了解建筑聲學(xué)基礎知識

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　 隨著(zhù)定制安裝行業(yè)的不斷擴大，良好的聲學(xué)設計越來(lái)越受到建筑設計師及建筑使用者的重視。在這其中，作為建筑聲學(xué)組成部分的室內聲學(xué)設計尤為重要。其內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計適當的反射面，以及合理地組織近次反射聲等。

　　對于許多初學(xué)者來(lái)說(shuō)，掌握這些知識不免有點(diǎn)困難。今天，小編為大家詳細地解讀關(guān)于聲學(xué)處理的一些專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，幫助大家更多地掌握室內聲學(xué)設計的知識。

　　Decibel分貝

　　分貝是指一貝爾的十分之一，通常被用于表達音量。分貝并不能表達所有的事情，它只是兩個(gè)能量水平的比率。由于我們靠耳朵感知音量，這些遵循對數曲線(xiàn)的比值按分貝來(lái)表達使許多事情變得簡(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;揚聲器功率增加一倍，其結果是會(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(huà)，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f),即每秒種振動(dòng)的次數，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(chēng)為低頻聲，500~1000Hz的聲稱(chēng)為中頻聲，2000~4000Hz或以上的聲稱(chēng)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吸收系數進(jìn)行分級，這是根據聲音撞擊到表面時(shí)被材料吸收的相對聲能量來(lái)確定。

　　Absorption Coefficient吸音系數

　　吸音系數測量的是當聲音撞擊到物體表面時(shí)被材料吸收的相對聲能量，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。

　　吸收系數為1代表著(zhù)聲音撞擊到物體表面后被完全吸收了，沒(méi)有任何反射，如果吸收系數為0則代表著(zhù)聲音被完全反射了，沒(méi)有任何吸收。當然，系數為0的現象明顯是不可能的，系數為1的情況也很少出現。另外，由于不同的材料在不同的頻率下有不同的吸收特征，所以吸收系數會(huì )隨著(zhù)頻率的變化而改變。聲學(xué)家們常采用吸收系數來(lái)判斷室內的RT60和回響時(shí)間，事實(shí)上許多建筑材料都被測量了聲學(xué)系數，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(hù)外了，但即使在戶(hù)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)絕對沒(méi)有回聲的環(huán)境是不可能的事情，因為沒(méi)有什么材料能夠將聲音完全吸收。

　　相對于高頻率聲音，我們有可能創(chuàng )造一個(gè)接近無(wú)回聲的環(huán)境，但是對于低頻聲音就很困難(吸收的程度取決于波長(cháng)，比如，一個(gè)100 Hz的聲波大約10英尺長(cháng)，那么吸音材料的厚度必須至少有波長(cháng)的一半長(cháng)才能起作用，所以創(chuàng )造一個(gè)足夠大的空間并設計足夠的吸音材料來(lái)吸收低頻聲音顯然是相當不實(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)機械波振幅的減少。在室內聲學(xué)設計當中，可特指感應振動(dòng)或者一些聲學(xué)反映。例如，在一面墻或者一個(gè)揚聲器的內部來(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(zhù)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)用于減少室內滯留聲波影響的低頻聲音吸收設備，一般沿著(zhù)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相互影響彼此干擾，所以在聽(tīng)力區會(huì )有更加準確的響應。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)口設備，音箱的內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，我們在開(kāi)口處吹一下會(huì )產(chǎn)生一個(gè)音調，就是產(chǎn)生的空氣的共鳴，而音調的高低是與音量的共鳴頻率有關(guān)的。在一個(gè)開(kāi)口的揚聲器箱體中，來(lái)自驅動(dòng)器的空氣回波往往是被用于加強共鳴頻率的前波的。

