盒型 ” 音 樂 廳 的 絕 佳 音 質(zhì) ， 除 緣 于 混 響 時 間 及 聲 擴(kuò) 散 以 外 ， 直 達(dá) 聲到 達(dá) 聽 眾 后 的 前 5080ms的 早 期 側(cè) 向 反 射 聲 起 著 極 為 重 要 的 作 用 。在 這 些 音 樂 廳 中 每 個 聽 眾 都 接 受 到 強(qiáng) 大 的 早 期 反 射 聲 能 ， 其 中 側(cè)向 反 射 比 來 自 頭 頂 的 反 射 聲 更 為 重 要

17、， 因 為 它 提 供 給 聽 眾 更 強(qiáng) 的三 維 空 間 感 和 音 樂 的 環(huán) 繞 感 。 1968年 ， 馬 歇 爾 （ A. H. Marshall）提 出 了 “ 早 期 側(cè) 向 反 射 聲 ” 對 音 質(zhì) 起 重 要 作 用 ， 認(rèn) 為 需 要 有 較 多的 早 期 側(cè) 向 反 射 聲 ， 使 聽 者 有 置 身 于 音 樂 之 中 的 一 種 “ 空 間 印 象（ spatial impression） ” 感 覺 ， 空 間 感 對 響 度 及 與 低 音 相 關(guān) 的 溫暖 感 很 重 要 。 由 于 聲 音 向 后 傳 播 時 ， 觀 眾 頭 頂 的 掠 射 吸 收 使 聲

18、 能衰 減 ， 必 須 靠 側(cè) 向 反 射 將 聲 音 傳 至 觀 眾 席 后 部 。 這 些 發(fā) 現(xiàn) 意 義 重大 ， 從 此 開 始 了 將 反 射 聲 的 空 間 分 布 與 時 間 系 列 相 結(jié) 合 的 新 的 研究 階 段 。 該 理 論 已 成 為 近 期 影 響 音 樂 廳 形 狀 設(shè) 計 的 主 要 理 論 ， 使 新 建 音 樂 廳 開 始 注 重 并 應(yīng) 用 側(cè) 向 反 射 聲 。 室 內(nèi) 聲 學(xué) 設(shè) 計 的 相 關(guān) 理 論(b) IACC兩耳互相關(guān)函數(shù)日 本 聲 學(xué) 家 安 藤 四 一 （ Y. Ando） 教 授 在 70年 代 做 了 一 系 列 模 擬 雙 耳 接

19、 收 的“ 內(nèi) 耳 互 相 關(guān) ” 實 驗 研 究 ， 實 驗 表 明 音 質(zhì) 與 反 射 聲 的 水 平 方 向 分 布 有 關(guān) 。布 朗 （ M. Barron） 在 近 20年 來 對 不 同 方 向 、 不 同 強(qiáng) 度 、 不 同 時 延 的 反 射聲 的 聽 感 進(jìn) 行 了 長 期 研 究 ， 得 到 實 驗 結(jié) 論 為 ： 過 高 聲 級 和 過 短 延 時 的 反射 聲 會 產(chǎn) 生 聲 像 漂 移 （ 這 與 哈 斯 （ Haas） 效 應(yīng) 相 一 致 ） 或 染 色 效 應(yīng) ； 過長 的 延 時 有 回 聲 干 擾 的 感 覺 ； 只 有 大 約 5 80ms延 時 的 反 射

20、 聲 ， 并 且 有足 夠 的 側(cè) 向 反 射 聲 能 量 才 會 有 “ 空 間 印 象 ” 的 效 果 。 80年 代 ， 安 藤 四 一教 授 在 德 國 哥 廷 根 大 學(xué) 的 研 究 引 入 了 唯 一 的 雙 耳 （ 空 間 ） 評 價 標(biāo) 準(zhǔn) 雙 耳 聽 覺 互 相 關(guān) 函 數(shù) (IACC)， 它 表 示 兩 耳 上 的 信 號 之 間 的 相 互 關(guān) 系 ， 這種 相 互 關(guān) 系 又 是 聲 場 空 間 感 的 量 度 。 雙 耳 聽 聞 效 應(yīng) 屬 心 理 和 生 理 聲 學(xué) 研究 范 疇 ， 它 提 示 了 音 樂 廳 中 側(cè) 向 反 射 的 重 要 性 ， 既 使 人 了

21、 解 到 “ 鞋 盒 形 ”音 樂 廳 音 質(zhì) 良 好 的 原 因 ， 同 時 也 掌 握 了 “ 鞋 盒 形 ” 以 外 的 其 它 有 效 的 聲學(xué) 設(shè) 計 造 型 。 80年 代 中 期 美 國 加 州 桔 縣 新 建 的 一 座 音 樂 廳 （ Segerstrom Hall） ， 可 謂 這 方 面 杰 出 的 代 表 之 作 。 IACC作 為 評 價 空 間 感 的 指 標(biāo) ， 它開 辟 了 音 質(zhì) 研 究 的 一 個 新 途 徑 ， 也 使 音 樂 廳 的 音 質(zhì) 評 價 建 立 在 更 為 科 學(xué)的 基 礎(chǔ) 上 。 但 在 技 術(shù) 上 還 存 在 不 少 問 題 ， 例 如

22、指 向 性 傳 聲 器 的 選 擇 ， 測定 用 聲 源 的 選 擇 （ 聲 源 信 號 不 同 ， 結(jié) 果 大 不 相 同 ） 等 等 。 建 筑 聲 學(xué) 設(shè) 計 的 復(fù) 雜 性 1962年 9月 23日 開 幕 的 紐 約 林 肯 中 心 愛 樂 音 樂 廳 , 為 了 對 此 廳 進(jìn) 行 有 效 的 聲 學(xué) 設(shè)計 ， 白 瑞 納 克 博 士 對 世 界 上 已 有 的 54座 著 名 音 樂 建 筑 進(jìn) 行 了 系 統(tǒng) 調(diào) 研 ， 并 著 有 音樂 、 聲 學(xué) 和 建 筑 一 書 ， 卻 在 音 質(zhì) 方 面 遭 到 前 所 未 有 的 失 敗 。 多 次 改 裝 , 后 于 1976年1

