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建筑室内声学设计论文「声学基础笔记」

时间：2023-01-14 19:09:12 来源：影音新生活

大家好，建筑室内声学设计论文「声学基础笔记」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

我们在前面的文章，为大家详细介绍了室内声学设计的九项客观指标。其实，在家庭影院和视听室的建设过程中，音质设计都是通过客观音质测试去完成的，因为客观声学参数的仿真计算和实验测量方便实现。

但是，客观测试指标和主观判断之间往往存在着不小的差异，不同人之间的判断又常出现明显的差异，这也是一个大家公认的事实。究其原因，不外乎是关于主观认识、听音环境、听觉系统以及音乐特点等方面的问题。那么，是否有什么评价指标或规范可以遵循呢？

下面，“影音新生活”再为大家简要介绍一下关于室内声学设计中的主观评价指标：

一、无明显声学缺陷

如果房间体形（尺寸）不合理、声反射（吸声）布置不合理，则容易出现一些声学缺陷，会严重影响听音质量，如回声、颤动回声、声染色、声聚焦、声遮挡等。

回声：

在室内，当声源发出一个声音后，人们首先听到的是直达声，然后陆续听到经过各界面的反射声。一般认为在直达声后约50ms以内到达的反射声，可以加强直达声，而在50ms以后到达的反射声，则不会加强直达声。如果反射声到达的时间间隔较长且其强度又比较突出，则会形成回声的感觉。回声感觉会妨碍语言和音乐的良好听闻，因而需要加以控制。

颤动回声：

声源在两个平行界面或一平面与一凹面之间发生反射，界面之间距离大于一定长度时，所形成的一系列回声。

一对硬质的平行墙面或硬质的顶棚与地面，经常会产生颤动回声。如击掌或脚步声等单个脉冲声会产生多重回声，听起来音调很特别，类似于“噗噗噗”或“啵啵啵”。这种回声包含多次重复。

处理方法：合理布置室内不同的吸声特性的装修材料。应避免光滑平整的反射表面，最好采用不规则的或凸的表面，使声音漫反射，均匀分布于听音。

声染色：

由于室内频率响应的变化，使原始声音信号被赋予外加的音色特点（使原有信号频谱有了某种改变）。容积小的视听空间，本体频率在低频端分布不够密集连续，因此在低频段易产生“共振”的音染现象。例如，计算一个尺寸为7mx7mx7m的矩形房间的轴向共振频率时，均为24Hz，这时，就会出现共振频率重叠现象，这就是共振频率的简并。

在出现简并的共振频率上，那些与共振频率相当的声音将被大大加强，这会造成频率的畸变，使人们感到声音失真，产生声染色。为了克服这种现象，就要选择合适房间尺寸、比例和形状，并进行室内表面处理。

声聚焦：

凹曲面对声波形成集中反射的现象，它使声能集中于某一点或某一区域致使声音过响，而其他区域则声音过低。

处理方法：应避免凹的表面形状。如果美学上需要凹型的反射面，最好先做吸声或扩散材料（按照需要）之后再在这些材料上做凹形表面的透声的视觉面层。或者改变凹曲面造型，并做好吸声、扩散处理。

二、精准的音色还原

房间不同频率的混响会对音色到的还原产生影响，理想的音色还原是房间各个频率上的混响时间相同。因此精准的音色还原要求房间混响时间频率特性曲线尽可能保证平直。在声学材料布置时，应注意高、中、低频吸声材料用量的控制。

例如，节目源为小提琴和大提琴的合奏，小提琴以高频为主，大提琴以中频为主，那么房间为小提琴提供的混响感与为大提琴提供的混响感应是一致的，不应改变其频率特性，使得小提琴或大提琴的声音听起来“变了味”；声音的频率特性，形成了人对音色的主观感受，就像人对光谱颜色的主观感觉一样。

三、均衡的音色

人在房间内听到的声音是经过房间各个界面多次反射和散射后的叠加，由于声音是一种波，反射、散射、叠加等均会影响波动的振幅和相位。

影响均衡的音色最重要的因素是房间的频响曲线，只有房间对每个频率的声波波动的振幅和相位的影响是均衡一致的，才能将声源本身的频率分量真实地传递到人耳。在声学设计时，应注重室内声场的扩散处理。