　　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)共鳴系統了，它可以用來(lái)吸收(或者更準確的說(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，比如內部動(dòng)態(tài)、延音、釋放和衰減，這些都可以定義一個(gè)信號或波形包絡(luò )的特征。所有信號或波形包絡(luò )衰減的本質(zhì)，都可以根據諸如時(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(cháng)度下跌所花費的時(shí)間，有時(shí)候這也叫做混響時(shí)間。如果您悉心設置了一下衰減時(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)生改變的現象就叫做衍射。相對于障礙物來(lái)講，波長(cháng)越短越容易發(fā)生反射多而散到周?chē)默F象。聲波還能彎曲填滿(mǎn)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(zhù)的時(shí)候，您能夠聽(tīng)見(jiàn)隔壁人說(shuō)話(huà)卻看不見(jiàn)他)。

　　Diffusion擴散

　　在聲學(xué)方面，擴散是一個(gè)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題，因為它可能會(huì )因為破壞了連續性反射而導致嚴重的問(wèn)題，另外他也會(huì )導致一個(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，擴散是對吸收的一個(gè)很好的替代或補充，因為它不會(huì )減少聲能，也就是說(shuō)他能夠在空間中或現場(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(chēng)為混響，有時(shí)人們錯誤的稱(chēng)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)現不了罷了?；祉懯俏覀儗Ψ块g主觀(guān)評價(jià)的主要標準之一，我們的大腦會(huì )根據混響做出對周?chē)h(huán)境的判斷。

　　RT60

　　Reverb Time -60dB的縮寫(xiě)，這種表達方式常常用于表示給定的混響時(shí)間。在較大的空間內混響消散的時(shí)間往往可達到15-20秒。這意味著(zhù)在實(shí)際操作中，混響需要經(jīng)過(guò)該長(cháng)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 )相應縮減。RT60的目的就是提供一種客觀(guān)的衡量混響時(shí)長(cháng)的方法。該參數說(shuō)明了混響消散于環(huán)境噪音為60dB時(shí)所需要的時(shí)長(cháng)，或者混響減少到原來(lái)音量百萬(wàn)分之一所需的時(shí)長(cháng)。

　　Critical Distance臨界距離

　　當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)上現實(shí)環(huán)境中測量的傳聲損失值與在實(shí)驗室測量的肯定有所不同。但有一個(gè)道理確是肯定的，即使一堵混凝土墻相比實(shí)驗室的測試結果隔音效果會(huì )差一些，但一定遠遠優(yōu)于簡(jiǎn)單的單層隔音墻。

　　SPL(Sound Pressure Level，聲壓級)

　　分貝是計量聲音強度相對大小的單位，物理學(xué)家引入了SPL聲壓級來(lái)描述聲音的大?。郝曇敉ㄟ^(guò)空氣的振動(dòng)所產(chǎn)生的壓強叫做聲壓強，簡(jiǎn)稱(chēng)聲壓，把聲壓的有效值取對數來(lái)表示聲音的強弱，這種表示聲音強弱的數值就叫做聲壓級，聲壓級以符號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;當聲壓達到20 Pa，即聲壓級為120dB SPL時(shí)，人們的耳朵會(huì )感覺(jué)到疼痛，因此，在聲學(xué)或醫學(xué)上把20Pa=120dB SPL定義為痛閾，長(cháng)時(shí)間在此環(huán)境下工作，會(huì )對聽(tīng)覺(jué)系統造成傷害。

　　NC Curve/Contour NC曲線(xiàn)/輪廓線(xiàn)噪音標準

　　NC曲線(xiàn)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(xiàn)或輪廓線(xiàn)正是人耳感覺(jué)聲音的機理，簡(jiǎn)而言之人耳對不同頻率的聲音敏感程度不同。當噪音音量發(fā)生變化時(shí)，敏感度也會(huì )隨之發(fā)生變化。NC曲線(xiàn)正用于解釋該機制，可以客觀(guān)的表征環(huán)境噪音水平。

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

　　NRC(Noise Reduction Coefficient，降噪系數)

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

　　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，導致在某些區域SPL值較高，在另一些區域SPL值較低。上述區域分別成為頂點(diǎn)和節點(diǎn)。駐波容易出現在兩個(gè)反射面距離為該頻率波長(cháng)一半的整數倍的空間內。對于一個(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)房屋的設計以及吸音板材的安裝予以避免。