23、0月 19日 再 次 落 成 ， 成 為 音 樂 廳 建 筑 史 上 最 悲 慘 的 實 例 。 據(jù) 最 近 消 息 ， 其 演 奏 空 間仍 在 進(jìn) 行 小 范 圍 改 造 。 據(jù) 分 析 ， 愛 樂 音 樂 廳 的 失 敗 主 要 緣 于 原 聲 學(xué) 顧 問 白 瑞 耐 克 認(rèn) 識 上 的 局 限 性 。 他 只強(qiáng) 調(diào) 親 切 感 而 沒 有 認(rèn) 識 到 側(cè) 向 反 射 聲 的 重 要 性 ， 頂 棚 反 射 板 增 加 的 反 射 聲 幾 乎 同 時 到達(dá) 聽 眾 的 雙 耳 ， 缺 少 側(cè) 向 反 射 帶 來 的 圍 繞 感 。 此 外 ， 為 了 在 直 達(dá) 聲 與 后 期 反 射

24、聲 之 間插 進(jìn) 一 些 早 期 反 射 聲 ， 他 在 大 廳 中 引 進(jìn) 了 “ 浮 云 ” ， 但 由 于 浮 云 尺 度 過 于 單 一 ， 且 呈晶 格 狀 規(guī) 則 布 置 ， 導(dǎo) 致 相 鄰 低 頻 聲 的 相 消 干 涉 ， 使 聽 眾 聽 不 到 有 些 演 奏 （ 如 大 提 琴 ）的 聲 音 ， 成 了 一 種 “ 無 聲 電 影 ” 。 而 且 ， 這 些 浮 云 的 大 小 和 形 狀 不 足 以 擴(kuò) 散 低 頻 反 射聲 ， 使 低 頻 成 份 衰 減 得 很 厲 害 ， 還 顯 出 了 G. M. Sessier和 J. E. West所 發(fā) 現(xiàn) 的 另 一 不 利

25、 現(xiàn) 象 ， 即 直 達(dá) 聲 掠 過 多 排 座 席 時 低 頻 聲 衰 減 越 來 越 多 。 事 實 上 ， 現(xiàn) 代 音 樂 廳 的 音 質(zhì) 之 所 以 不 如 古 典 先 例 ， 關(guān) 鍵 在 于 古 典 音 樂 正 是 在 古 典形 式 的 廳 堂 中 產(chǎn) 生 和 發(fā) 展 起 來 的 ， 現(xiàn) 代 廳 堂 在 尺 度 、 體 型 和 材 料 等 方 面 已 有 了 很 大 變化 ， 而 在 其 間 演 奏 的 音 樂 （ 絕 大 多 數(shù) ） 依 舊 是 原 來 的 音 樂 。 聲 學(xué) 上 的 探 索 正 在 逐 步 揭 開 廳 堂 音 質(zhì) 之 迷 。 然 而 看 看 歷 史 上 許 多 失

26、 敗 的 例 子 ，音 樂 家 們 對 新 音 樂 廳 的 不 滿 和 不 安 不 會 消 除 。 建 筑 師 們 一 方 面 積 極 研 究 有 效 利 用 新 的聲 學(xué) 理 論 及 技 術(shù) 成 果 ， 一 方 面 又 不 得 不 在 某 種 程 度 上 碰 運(yùn) 氣 ， 不 斷 祝 愿 自 己 能 博 得 繆斯 女 神 們 的 微 笑 。 現(xiàn) 代 的 建 筑 聲 學(xué)v 1930年 以 后 出 現(xiàn) 了 電 影 ， 從 那 時 開 始 ， 高 質(zhì) 量 的 錄 音 和 重現(xiàn) 在 科 學(xué) 、 教 育 、 文 化 、 社 會 活 動 、 娛 樂 中 開 始 起 到 極 大 的作 用 。 無 線 廣 播

27、 的 飛 速 發(fā) 展 ， 給 聲 學(xué) 提 出 了 一 系 列 新 問 題 ，同 時 也 為 人 們 提 供 了 更 多 更 高 級 的 音 樂 欣 賞 技 術(shù) 。v 聲 學(xué) 材 料 的 大 量 生 產(chǎn) 和 實 驗 室 實 驗 ， 給 建 筑 師 控 制 建 筑 內(nèi) 的聲 學(xué) 問 題 提 供 了 必 要 的 工 具 。 世 界 各 國 修 建 了 相 當(dāng) 大 規(guī) 模 的廳 堂 。v 隔 聲 隔 噪 、 吸 聲 降 噪 、 噪 聲 源 控 制 等 噪 聲 處 理 問 題 在 現(xiàn) 代 社會 中 越 來 越 引 起 人 們 的 重 視 。 噪 聲 于 建 筑 密 不 可 分 ， 噪 聲 污染 的 防

28、治 與 治 理 已 經(jīng) 成 為 建 筑 聲 學(xué) 重 要 的 組 成 部 分 。 噪 聲 規(guī)劃 、 噪 聲 控 制 等 理 論 也 逐 漸 演 化 開 來 。 第 二 講 聲 環(huán) 境 設(shè) 計 的 基 本 知 識 2.1 聲 音 的 基 本 性 質(zhì) 2.1.1 聲 音 的 產(chǎn) 生 和 傳 播聲 音 產(chǎn) 生 于 振 動 ， 振 動 的 物 體 是 聲 源 ?！?聲 ” 由 聲 源 發(fā) 出 ， “ 音 ” 在 傳 播 介 質(zhì) 中 向 外 傳播v 在 空 氣 中 ， 聲 源 振 動 迫 使 其 周 圍 緊 鄰 的 空 氣 質(zhì)點(diǎn) 產(chǎn) 生 往 復(fù) 振 動 ， 該 振 動 迅 速 在 空 氣 中 傳 播 開來

