音響系統與建筑聲學之間的關系
發布時間:2007/8/20 0:00:00 訪問次數:420
音響系統與建筑聲學的關系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”,充分說明了建筑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。 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,即聲源停止發生后,室內聲壓級衰減60dB(1000倍)所需的時間,由于吸收材料的吸聲特性〆與聲音的頻率有關,因此R60太大時會使聲音混濁不清,過小時會使聲音感到干澀無味。
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 聲場分布均勻、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。
聲學設計中的幾個重要參數
1、吸聲系數〆
建筑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。吸聲材料吸聲結構通常用吸聲系數〆來表示。
Eo-Er
〆=0
Eo
式中:Eo-入射到吸聲材料的聲能: Er-被材料反射出來的聲能。
〆=1意味著聲能全被吸收; 〆=0意味著聲能全被反射。
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),聲音的清晰度是最好的。
Q-揚聲器的指向性因數
R-房間常數(即房間的吸聲量)
〆-房間的平均吸聲系數
S-房間的總吸聲面積
3 、混響時間R60
房間的混響R60與房間的容積V 表面面積S和房間的平均吸聲系數有關,
V-房間容積M3
S-房間的總吸聲面積
房間平均吸聲系數
應使用EYING公式計算;
M為空氣吸聲系數,它與頻率和濕度有關,1KHZ~8KHZ的M值為0.003~0.057。
不同混響時間R60的聽覺感受:R60<0.5秒(500HZ);聲音清晰,但太于(單薄),適宜于錄音室。
R60=0.7~0.8秒(500HZ):聲音清晰、干凈、適宜于電影院和會議廳。
R60=1.2~1.4秒(500HZ):聲音豐滿、有氣魄、空間感強,適用于音樂廳和劇場。
R60>2秒~3秒(500HZ):聲音混濁、語言清晰度差,聲音發嗡,有回聲感。
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、板制品,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、板制品。
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,中低頻吸聲系數顯著增加,高頻變化不大。增加材料的密度也可以提高中低頻吸收系數,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,寧愿采用結構密度松散的厚度大的多孔材料。
多孔材料背后有無空氣層,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。通過調節簾幕與墻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
音響系統與建筑聲學的關系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”,充分說明了建筑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。 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,即聲源停止發生后,室內聲壓級衰減60dB(1000倍)所需的時間,由于吸收材料的吸聲特性〆與聲音的頻率有關,因此R60太大時會使聲音混濁不清,過小時會使聲音感到干澀無味。
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 聲場分布均勻、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。
聲學設計中的幾個重要參數
1、吸聲系數〆
建筑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。吸聲材料吸聲結構通常用吸聲系數〆來表示。
Eo-Er
〆=0
Eo
式中:Eo-入射到吸聲材料的聲能: Er-被材料反射出來的聲能。
〆=1意味著聲能全被吸收; 〆=0意味著聲能全被反射。
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),聲音的清晰度是最好的。
Q-揚聲器的指向性因數
R-房間常數(即房間的吸聲量)
〆-房間的平均吸聲系數
S-房間的總吸聲面積
3 、混響時間R60
房間的混響R60與房間的容積V 表面面積S和房間的平均吸聲系數有關,
V-房間容積M3
S-房間的總吸聲面積
房間平均吸聲系數
應使用EYING公式計算;
M為空氣吸聲系數,它與頻率和濕度有關,1KHZ~8KHZ的M值為0.003~0.057。
不同混響時間R60的聽覺感受:R60<0.5秒(500HZ);聲音清晰,但太于(單薄),適宜于錄音室。
R60=0.7~0.8秒(500HZ):聲音清晰、干凈、適宜于電影院和會議廳。
R60=1.2~1.4秒(500HZ):聲音豐滿、有氣魄、空間感強,適用于音樂廳和劇場。
R60>2秒~3秒(500HZ):聲音混濁、語言清晰度差,聲音發嗡,有回聲感。
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、板制品,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、板制品。
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,中低頻吸聲系數顯著增加,高頻變化不大。增加材料的密度也可以提高中低頻吸收系數,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,寧愿采用結構密度松散的厚度大的多孔材料。
多孔材料背后有無空氣層,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。通過調節簾幕與墻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
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