了解建筑聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

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　 隨著定制安裝行業(yè)的不斷擴(kuò)大，良好的聲學(xué)設(shè)計(jì)越來(lái)越受到建筑設(shè)計(jì)師及建筑使用者的重視。在這其中，作為建筑聲學(xué)組成部分的室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)尤為重要。其內(nèi)容主要包括房間體型和容積的選擇、最佳混響時(shí)間及其頻率特性的選擇和確定、吸聲材料的組合布置和設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)姆瓷涿妫约昂侠淼亟M織近次反射聲等。

　　對(duì)于許多初學(xué)者來(lái)說(shuō)，掌握這些知識(shí)不免有點(diǎn)困難。今天，小編為大家詳細(xì)地解讀關(guān)于聲學(xué)處理的一些專業(yè)術(shù)語(yǔ)，幫助大家更多地掌握室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)的知識(shí)。

　　Decibel分貝

　　分貝是指一貝爾的十分之一，通常被用于表達(dá)音量。分貝并不能表達(dá)所有的事情，它只是兩個(gè)能量水平的比率。由于我們靠耳朵感知音量，這些遵循對(duì)數(shù)曲線的比值按分貝來(lái)表達(dá)使許多事情變得簡(jiǎn)單多了。

　　人耳在正常情況下能感覺(jué)出變化的最小音量單位是1分貝;揚(yáng)聲器功率增加一倍，其結(jié)果是會(huì)有3分貝的明顯增加，音量增加一倍就是6分貝的變化;如果要把音量增加一倍的話，我們需要把放大器的功率增加到原來(lái)的四倍。

　　Frequency頻率

　　聲的源頭是振動(dòng)，振動(dòng)就有頻率(符號(hào)f),即每秒種振動(dòng)的次數(shù)，單位是赫茲(Hz)人耳不是所有的頻率的聲音都能聽(tīng)的到，只有振動(dòng)頻率為20Hz(一說(shuō)16Hz)~20000 Hz的聲音，人耳才能有聲覺(jué)。

　　20Hz以下為次聲，20000Hz以上為超聲，低于20Hz和高于20000Hz的聲音人耳不會(huì)有聲的感覺(jué)，人耳最敏感的頻率在100~3150Hz。在建筑聲學(xué)中，一般把200~300Hz或以下的聲音稱為低頻聲，500~1000Hz的聲稱為中頻聲，2000~4000Hz或以上的聲稱為高頻聲。

　　Absorption吸音

　　在聲學(xué)方面，吸音指聲音沒(méi)有反射，聲波在遇到軟材料時(shí)被吸收了。各種材料的吸收能力根據(jù)吸收系數(shù)進(jìn)行分級(jí)，這是根據(jù)聲音撞擊到表面時(shí)被材料吸收的相對(duì)聲能量來(lái)確定。

　　Absorption Coefficient吸音系數(shù)

　　吸音系數(shù)測(cè)量的是當(dāng)聲音撞擊到物體表面時(shí)被材料吸收的相對(duì)聲能量，它通常是一個(gè)從0到1的值，它乘以物體表面積所得的數(shù)就是被物體表面吸收的聲音的百分比。這個(gè)百分比的單位就是Sabins，起源于哈佛教授，聲學(xué)家Wallace Sabine的名字。

　　吸收系數(shù)為1代表著聲音撞擊到物體表面后被完全吸收了，沒(méi)有任何反射，如果吸收系數(shù)為0則代表著聲音被完全反射了，沒(méi)有任何吸收。當(dāng)然，系數(shù)為0的現(xiàn)象明顯是不可能的，系數(shù)為1的情況也很少出現(xiàn)。另外，由于不同的材料在不同的頻率下有不同的吸收特征，所以吸收系數(shù)會(huì)隨著頻率的變化而改變。聲學(xué)家們常采用吸收系數(shù)來(lái)判斷室內(nèi)的RT60和回響時(shí)間，事實(shí)上許多建筑材料都被測(cè)量了聲學(xué)系數(shù)，以備使用參考。

　　Anechoic消聲

　　從字面上講，消聲就是沒(méi)有回聲，沒(méi)有音頻反射。本質(zhì)上講最接近這種情況的就是空曠的戶外了，但即使在戶外仍還有來(lái)自地面和其他各種物體反射回來(lái)的聲音。創(chuàng)造一個(gè)絕對(duì)沒(méi)有回聲的環(huán)境是不可能的事情，因?yàn)闆](méi)有什么材料能夠?qū)⒙曇敉耆铡?/p>