29、 ， 這 種 振 動 的 傳 播 稱 為 聲 波 。v 聲 波 為 縱 波 ， 介 質(zhì) （ 空 氣 等 ） 的 質(zhì) 點(diǎn) 振 動 方 向平 行 聲 波 傳 播 方 向 （ 疏 密 變 化 ） 。 v 聲 波 傳 播 到 人 耳 ， 引 起 人 耳 鼓 膜 的 振 動 ， 帶 動聽 骨 振 動 ， 由 耳 蝸 、 聽 神 經(jīng) 等 形 成 神 經(jīng) 脈 沖 信號 ， 通 過 聽 覺 傳 導(dǎo) 神 經(jīng) 傳 至 大 腦 聽 覺 中 樞 ， 形成 聽 覺 。 振 動 與 波 動 2.1.2 頻 率 、 波 長 與 聲 速 v 描 述 聲 波 的 基 本 物 理 量v f： 頻 率 ， 每 秒 鐘 振 動 的

30、次 數(shù) ， 單 位 Hz(赫 茲 ）： 波 長 ， 在 傳 播 途 徑 上 ， 兩 相 鄰 同 相 位 質(zhì) 點(diǎn) 距 離 。 單 位 m 聲 波 完 成 一 次 振 動 所 走 的 距 離 。C： 聲 速 ， 聲 波 在 某 一 介 質(zhì) 中 傳 播 的 速 度 。 單 位 m/s。在 空 氣 中 聲 速 ： 27314.331 c 在 0 oC時 ， C鋼 =5000m/s, C水 =1450m/s 在 15oC時 ， C空 氣 =340m/s 參 數(shù) 間 存 在 如 下 關(guān) 系 ： c=f* 或 =c/f user:聲 源 、 介 質(zhì) 質(zhì) 點(diǎn) 、 聲接 收 點(diǎn) 的 振 動 頻 率 相同 ； 傳

31、 播 的 振 動 形 式而 非 質(zhì) 點(diǎn) 。 人 耳 可 聽 頻 率 范 圍 （ 聽 域 ） 為 20Hz20KHz, 20KHz為 超 聲 。 其 中 ， 人 耳 感 覺 最 重 要 的 部 分 約 在 100Hz4000Hz,相 應(yīng) 的波 長 約 3.4m8.5cm 2.1.3 聲 波 的 繞 射 、 反 射 和 散 射聲 波 作 為 機(jī) 械 波 ， 具 有 機(jī) 械 波 的 所 有 特 征 。 有 繞 射 、 反 射 、散 射 和 干 涉 等 ， 有 透 射 、 吸 收 等 。波 陣 面 ： 聲 波 從 聲 源 發(fā) 出 ， 在 某 一 介 質(zhì) 內(nèi) 按 同 一 方 向 傳 播 ，在 某 一 時

32、 間 到 達(dá) 空 間 各 點(diǎn) 的 包 絡(luò) 面 稱 為 波 陣 面 。球 面 波 ： 點(diǎn) 聲 源 發(fā) 出 的 波 ， 聲 線 與 波 陣 面 垂 直 。 如 人 、 樂 器 。平 面 波 ： 波 陣 面 為 平 面 的 波 ， 聲 源 互 相 平 行 ， 如 線 聲 源 ， 多個 點(diǎn) 聲 源 疊 排 。 聲 波 的 繞 射 聲 波 在 傳 播 過 程 中 遇 到 障 礙 或 孔 洞 時 將 發(fā) 生 繞 射 。 繞 射 的 情 況與 聲 波 的 波 長 和 障 礙 物 （ 或 孔 ） 的 尺 寸 有 關(guān) 。 聲 波 的 反 射 當(dāng) 聲 波 遇 到 一 塊 尺 寸 比 波 長 大 得 多 的 障 礙

33、 時 ， 聲 波 將 被 反 射 。類 似 于 光 在 鏡 子 上 的 反 射 。反 射 的 規(guī) 則 ： 1） 入 射 線 、 反 射 線 法 線 在 同 一 側(cè) 。 2） 入 射 線 和 反 射 線 分 別 在 法 線 兩 側(cè) 。 3） 入 射 角 等 于 反 射 角 。 Li=L 散 射 當(dāng) 障 礙 物 的 尺 寸 與 聲 波 相 當(dāng) 時 ， 將 不 會 形 成 定 向 反 射 ， 而 以 障礙 物 為 一 子 波 源 ， 形 成 散 射 。 2.1.4 聲 波 的 透 射 與 吸 收v 聲 波 具 有 能 量 ， 簡 稱 聲 能 。v 當(dāng) 聲 波 碰 到 室 內(nèi) 某 一 界 面 后 （

34、如 天 花 、 墻 ） ， 一 部 分 聲 能 被 反 射 ，一 部 分 被 吸 收 （ 主 要 是 轉(zhuǎn) 化 成 熱 能 ） ， 一 部 分 穿 透 到 另 一 空 間 。透 射 系 數(shù) ：反 射 系 數(shù) ：吸 聲 系 數(shù) ： EEEEo EoEi EoEr EoEiEaEoErr 11不 同 材 料 ， 不 同 的 構(gòu) 造 對 聲 音 具 有 不 同 的 性 能 。 在 隔 聲 中 希 望 用 透 射 系 數(shù) 小 的 材 料 防 止 噪 聲 。 在 音 質(zhì) 設(shè) 計 中 需 要 選 擇 吸 聲 材 料 ，控 制 室 內(nèi) 聲 場 。 2 .2 聲 音 強(qiáng) 弱 的 計 量v 聲 波 是 能 量 的

