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                    室內聲學原理

                    室內聲學原理

                      室內聲學原理:

                      在建筑設計中,建筑師經常遇到封閉窨的聲學問題。聲波在封閉空間中(如劇院觀眾廳、播音室等)的傳播及其特性比在露天的場合更為復雜。首先,聲源在室內發聲與傳播,聽者也在室內接收;其次是界面(墻壁、頂棚、地面等)會對聲波產生掃射、吸收、擴散和透身,形成室內聲學的特點。因此,為了做好聲學設計,應對聲音在室內傳播的規律及室內聲場的特點有所了解。分析聲波在室內傳播情況,可以用波動聲學(物理聲學)的理論進行分析,但這將涉及到一些復雜的數學推導。

                      對于室內聲音的形成,除了考慮其分布外,還需要考慮到達某一接收點的直達聲和各個反射聲,在時間上有先后。當一聲源在室內發聲時,聲波由聲源到室內各接收點形成了復雜的聲場。對于任一接收點,其所接收的聲音可以簡單地看作由三部分組成,第一部分為直達聲,它是由聲源直接到接收點而不受界面影響的聲音,其聲音強基本上按照距離平方反比而衰減;第二部分為早期反射聲。它是指在直達聲之后相對延遲時間為50ms內到達的反射聲。這種短延時的反射聲難以與直達專長分開,對直達聲起到加強作用;第三部分為混響聲,它是在前次反射后陸續到達的、經過多次反射的聲音的統稱。影響聲的長短與強度將影響廳堂音質,如清晰度和豐滿度等。     

                      當聲源在室內輻射聲能時,聲波在空間傳播,當遇到界面時,部分聲能被吸收,部分被反射。聲波繼續傳播時,又第二次、第三次以及多次地被吸收的反射。這樣,在空間就形成了一定的聲音密度。隨著聲源不斷地供給能量,室內聲能密度將隨時間增加而增加。這就是聲音的增長過程。       

                      這時,單位時間內被室內吸收的聲能與聲源供給的聲能相等,室內聲能密度就不再增加,而處于穩態平衡。對于一個室內吸聲量大、容積也大的房間,接近穩態前的某一時刻的聲能密度,比一個吸聲量、容積均小的房間要弱。所以,在房間聲學設計時,需恰當地確定容積和室內吸聲量。     

                      當聲音達到穩態時,若聲源突然停止發聲,室內接收點上的聲音并不會像在露天那樣立即消失,而要有一個衰變過程、首先直達聲消失,反射聲將繼續下去,每反射一次,聲能被吸收一部分,因此,室內聲能密度將逐漸減弱,直到完全消失,我們稱之為“混響過程”或“交混回響”。       

                      室內聲音的增長、穩態和衰變過程可以看出,當室內表面反射很強時,聲源發聲后,可獲得較高的聲能密度,而進入穩態過程的時間稍晚一點。當聲源停止發聲后,反射聲消失的時間拖得長些,即聲音變較慢。若室內表面吸聲量增加,則與上述情況相反,短時間內達到穩態,且聲能密度小,其混響過程也短一些。

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