　　相對(duì)于高頻率聲音，我們有可能創(chuàng)造一個(gè)接近無(wú)回聲的環(huán)境，但是對(duì)于低頻聲音就很困難(吸收的程度取決于波長(zhǎng)，比如，一個(gè)100 Hz的聲波大約10英尺長(zhǎng)，那么吸音材料的厚度必須至少有波長(zhǎng)的一半長(zhǎng)才能起作用，所以創(chuàng)造一個(gè)足夠大的空間并設(shè)計(jì)足夠的吸音材料來(lái)吸收低頻聲音顯然是相當(dāng)不實(shí)際的。)

　　Damping輻射阻尼

　　在物理學(xué)上，這是指一個(gè)電子波或一個(gè)機(jī)械波振幅的減少。在室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)當(dāng)中，可特指感應(yīng)振動(dòng)或者一些聲學(xué)反映。例如，在一面墻或者一個(gè)揚(yáng)聲器的內(nèi)部來(lái)安裝一些聲學(xué)吸音材料就可以有效地隔音或減少反射。

　　Bass trap低頻陷阱

　　每一個(gè)封閉的空間隨其尺寸大小的不同會(huì)有不同共鳴頻率，所以尺寸大小直接影響著該空間各個(gè)不同的角落特定頻率的產(chǎn)生或消失。低頻吸音板是一個(gè)用于減少室內(nèi)滯留聲波影響的低頻聲音吸收設(shè)備，一般沿著墻安裝或裝在墻角。

　　低頻吸音板的吸音特征有效防止了低頻聲音在室內(nèi)相互影響彼此干擾，所以在聽(tīng)力區(qū)會(huì)有更加準(zhǔn)確的響應(yīng)。低音吸音板有很多形狀和大小，安裝時(shí)也需要很多技巧，您可以根據(jù)自己的需要來(lái)安裝。

　　Helmholz Resonator亥姆霍茲共鳴器

　　亥姆霍茲共鳴器是指包括一定量的空氣和一個(gè)通往外部的開(kāi)口設(shè)備，音箱的內(nèi)部音量和它的端口就是一個(gè)共鳴器的例子。瓶子是另外一個(gè)例子，我們?cè)陂_(kāi)口處吹一下會(huì)產(chǎn)生一個(gè)音調(diào)，就是產(chǎn)生的空氣的共鳴，而音調(diào)的高低是與音量的共鳴頻率有關(guān)的。在一個(gè)開(kāi)口的揚(yáng)聲器箱體中，來(lái)自驅(qū)動(dòng)器的空氣回波往往是被用于加強(qiáng)共鳴頻率的前波的。

　　在聲學(xué)方面，我們將一定量的空氣封閉起來(lái)(例如一個(gè)箱子)，在它的表面穿一些孔或者縫，這樣就制作了一個(gè)共鳴系統(tǒng)了，它可以用來(lái)吸收(或者更準(zhǔn)確的說(shuō)是去掉)不流動(dòng)的波形和問(wèn)題頻率，而這些問(wèn)題對(duì)于一個(gè)房間來(lái)講都是非常突出的。如果房間中有一兩個(gè)頻率太強(qiáng)了，那么共鳴器將會(huì)是一個(gè)很有效的矯正方法。

　　Decay衰減

　　在音頻方面，衰減是一種聲音終止的方法。任何聲學(xué)信號(hào)或者一個(gè)電子樂(lè)器的波形包絡(luò)都可以說(shuō)是由許多要素組成的，比如內(nèi)部動(dòng)態(tài)、延音、釋放和衰減，這些都可以定義一個(gè)信號(hào)或波形包絡(luò)的特征。所有信號(hào)或波形包絡(luò)衰減的本質(zhì)，都可以根據(jù)諸如時(shí)間和衰減幅度這些因素的變化而變化。

　　Decay Time衰減時(shí)間

　　衰減的時(shí)間是指回響的聲壓電平按60 dB(百萬(wàn)分之一)的水平從原來(lái)的長(zhǎng)度下跌所花費(fèi)的時(shí)間，有時(shí)候這也叫做混響時(shí)間。如果您悉心設(shè)置了一下衰減時(shí)間，就可以按自己的想法將混音變濕，而且聲音還不會(huì)變得混濁或不清晰。

　　Diffraction衍射

　　聲波在向前傳播時(shí)遇到一個(gè)障礙物或要穿過(guò)小孔時(shí)(聲波、電磁波或光波)發(fā)生改變的現(xiàn)象就叫做衍射。相對(duì)于障礙物來(lái)講，波長(zhǎng)越短越容易發(fā)生反射多而散到周圍的現(xiàn)象。聲波還能彎曲填滿一個(gè)物體后部的開(kāi)闊空間(這在一定程度上還能解釋為什么在門(mén)開(kāi)著的時(shí)候，您能夠聽(tīng)見(jiàn)隔壁人說(shuō)話卻看不見(jiàn)他)。