35、 一 種 傳 播 形 式 。 人 們 常 談 到 聲 音 的 大小 或 強(qiáng) 弱 ， 或 一 個 聲 音 比 另 一 個 聲 音 響 或 不 響 ， 這就 提 出 了 聲 音 強(qiáng) 弱 的 計 量 。 v 2.2.1 聲 功 率 、 聲 強(qiáng) 、 聲 壓v 1、 聲 功 率 ： 單 位 時 間 內(nèi) 物 體 向 外 輻 射 的 能 量 W。 （ 瓦 或 微 瓦 ） 聲 功 率 是 聲 源 本 身 的 一 種 重 要 屬 性 。 人 正 常 講 話 50W,100萬 人 同 時 講 話 50W,相 當(dāng) 于 一 個 燈 泡 。 訓(xùn) 練 有 素 的 歌 手 500010000 W。 汽 車 喇 叭 0.1

36、W,噴 氣 飛 機(jī) 10KW。 在 廳 堂 設(shè) 計 中 如 何 充 分 利 用 有 限 的 聲 功 率 是 很 重 要 的 問 題 。2、 聲 強(qiáng) ： 單 位 時 間 內(nèi) 通 過 聲 波 傳 播 方 向 垂 直 單 位 面 積 上 的 聲 能 。 對 于 點(diǎn) 聲 源 有 ：3、 聲 壓 ： 指 在 某 一 瞬 時 壓 強(qiáng) 相 對 于 無 聲 波 時 的 壓 強(qiáng) 變 化 。 符 號 P。 單 位 N/m 2 (牛 頓 /米 2 ) ， 或 Pa(帕 斯 卡 ） )/(4 22 mwrWI 2 .2.2聲 壓 級 、 聲 功 率 級 及 其 疊 加 由 于 以 下 兩 個 原 因 ， 實 際 應(yīng)

37、用 中 ， 表 示 聲 音 強(qiáng) 弱 的 單位 并 不 采 用 聲 壓 或 聲 功 率 的 絕 對 值 ， 而 采 用 相 對 單 位 級 （ 類 似 于 風(fēng) 級 、 地 震 級 ） 。1） 聲 壓 對 人 耳 感 覺 的 變 化 非 常 大 1000Hz的 聲 音 ， 聽 覺 下 限 Po=2*10-5N/m2,上 限P=20N/m2,相 差 106倍 。2） 人 耳 對 聲 音 強(qiáng) 弱 的 變 化 的 感 受 并 不 與 聲 壓 成 正 比 ， 而與 聲 壓 的 對 數(shù) 成 正 比 ， 兩 個 同 樣 的 聲 源 放 在 一 起 ， 感 覺 并不 是 響 一 倍 。 1、 聲 壓 級 Lp

38、取 參 考 聲 壓 為 Po=2*10-5N/m2為 基 準(zhǔn) 聲 壓 ， 任 一 聲 壓 P的 Lp為 ： 聽 覺 下 限 ： p=2*10-5N/m2 為 0dB 能 量 提 高 100倍 的 P=2*10-3N/m2 為 20dB 聽 覺 上 限 ： P=20N/m2 為 120dB2、 聲 功 率 級 Lw 取 Wo為 10 -12W, 任 一 聲 功 率 W的 聲 功 率 級 Lw為 ：)(log20 10 dBPoPLp )(log10 10 dBWoWLw 3、 聲 壓 級 的 疊 加10dB+10dB=? 0dB+0dB=? 0dB+10dB=? 答 案 分 別 是 ：13dB,

39、3dB,10dB.幾 個 聲 源 同 時 作 用 時 ， 某 點(diǎn) 的 聲 能 是 各 個 聲 源 貢 獻(xiàn) 的 能 量 的 代 數(shù) 和 。因 此 其 聲 壓 是 各 聲 源 貢 獻(xiàn) 的 聲 壓 平 方 和 的 開 根 號 。 即 ：聲 壓 級 為 ： 22022022201 22121 10.1010lg20 .lg20lg20 LpnLpLp nPo PPPPoPLp )(log20 10 dBPoPLp22221 . nPPPP 2.3 聲 音 的 頻 譜 與 聲 源 的 指 向 性v 2 .3.1 聲 音 的 頻 譜頻 譜 表 示 某 種 聲 音 頻 率 成 分 及 其 聲 壓 級 組 成

40、 情 況 的 圖 形傅 立 葉 理 論 及 現(xiàn) 代 信 號 處 理 技 術(shù) 證 明 ： 理 論 上 ， 任 何 振 動 的 波 形 都 可 以 分 解 為 若 干 單 頻 簡 諧 振動 的 合 成 。 分 立 譜 ： 如 弦 振 動 產(chǎn) 生 的 聲 音 。連 續(xù) 譜 ： 談 話 、 機(jī) 器 的 噪 聲 ， 大 多 數(shù) 的 自 然 聲 。如 何 獲 得 聲 音 的 頻 譜 ： 使 用 帶 通 濾 波 器 進(jìn) 行 測 量 或 使 用 傅 立 葉 數(shù) 學(xué) 分 解 。頻 譜 通 常 根 據(jù) 需 要 分 成 若 干 個 頻 帶 ， 帶 寬 （ Band)可 寬 可 窄 ， 是 人 為 取 定 的 。 最

41、 常 用 的 有 倍 頻 帶 和 1/3倍 頻 帶 。 在 進(jìn) 行 聲 音 計 量 和 頻 譜 表 示 時 ，往 往 使 用 中 心 頻 率 作 為 頻 帶 的代 表 ， 聲 壓 級 值 使 用 整 個 頻 帶聲 壓 級 的 疊 加 。倍 頻 程 ： 通 常 將 可 聞 頻 率 范 圍 內(nèi) 2020Hz分 為 十 個 倍 頻 帶 ， 其 中 心頻 率 按 2倍 增 長 ， 共 十 一 個 ， 為 ：16 31.5 63 125 500 1K 2K 4K 8K 16K1/3倍 頻 程 ： 將 倍 頻 程 再 分 成 三 個 更 窄 的 頻 帶 ， 使 頻 率 劃 分 更 加 細(xì) 化 ，其 中 心