　　Node節點(diǎn)

　　當駐波發(fā)生時(shí)，房間中有一些特定的點(diǎn)成為節點(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。節點(diǎn)大約以半波長(cháng)為間距分布，在每個(gè)節點(diǎn)的兩側分別為振動(dòng)波腹。波腹交替的分布，所以聲波就類(lèi)似于一條正弦波。同樣節點(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為一種飄動(dòng)的聲音，因為這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，所以就體現為一種管狀回蕩的聲音。

　　U-Boat

　　現在主要指由Auralex公司生產(chǎn)的用于構建錄音室的隔音材料。它們采用橡膠制成，呈U形管道狀，內里填充泡沫。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(chēng)為“浮動(dòng)式”，即在房屋結構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，房間的模式是不規則的，它會(huì )導致聲波相互干擾，從而出現共鳴及抵消效果。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(xiàn)模式的1/4，切線(xiàn)模式的1/2。

　　Quarter Space 1/4空間

　　揚聲器放在一個(gè)理想的空間中，音波可以自由的向各個(gè)方向傳播。但如果將揚聲器背對墻壁放置，其音波只能朝180度的范圍傳播，如果將揚聲器放在屋角，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。

　　結語(yǔ)：掌握室內聲學(xué)設計并不是一朝一夕的事，不過(guò)通過(guò)對上述專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)的解讀，想必大家已經(jīng)對這方面的知識有了更深入的理解了吧。在云九影音文化傳播機構與清華大學(xué)聯(lián)合舉辦的“建筑聲學(xué)原理與設計”、“模擬軟件與測量”兩大培訓課程中，會(huì )有詳實(shí)、專(zhuān)業(yè)與全面的技術(shù)講解與實(shí)踐，是大家進(jìn)入聲學(xué)設計殿堂的必由之路。

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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 )院建設之前要計算好用每種材料吸音程度。這是最基本的工程之一 ，內容包括：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(xiāo)售為輔等多個(gè)實(shí)施項目。各項聲學(xué)裝修、家裝及工裝隔音降噪、機房噪音治理工程和隔音、吸音及減振材料的銷(xiāo)售，并提供切實(shí)可行的施工方案。具體承接如下：城市區域民用建筑、空調機房、車(chē)庫、展館、賓館、飯店、商場(chǎng)超市、醫院、寫(xiě)字樓等場(chǎng)所環(huán)境的噪聲治理、隔聲防振工程。

　　應用范圍：

　　城市區域民用建筑、空調機房、車(chē)庫、展館、賓館、飯店、商場(chǎng)超市、醫院、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計、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)驗室、消音室、消音箱、同聲傳譯室、聽(tīng)力檢測室及各類(lèi)電子、電器、醫療、機械設備、動(dòng)力發(fā)動(dòng)機、飛機引擎等檢測等超靜音無(wú)響實(shí)驗室工程。

　　工業(yè)廠(chǎng)界的廠(chǎng)房、火電廠(chǎng)、機房、空調系統、泵房等設備噪聲及廠(chǎng)區的環(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)：使用聲級計進(jìn)行聲學(xué)測量時(shí)的注意事項有哪些?

　　答：聲級計是一臺兼顧了人的主觀(guān)感受的電子儀器，有許多可調節的部件及不同的組合。聲級計由傳聲器、衰減器、計權網(wǎng)絡(luò )、放大器、檢波網(wǎng)絡(luò )和指示器等部件組成。聲級計最前沿的部件是傳聲器(microphone，音譯成麥克風(fēng))，它把聲能轉化成電能后，送至主機的前置放大器，放大后送至衰減器(控制適當的量程范圍)及計權網(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讀數。在戶(hù)外有風(fēng)的情況下，應加罩一個(gè)防風(fēng)球，因此進(jìn)行聲學(xué)測量時(shí)應注意傳聲器的方向。

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