　　Diffusion擴(kuò)散

　　在聲學(xué)方面，擴(kuò)散是一個(gè)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，因?yàn)樗赡軙?huì)因?yàn)槠茐牧诉B續(xù)性反射而導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題，另外他也會(huì)導(dǎo)致一個(gè)封閉的空間聽(tīng)起來(lái)比實(shí)際的要大。事實(shí)上，在聲學(xué)處理方面，擴(kuò)散是對(duì)吸收的一個(gè)很好的替代或補(bǔ)充，因?yàn)樗粫?huì)減少聲能，也就是說(shuō)他能夠在空間中或現(xiàn)場(chǎng)表演場(chǎng)地中能夠有效的減少反射。

　　Reverb混響

　　音源停止振動(dòng)后房間中的余音稱為混響，有時(shí)人們錯(cuò)誤的稱其為回聲。在較大的密閉空間中，如果拍手或打籃球就可以聽(tīng)見(jiàn)混響。所有的房間都可以產(chǎn)生混響，只是有時(shí)候我們發(fā)現(xiàn)不了罷了。混響是我們對(duì)房間主觀評(píng)價(jià)的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，我們的大腦會(huì)根據(jù)混響做出對(duì)周圍環(huán)境的判斷。

　　RT60

　　Reverb Time -60dB的縮寫(xiě)，這種表達(dá)方式常常用于表示給定的混響時(shí)間。在較大的空間內(nèi)混響消散的時(shí)間往往可達(dá)到15-20秒。這意味著在實(shí)際操作中，混響需要經(jīng)過(guò)該長(zhǎng)度的時(shí)間才能消散至環(huán)境噪音中。

　　增加環(huán)境噪音20dB，則混響消散的時(shí)間會(huì)相應(yīng)縮減。RT60的目的就是提供一種客觀的衡量混響時(shí)長(zhǎng)的方法。該參數(shù)說(shuō)明了混響消散于環(huán)境噪音為60dB時(shí)所需要的時(shí)長(zhǎng)，或者混響減少到原來(lái)音量百萬(wàn)分之一所需的時(shí)長(zhǎng)。

　　Critical Distance臨界距離

　　當(dāng)聲源的音量與從其他表面反射的音量相同時(shí)，那個(gè)點(diǎn)就是臨界距離。這些反射音量和時(shí)間的控制，在創(chuàng)建一個(gè)精確的傾聽(tīng)環(huán)境時(shí)是一個(gè)非常重要的因素。

　　STL(Sound Transmission Loss聲透射損失、隔聲量)

　　是以分貝表示的在某一特定音階或1/3音階某些材料或分隔材料可達(dá)到的隔音效果。例如1/2英寸隔音墻在125Hz時(shí)STL為15dB。不同的隔音材料進(jìn)行比較時(shí)必要的一個(gè)因素就是傳聲損失，事實(shí)上現(xiàn)實(shí)環(huán)境中測(cè)量的傳聲損失值與在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的肯定有所不同。但有一個(gè)道理確是肯定的，即使一堵混凝土墻相比實(shí)驗(yàn)室的測(cè)試結(jié)果隔音效果會(huì)差一些，但一定遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于簡(jiǎn)單的單層隔音墻。

　　SPL(Sound Pressure Level，聲壓級(jí))

　　分貝是計(jì)量聲音強(qiáng)度相對(duì)大小的單位，物理學(xué)家引入了SPL聲壓級(jí)來(lái)描述聲音的大小：聲音通過(guò)空氣的振動(dòng)所產(chǎn)生的壓強(qiáng)叫做聲壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱聲壓，把聲壓的有效值取對(duì)數(shù)來(lái)表示聲音的強(qiáng)弱，這種表示聲音強(qiáng)弱的數(shù)值就叫做聲壓級(jí)，聲壓級(jí)以符號(hào)SPL表示，單位為分貝(dB)。

　　一般來(lái)說(shuō)，人的耳朵所能感受到的最小聲壓是20µPa=0dB SPL，即為聽(tīng)閾;當(dāng)聲壓達(dá)到20 Pa，即聲壓級(jí)為120dB SPL時(shí)，人們的耳朵會(huì)感覺(jué)到疼痛，因此，在聲學(xué)或醫(yī)學(xué)上把20Pa=120dB SPL定義為痛閾，長(zhǎng)時(shí)間在此環(huán)境下工作，會(huì)對(duì)聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)造成傷害。