42、 頻 率 按 倍 頻 的 1/3增 長 ， 為 ：12.5 16 20 25 31.5 40 50 63 80 100 125 160 . 2.3.2 聲 源 的 指 向 性v 聲 源 發(fā) 出 的 聲 音 在 各 個 方 向 上 分 布 不 均 勻 ， 具 有 指 向 性 。v 聲 源 尺 寸 比 波 長 小 得 多 時 ， 可 看 作 點(diǎn) 聲 源 ， 無 指 向 性 。v 聲 源 尺 寸 比 波 長 差 不 多 或 更 大 時 ， 聲 源 不 再 是 點(diǎn) 聲 源 ， 出 現(xiàn) 指 向性 。 人 們 使 用 喇 叭 ， 目 的 是 為 了 增 加 指 向 性 。 2.4 人 耳 的 主 觀 聽

43、覺 特 性v 人 耳 的 結(jié) 構(gòu) ： 外 耳 、 中 耳 、 內(nèi) 耳 、 骨 傳 導(dǎo) 2.4.1 聽 覺 范 圍v 最 高 最 低 頻 率 可 聽 極 限一 般 地 ， 青 少 年 2020KHz,中 年 3015KHz,老 年 10010KHz。最 小 最 大 可 聽 極 限人 耳 有 一 定 的 適 應(yīng) 性 ， 常 人上 限 為 120dB,經(jīng) 常 噪 聲 暴 露的 人 有 可 能 達(dá) 到 135140dB。下 限 頻 率 與 頻 率 有 關(guān) 。最 小 可 辯 閾 （ 差 閾 ） 聲 壓 級 變 化 的 察 覺 ： 一 般 是 1dB 3dB以 上 有 明 顯 感 覺 頻 率 變 化 的

44、察 覺 ： 一 般 是 3%， 低 頻 時 3Hz。 2.4.2 聽 覺 定 位v 人 耳 判 斷 聲 源 的 遠(yuǎn) 近 比 較 差 ， 但 確 定 聲 源 的 方 向 比 較 準(zhǔn) 確 。v 人 耳 判 斷 聲 源 的 方 位 主 要 靠 雙 耳 定 位 ， 對 時 間 差 和 強(qiáng) 度 差進(jìn) 行 判 斷 。v 人 耳 的 水 平 方 向 感 要 強(qiáng) 于 豎 直 方 向 感 。v 通 常 ， 頻 率 高 于 1400Hz強(qiáng) 度 差 起 主 要 作 用 ； 低 于 1400Hz時 ， 時 間 差 起 主 要 作 用 。 這 就 是 人 為 什 么 對 蚊 子 的 定 位 比較 準(zhǔn) 而 對 電 話 鈴

45、 聲 的 定 位 比 較 差 的 原 因 。 2.4.3 哈 斯 (Hass)效 應(yīng)v 人 耳 有 聲 覺 暫 留 現(xiàn) 象 ， 人 對 聲 音 的 感 覺 在 聲 音 消 失 后 會 暫 留 一小 段 時 間 。v 如 果 到 達(dá) 人 耳 的 兩 個 聲 音 的 時 間 間 隔 小 于 50ms， 那 么 就 不 會 覺得 聲 音 是 斷 續(xù) 的 。v 直 達(dá) 聲 到 達(dá) 后 50ms以 內(nèi) 到 達(dá) 的 反 射 聲 會 加 強(qiáng) 直 達(dá) 聲 。 直 達(dá) 聲 到達(dá) 后 50ms后 到 達(dá) 的 “ 強(qiáng) ” 反 射 聲 會 產(chǎn) 生 “ 回 聲 ” 哈 斯 效 應(yīng) 。v 根 據(jù) 哈 斯 效 應(yīng) ， 人

46、耳 在 多 聲 源 發(fā) 聲 內(nèi) 容 相 同 的 情 況 下 ， 判 斷 聲源 位 置 主 要 是 根 據(jù) “ 第 一 次 到 達(dá) ” 的 聲 音 。 因 此 ， 劇 場 演 出 時 ，多 揚(yáng) 聲 器 的 情 況 下 要 考 慮 “ 聲 象 定 位 ” 的 問 題 。 2.4.4 掩 蔽 效 應(yīng)v 人 耳 對 一 個 聲 音 的 聽 覺 靈 敏 度 因 另 外 一 個 聲 音 的 存 在 而 降 低 的 現(xiàn) 象 叫 掩蔽 效 應(yīng) 。v 一 個 聲 音 高 于 另 一 個 聲 音 10dB,掩 蔽 效 應(yīng) 就 很 小 。v 低 頻 聲 對 高 頻 聲 的 掩 蔽 作 用 大 。 2.4.5 人 耳

47、 頻 率 響 應(yīng) 與 等 響 曲 線v 人 耳 對 不 同 頻 率 的 聲 音 敏 感 程 度 是 不 一 樣 的 ， 對 于 底 于 1000Hz和 高 于4000Hz的 聲 音 ， 靈 敏 度 降 低 。v 不 同 頻 率 ， 相 同 聲 壓 級 的 聲 音 ， 人 聽 起 來 的 響 度 感 覺 不 一 樣 。v 以 1000Hz連 續(xù) 純 音 作 基 準(zhǔn) ， 測 聽 起 來 和 它 同 樣 響 的 其 他 頻 率 的 純 音 的各 自 聲 壓 級 構(gòu) 成 一 條 曲 線 叫 “ 等 響 曲 線 ” 。v 響 度 單 位 是 “ 方 ” 。v 隨 著 聲 壓 級 的 提 高 ， 對 頻