　　NC Curve/Contour NC曲線/輪廓線噪音標(biāo)準(zhǔn)

　　NC曲線特指在諸如禮堂等空間中的靜止噪音以及環(huán)境噪音。曲線或輪廓線正是人耳感覺(jué)聲音的機(jī)理，簡(jiǎn)而言之人耳對(duì)不同頻率的聲音敏感程度不同。當(dāng)噪音音量發(fā)生變化時(shí)，敏感度也會(huì)隨之發(fā)生變化。NC曲線正用于解釋該機(jī)制，可以客觀的表征環(huán)境噪音水平。

　　由于大多數(shù)禮堂等空間的環(huán)境噪音是由通風(fēng)系統(tǒng)所造成的，所以其噪音的頻率維持在較低的水平，人耳相對(duì)不敏感。NC曲線可以有效地衡量整個(gè)頻譜的環(huán)境噪音標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)值范圍一般介于NC-15和NC-70之間。NC-15代表一個(gè)較為安靜的環(huán)境，符合該標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境一般為30 dB SPL，噪音頻率低于80Hz，NC-20就更嘈雜一些，但還是相對(duì)比較安靜，而NC-25~NC30對(duì)于聽(tīng)覺(jué)來(lái)說(shuō)就過(guò)于嘈雜了。

　　NRC(Noise Reduction Coefficient，降噪系數(shù))

　　NRC是噪音縮減系數(shù)噪音縮減系數(shù)的簡(jiǎn)稱，通常作為具體參數(shù)表示噪音吸收材料的吸音效率。通常它表示某一種材料對(duì)于125Hz-4kHz頻段Sabine系數(shù)的均值。數(shù)值越高，吸音效果也越好。它是一種較籠統(tǒng)地標(biāo)準(zhǔn)，相比其他噪音縮減系數(shù)它不能表示對(duì)某一特殊頻段的吸音效果。例如家中的毯子對(duì)高頻段噪音吸音效果較好，低頻段則差強(qiáng)人意。

　　Standing Wave駐波

　　技術(shù)上來(lái)說(shuō)這是由房間的模式即房間中空氣的震動(dòng)模式所決定的。音波互相干擾，導(dǎo)致在某些區(qū)域SPL值較高，在另一些區(qū)域SPL值較低。上述區(qū)域分別成為頂點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)。駐波容易出現(xiàn)在兩個(gè)反射面距離為該頻率波長(zhǎng)一半的整數(shù)倍的空間內(nèi)。對(duì)于一個(gè)給定的距離，將會(huì)有很多的頻率可能產(chǎn)生駐波。駐波對(duì)房間的空間音效將產(chǎn)生不利的影響，但是這可以通過(guò)房屋的設(shè)計(jì)以及吸音板材的安裝予以避免。

　　Node節(jié)點(diǎn)

　　當(dāng)駐波發(fā)生時(shí)，房間中有一些特定的點(diǎn)成為節(jié)點(diǎn)，由于聲音的波峰和波谷徹底的抵消，在該點(diǎn)不存在任何音波。節(jié)點(diǎn)大約以半波長(zhǎng)為間距分布，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的兩側(cè)分別為振動(dòng)波腹。波腹交替的分布，所以聲波就類似于一條正弦波。同樣節(jié)點(diǎn)也可用于表示電纜的交點(diǎn)，帶狀電纜往往在兩點(diǎn)和中間點(diǎn)分布有節(jié)點(diǎn)。

　　Flutter Echo顫動(dòng)回聲

　　聲音在兩個(gè)平行的反射表面之間多次反射造成的回聲效果，而且這兩個(gè)表面之間的距離大到收聽(tīng)者能夠直接聽(tīng)到回聲。這種聲音效果在許多情況下往往表現(xiàn)為一種飄動(dòng)的聲音，因?yàn)檫@些回聲彼此之間間隔的時(shí)間很短。在一個(gè)小房間里，由于這些回聲之間間隔如此緊湊，所以就體現(xiàn)為一種管狀回蕩的聲音。

　　U-Boat

　　現(xiàn)在主要指由Auralex公司生產(chǎn)的用于構(gòu)建錄音室的隔音材料。它們采用橡膠制成，呈U形管道狀，內(nèi)里填充泡沫。該材料一般用于混凝土板的表面，用于減少連接部位的低頻震動(dòng)。這樣可以大大隔絕聲音的傳播，按照上述方式建造的房間一般稱為“浮動(dòng)式”，即在房屋結(jié)構(gòu)連接處音效的傳播是斷開(kāi)的。