48、率 的 相 對 敏 感 度 也 不 同聲 壓 級 高 ， 相 對 變 化 感 覺 小 ；聲 壓 級 低 ， 相 對 變 化 感 覺 大 。 20 87dB31.5 75dB63 58dB125 45dB250 43dB500 42dB1K 40dB2K 36dB4K 32dB8K 48dB40方 等 響 聲 級線 性 聲 級 （ L聲 級 ）將 各 個 頻 帶 的 聲 音 級 疊 加 ， 得 到 線 性 聲 級 。 20 30dB31.5 35dB63 40dB125 45dB250 50dB500 51dB1K 52dB2K 52dB4K 52dB8K 40dB16K 38dB20K 30d

49、BL聲 級 58.8dB A 聲 級A 聲 級 是 使 用 40方 等 響曲 線 作 為 計 權(quán) 網(wǎng) 絡(luò) 對 頻譜 進(jìn) 行 加 權(quán) ， 之 后 再 進(jìn)行 頻 帶 疊 加 。A聲 級 對 500Hz以 下 的聲 音 進(jìn) 行 較 大 衰 減 ， 模擬 人 耳 對 低 頻 不 敏 感 的特 性 。A聲 級 的 數(shù) 值 單 位 表 示是 dB(A),如 60dB(A)。 頻 率 聲 壓 級 加 權(quán) 值 加 權(quán) 后20 30dB -50.5 -20.531.5 35dB -39.4 -4.463 40dB -26.2 13.8125 45dB -16.1 28.9250 50dB -8.6 41.450

50、0 51dB -3.2 47.81K 52dB 0 522K 52dB 1.2 53.24K 52dB 1.0 538K 40dB -1.1 38.916K 38dB -6.6 31.4 20K 30dB -9.3 20.7A聲 級 58.1dB A、 B、 C、 D計 權(quán) 網(wǎng) 絡(luò)A:模 擬 人 耳 響 應(yīng) ， 40方 等 響 曲 線 作 為 計 權(quán) 網(wǎng) 絡(luò) 。B:以 70方 等 響 曲 線 作 為 計 權(quán) 網(wǎng) 絡(luò) ， 低 頻 衰 減 比 A聲 級 小 。 C:以 85方 等 響 曲 線 作 為 計 權(quán) 網(wǎng) 絡(luò) ,整 個 可 聽 范 圍 內(nèi) 衰 減 小 。D:主 要 用 于 航 空 噪 聲 測

51、 量 。 課 后 作 業(yè)作 業(yè) 要 求 ： 必 須 抄 題 ， 包 括 選 擇 題 。 選 擇 題 可 能 有 多 個答 案 。一 、 如 果 要 求 影 院 內(nèi) 最 后 一 排 觀 眾 聽 到 來 自 銀 幕 的 聲 音和 畫 面 的 時 間 差 不 大 于 100ms， 那 么 觀 眾 廳 的 最 大 長 度應(yīng) 不 超 過 多 少 ？二 、 聲 音 的 物 理 計 量 中 采 用 級 的 概 念 ， 為 什 么 ？三 、 試 證 明 在 自 由 場 中 ， Lp=Lw-20lgr-11。 式 中 ， Lw為聲 源 的 聲 功 率 級 ， Lp為 距 聲 源 r米 處 的 聲 壓 級 。 四

52、 、 要 求 距 廣 場 上 揚(yáng) 聲 器 40m遠(yuǎn) 處 的 直 達(dá) 聲 聲 壓 級 不 小于 80dB， 如 把 揚(yáng) 聲 器 看 作 是 點(diǎn) 聲 源 ， 它 的 聲 功 率 至 少 為多 少 ？ 聲 功 率 級 是 多 少 ？五 、 下 列 純 音 相 當(dāng) 于 多 少 方 ？頻 率 1000Hz 2000Hz 5000Hz 100Hz 50 Hz聲 壓 級 40dB 30dB 60dB 80dB 67dB六 、 一 廠 房 測 得 機(jī) 械 噪 聲 聲 壓 級 為 94dB,關(guān) 掉 機(jī) 器 ， 聲壓 級 為 88dB， 求 機(jī) 器 實 際 的 聲 壓 級 。七 、 70dB+70dB+70dB+

53、70dB=?八 、 請 寫 出 Lp1+Lp2+.Lpn的 聲 壓 級 計 算 公 式 。 九 、 人 耳 聽 覺 最 重 要 的 部 分 為 ：A、 2020KHz B、 1004000Hz C、 因 人 而 異 ， 主 要 在 50Hz左 右 D、 因 人 而 異 ， 主要 在 1000Hz左 右十 、 以 下 說 法 正 確 的 有 ：A、 0oC時 ， 鋼 、 水 、 空 氣 中 的 聲 速 約 5000m/s、1450m/s、 331m/s。B、 0oC時 ， 鋼 、 水 、 空 氣 中 的 聲 速 約 2000m/s、1450m/s、 340m/s。C、 氣 壓 不 變 ， 溫 度

54、 升 高 時 ， 空 氣 中 聲 速 變 小 。 十 一 、 公 路 邊 一 座 高 層 建 筑 ， 以 下 判 斷 正 確 的 是 ：A、 1層 噪 聲 最 大 ， 10層 、 17層 要 小 很 多 ， 甚 至 聽 不 見 。B、 1層 噪 聲 最 大 ， 10層 、 17層 要 小 一 些 ， 但 小 得 不 多 。C、 1層 、 10層 、 17層 噪 聲 大 小 完 全 一 樣 。十 二 、 以 下 說 法 正 確 的 有 ：A、 1/3倍 頻 程 和 倍 頻 程 的 頻 譜 可 以 相 互 轉(zhuǎn) 化 。B、 1/3倍 頻 程 的 頻 譜 可 以 向 倍 頻 程 的 頻 譜 轉(zhuǎn) 化 。