　　Oblique Room Mode傾斜房間模式

　　一般而言，房間的模式是不規(guī)則的，它會(huì)導(dǎo)致聲波相互干擾，從而出現(xiàn)共鳴及抵消效果。傾斜房間模式，一般包括6個(gè)表面，四面墻以及屋頂和地板。它的音效約為軸線模式的1/4，切線模式的1/2。

　　Quarter Space 1/4空間

　　揚(yáng)聲器放在一個(gè)理想的空間中，音波可以自由的向各個(gè)方向傳播。但如果將揚(yáng)聲器背對(duì)墻壁放置，其音波只能朝180度的范圍傳播，如果將揚(yáng)聲器放在屋角，其音波只能朝90度的范圍傳播。但是在上述三種情況下，音量是不同的：90范圍時(shí)音量比180度高3dB，比自由傳播情況下高6dB。

　　結(jié)語(yǔ)：掌握室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)并不是一朝一夕的事，不過(guò)通過(guò)對(duì)上述專業(yè)術(shù)語(yǔ)的解讀，想必大家已經(jīng)對(duì)這方面的知識(shí)有了更深入的理解了吧。在云九影音文化傳播機(jī)構(gòu)與清華大學(xué)聯(lián)合舉辦的“建筑聲學(xué)原理與設(shè)計(jì)”、“模擬軟件與測(cè)量”兩大培訓(xùn)課程中，會(huì)有詳實(shí)、專業(yè)與全面的技術(shù)講解與實(shí)踐，是大家進(jìn)入聲學(xué)設(shè)計(jì)殿堂的必由之路。

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　　相關(guān)問(wèn)答：

　　問(wèn)：聲學(xué)工程是做什么的

　　答：聲學(xué)工程是指音樂(lè)院建設(shè)之前要計(jì)算好用每種材料吸音程度。這是最基本的工程之一 ，內(nèi)容包括：聲學(xué)裝修、家庭隔音降噪、泵房噪音治理為主，隔音、吸音材料的銷售為輔等多個(gè)實(shí)施項(xiàng)目。各項(xiàng)聲學(xué)裝修、家裝及工裝隔音降噪、機(jī)房噪音治理工程和隔音、吸音及減振材料的銷售，并提供切實(shí)可行的施工方案。具體承接如下：城市區(qū)域民用建筑、空調(diào)機(jī)房、車庫(kù)、展館、賓館、飯店、商場(chǎng)超市、醫(yī)院、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所環(huán)境的噪聲治理、隔聲防振工程。

　　應(yīng)用范圍：

　　城市區(qū)域民用建筑、空調(diào)機(jī)房、車庫(kù)、展館、賓館、飯店、商場(chǎng)超市、醫(yī)院、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所環(huán)境的噪聲治理、隔聲防振工程。

　　錄音室、攝影棚、演藝廳、音樂(lè)廳、劇院、電影院、琴房、教研室、多功能廳、體育館、會(huì)議室等建筑的音效設(shè)計(jì)、施工及安裝工程。

　　各式隔聲門(mén)、隔聲窗、隔聲室、隔聲罩、隔聲屏等隔聲工程。

　　實(shí)驗(yàn)室、消音室、消音箱、同聲傳譯室、聽(tīng)力檢測(cè)室及各類電子、電器、醫(yī)療、機(jī)械設(shè)備、動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)、飛機(jī)引擎等檢測(cè)等超靜音無(wú)響實(shí)驗(yàn)室工程。

　　工業(yè)廠界的廠房、火電廠、機(jī)房、空調(diào)系統(tǒng)、泵房等設(shè)備噪聲及廠區(qū)的環(huán)境噪聲治理、隔聲、降噪、減振等綜合噪聲治理工程。

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　　問(wèn)：使用聲級(jí)計(jì)進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量時(shí)的注意事項(xiàng)有哪些?

　　答：聲級(jí)計(jì)是一臺(tái)兼顧了人的主觀感受的電子儀器，有許多可調(diào)節(jié)的部件及不同的組合。聲級(jí)計(jì)由傳聲器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、放大器、檢波網(wǎng)絡(luò)和指示器等部件組成。聲級(jí)計(jì)最前沿的部件是傳聲器(microphone，音譯成麥克風(fēng))，它把聲能轉(zhuǎn)化成電能后，送至主機(jī)的前置放大器，放大后送至衰減器(控制適當(dāng)?shù)牧砍谭秶?及計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)以后，最后通過(guò)檢波并由具有一定阻尼特性的指示表顯示出聲級(jí)讀數(shù)。在戶外有風(fēng)的情況下，應(yīng)加罩一個(gè)防風(fēng)球，因此進(jìn)行聲學(xué)測(cè)量時(shí)應(yīng)注意傳聲器的方向。

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