55、C、 倍 頻 程 的 頻 譜 可 以 向 1/3倍 頻 程 的 頻 譜 轉(zhuǎn) 化 。D、 得 到 了 聲 音 的 頻 譜 ， 可 以 得 到 其 A聲 級 。 十 三 、 以 下 說 明 正 確 的 有 ：A、 聲 級 計 計 權(quán) 網(wǎng) 絡(luò) 的 作 用 是 先 將 聲 音 濾 波 ， 再測 量 濾 波 后 的 聲 壓 級 。B、 在 相 同 的 聲 源 和 測 點(diǎn) 處 ， A聲 級 與 L聲 級 之 間總 相 差 3dB。C、 聲 壓 級 大 時 聽 起 來 不 一 定 響 。D、 一 般 情 況 下 ， 聽 起 來 響 的 聲 音 A聲 級 大 。十 四 、 使 用 聲 級 計 的 A檔 、 線

56、 形 （ L檔 ） 、 2K濾波 檔 分 別 測 量 1K的 純 音 得 到 Lp(A)、 Lp(L)、Lp(2K)， 有 ：A、 Lp(A)=0dB B、 Lp(A)=Lp(2K) C、Lp(L)Lp(2K) D、 Lp(A)Lp(2K) 第 三 講 室 內(nèi) 聲 學(xué) 3.1 聲 音 在 室 外 與 室 內(nèi) 的 傳 播 3.1.1 聲 波 在 室 外 空 曠 地 帶 的 傳 播 規(guī) 律隨 與 聲 源 距 離 的 增 加 ， 聲 能 發(fā) 生 衰 減 。 對 于 點(diǎn) 聲 源 ， 有 ：距 離 增 加 一 倍 ， 聲 壓 級 減 少 6dB。對 于 存 在 地 面 反 射 的 情 況 ， 有 ： 3

57、.1.2聲 波 在 室 內(nèi) 封 閉 空 間 的 傳 播與 室 外 情 況 很 不 同 。 形 成 “ 復(fù) 雜 聲 場 ” 。1、 距 聲 源 同 樣 的 距 離 ， 室 內(nèi) 比 室 外 響 些 。2、 室 內(nèi) 聲 源 停 止 發(fā) 聲 后 ， 聲 音 不 會 馬 上 消 失 ， 會 有 一 個 交混 回 響 的 過 程 ， 一 般 時 間 較 短 。 夸 張 ： “ 繞 梁 三 日 ， 不絕 于 耳 ”3、 當(dāng) 房 間 較 大 ， 而 且 表 面 形 狀 變 化 復(fù) 雜 ， 會 形 成 回 聲 和 聲場 分 布 不 均 ， 有 時 出 現(xiàn) 聲 聚 焦 、 駐 波 等 。以 上 現(xiàn) 象 源 于 ：

58、 封 閉 空 間 內(nèi) 各 個 界 面 使 聲 波 被 反 射 或 散 射 。 3.1.3 建 筑 聲 學(xué) 在 室 內(nèi) 聲 學(xué) 中 ， 可 以 用 幾 何 聲 學(xué) 、 統(tǒng) 計 聲 學(xué) 和 波 動 聲 學(xué)的 理 論 加 以 分 析 。 但 對 于 建 筑 師 來 講 ， 可 以 少 些 關(guān) 心 復(fù) 雜 的理 論 分 析 和 數(shù) 學(xué) 推 導(dǎo) ， 重 要 的 是 在 于 弄 清 楚 一 些 聲 學(xué) 基 本 原理 ， 掌 握 一 些 必 要 的 解 決 實 際 問 題 的 方 法 和 計 算 公 式 ， 特 別是 弄 清 楚 物 理 意 義 。 3.2 聲 波 在 室 內(nèi) 的 反 射 與 幾 何 聲 學(xué)

59、 3.2.1 反 射 界 面 的 平 均 吸 聲 系 數(shù)混 響 室 界 面 全 反 射 ， 聲 能 在 聲 音 停 止 后 ， 無限 時 間 存 在 。普 通 廳 堂房 間 等 界 面 部 分 反 射 ， 聲 能 在 聲 音 停 止 后 ，經(jīng) 過 多 次 反 射 吸 收 ， 能 量 逐 漸 下 降 。消 聲 室 界 面 全 吸 收 ， 聲 能 在 聲 音 停 止 后 ， 完全 沒 有 任 何 反 射 吸 收 ， 在 接 觸 界 面 后 ，聲 能 立 即 消 失 。 3.2.2 聲 音 在 房間 內(nèi) 的 反 射 3.2.3 室 內(nèi) 聲 音 反 射 的 幾 種 情 況室 內(nèi) 聲 學(xué) 中 ， 常 利

60、 用 幾 何 作 圖 的 方 法 ， 主 要 研 究 一 次 或 二 次 反 射 聲 分布 情 況 。 在 使 用 幾 何 聲 學(xué) 方 法 時 應(yīng) 注 意 兩 個 條 件 ：1） 只 考 慮 能 量 關(guān) 系 。2） 聲 波 所 遇 到 的 反 射 界 面 、 障 礙 物 尺 寸 應(yīng) 比 聲 音 的 波 長大 得 多 。 3.2.4 室 內(nèi) 聲 音 的 增 長 、 穩(wěn) 態(tài) 和 衰 減從 能 量 的 角 度 ， 我 們 考 慮 在 室 內(nèi) 聲 源 開 始 發(fā) 聲 、 持 續(xù) 發(fā) 生 、停 止 等 情 況 下 聲 音 形 成 和 消 失 的 過 程 。 3.3 混 響 時 間 Reverberati

61、on Time(RT) 3.3.1 什 么 是 混 響 時 間 ？室 內(nèi) 聲 場 達(dá) 到 穩(wěn) 態(tài) 后 ， 聲 源 突 然 停 止 發(fā) 聲 ， 室 內(nèi) 聲 壓 級 將 按 線 性規(guī) 律 衰 減 。 衰 減 60dB所 經(jīng) 歷 的 時 間 叫 混 響 時 間 T60， 單 位 S。 實 際 的 混 響 衰 減 曲 線 。由 于 衰 減 量 程 及 本 底 噪 聲 的 干 擾 ， 造 成 很 難 在 60dB內(nèi) 都 有 良好 的 衰 減 曲 線 ， 因 此 有 時 取 T30或 T20代 替 T60。 3.3.2 賽 賓 (Sabine)公 式 賽 賓 是 美 國 物 理 學(xué) 家 ， 他 發(fā) 現(xiàn) 混

62、 響 時 間 近 似 與 房間 體 積 成 正 比 ， 與 房 間 總 吸 聲 量 成 反 比 ， 并 提 出 了 混響 時 間 經(jīng) 驗 計 算 公 式 賽 賓 公 式 。公 式 適 用 于 ： 3.3.3 伊 林 （ Eyring)公 式4m:空 氣 吸 收 系 數(shù) ， 空 氣 吸 收 =4mV當(dāng) 頻 率 取 =2KHz時 ， 一 般 地 ， 4m與 濕 度 溫 度 有 關(guān) ，通 常 取 相 對 濕 度 60%,溫 度 20 oC時 ， 4m為2KHz0.009 4KHz 0.022計 算 RT時 ， 一 般 取 125、 250、 500、 1K、 2K、 4K六 個 倍 頻 程中 心 頻

63、 率 3.3.4 混 響 時 間 計 算 的 不 確 定 性v 室 內(nèi) 條 件 與 原 公 式 假 設(shè) 條 件 并 不 完 全 一 致 。1） 室 內(nèi) 吸 聲 分 布 不 均 勻 2） 室 內(nèi) 形 狀 ， 高 寬 比 例 過 大 造 成 聲 場 分 布 不 均 勻 ， 擴(kuò) 散 不 完 全v 計 算 用 材 料 吸 聲 系 數(shù) 與 實 際 情 況 有 誤 差一 般 誤 差 在 10%15%v 計 算 RT的 意 義 ：1） “ 控 制 性 ” 地 指 導(dǎo) 材 料 的 選 擇 與 布 置 。2） 預(yù) 測 建 筑 室 內(nèi) 的 聲 學(xué) 效 果3） 分 析 現(xiàn) 有 的 音 質(zhì) 問 題 3.4 室 內(nèi) 聲

64、 壓 級 計 算及 混 響 半 徑 當(dāng) 室 內(nèi) 聲 源 聲 功 率 一 定 時 ， 穩(wěn) 態(tài) 時 ， 在 室 內(nèi) 內(nèi) 距 離 為 r的 某點(diǎn) 聲 壓 級 可 以 預(yù) 計 ， 室 內(nèi) 穩(wěn) 態(tài) 聲 壓 級 的 計 算 公 式 為 ：公 式 前 提 ：1） 點(diǎn) 聲 源2） 連 續(xù) 發(fā) 聲3） 聲 場 分 布 均 勻混 響 半 徑 ：混 響 聲 能 密 度 =直 達(dá) 聲 能 密 度 =混 響 半 徑指 向 性 因 數(shù) ： QQ=1,2,4,8 3.5 房 間 的 共 振 與 共 振 頻 率 普 遍 存 在 的 共 振 現(xiàn) 象 ： 暖 瓶 倒 水 、 口 腔 發(fā) 聲 等 等 。在 房 間 內(nèi) 存 在 共

65、振 現(xiàn) 象 ： 簡 并 現(xiàn) 象 ： 當(dāng) 不 同 共 振 方 式 的共 振 頻 率 相 同 時 ， 出 現(xiàn) 共 振 頻率 的 重 疊 ， 稱 為 “ 簡 并 ” 。簡 并 出 現(xiàn) 時 ， 共 振 頻 率 的 聲 音被 大 大 加 強(qiáng) ， 形 成 頻 率 特 性 的失 真 ， 低 頻 會 產(chǎn) 生 翁 聲 ， 或 產(chǎn)生 “ 聲 染 色 ” （ coloration) 防 止 簡 并 現(xiàn) 象 的 根 本 原 則 是 ： 使 共 振 頻 率 分 布 盡 可 能 均 勻 。具 體 措 施 有 ：1） 選 擇 合 適 的 房 間 尺 寸 、 比 例 和 形 狀 ；2） 將 房 間 的 墻 或 天 花 做 成

66、 不 規(guī) 則 形 狀 ；3） 將 吸 聲 材 料 不 規(guī) 則 地 分 布 在 房 間 的 界 面 上 。黃 金 比 例 :長 :寬 :高=1.618:1:0.618 v例 題 :v 有 一 歌 舞 廳 ,實 用 面 積 近 400平 方 米 ,容 積 約 為 本 6000立 方 米 .長 ,寬 ,高 =22,18,4米 .用 未 穿 孔 的 石 膏 板 作 天 花 板 ,物 池 上 燈 具懸 掛 架 的 面 積 為 80平 方 米 ,地 面 為 光 滑 的 混 凝 土 ,四 面 墻 的 三面 均 為 五 層 板 加 木 筋 圍 成 ,一 面 有 落 地 窗 戶 ,要 全 用 中 厚 絲 絨作 落 地 窗 簾 ,窗 簾 的 有 效 面 積 為 實 際 絲 絨 面 積 的 一 半 (考 慮 皺折 ).v 計 算 步 驟 如 下 : 1.查 出 各 種 材 料 在 1KHZ,處 的 吸 聲 系 數(shù) 混 凝 土 地 面 0.02 五 層 板 0.09 中 厚 絲 絨 (使 用 面 積 為 實 用 面 積 的 一 半 ) 0.75 石 膏 板 0.04 燈 具 掛 架 0.5 2. 計 算 房