例如，听音室内扬声器背面的墙面（一般安装有屏幕）声学处理问题：有人主观地认为，为了增加近次声反射，这一墙面应布置成为强反射性。这种认为在小房间中是不正确的。因为这一反射面离扬声器很近，其反射声强度与音箱辐射声强度相当，但是相位却不可能是一致，这就造成辐射声与反射声叠加后产生强烈的干涉作用，造成声音失真。正确的做法是，或者扬声器在墙面内卧装（使扬声器的声辐射表面与墙表面相同），以保证辐射声与反射声具有相同的相位，或者扬声器背面的墙面做强吸声处理，消除反射声的干涉影响。

四、清晰的语言对白

影片中通常70%以上为对白，因此清晰的语言对白是决定影院设计成功与否的重要指标。

语言由元音和辅音构成。辅音（如b、p、m、f、d、t等）由瞬时语言生成，持续时间短暂，高频成分多，声能低，在高噪声环境下或房间声场设计不理想的情况下非常容易被干扰，使听音困难，因此，辅音听音清晰是房间有清晰的语言对白的前提。保持清晰的语言对白的关键是混响时间不能过长（尤其是低频混响声对辅音的掩蔽性大），并保证低的背景噪声。

五、明晰的音乐演奏

音乐的明晰度可分为横向明晰度纵向明晰度两种。前者指的是相继音符的分离与可辨析的程度；后者指的是同时演奏的音符的透明度和可辨析程度。

小型影院音乐明晰度的控制主要要注意在高频混响声与中频相比，既不能过多，也不能过少。高频混响声多，可能会形成一种金属脆声，听音有一种不清澈的眩晕感；更多的情况是，高频混响声太少，这是由于影院中采用的很多流行材料（如纤维类、泡沫类等多孔吸声材料）对中高频吸声较多，加之空气吸声主要在高频范围，造成高频混响时间很短。高频混响短会造成高频声被中低频声音掩蔽，形成一种如同听觉遮盖的感受（例如小提琴、钢琴等高频分量较多的声音好像被其他声音挡住了，穿透不出来）。

想要获得明晰的效果，应根据房间原始的声学特性和缺陷，设计选择不同吸声和扩散功能的声学材料或产品，依据产品的吸声性能测试报告，进行设计使用。单一声学功能产品或材料的大量使用，也会导致不良的听音效果。

六、准确的声像定位

准确的声像定位是指多轨录音的节目源，在回放聆听时，能够良好地重现节目源中的声源方位。

由于声源发出的声波到达双耳有一定的时间差、强度差和相位差，人们就可以据此来判断声源的方向和远近，进行声像定位。这种由双耳听闻而获得的声像定位能力，在频率高于1400Hz时，主要取决于到达双耳声音的强度差；低于1400Hz时，则主要取决于声音到达的时间差。房间中声音的反射会影响双耳听闻的强度差和相位差。例如，来自两侧的声能与来自头顶声音的比例关系会影响到声音的定位感，设想一间顶棚完全反射而两侧墙却完全吸声的房间，人们会过多地感到来自头顶的反射声，干扰了人们左右声音定位的能力。

双声源的定位机理

定位感主要由首先到达两耳的直达声决定，影院设计应通过准确的直达声控制设计，结合多声道扬声器与屏幕位置关系设计，准确的声像定位要求每一个乐器、人声等声源，在何处发出的声音，能够准确地进行定位，使观众感到声音定位与视觉定位一致。

七、真实的空间环绕感

在主观评价中，有一个主观音质感受称为亲切度。它是指听众在尺度较小的房间内听音的感觉，也就是对厅堂大小的听觉印象。

环绕感则是指听众被声音包围的感觉，只要取决于反射声时间和空间的序列分布。如果混响声能从四面八方到达听众，则听众感到仿佛被声音所包围而沉浸于音波之中。环绕感还与房间的声扩散有关。

八、生动的临场感

回放的声音使人有“身临其境”的感觉。在测试时播放一段具有良好的身临其境的声音片段，回放的声场不应破坏原有的身临其境感，应是声音与视觉的完美结合。

该指标是对小型影院设计的总体把握，包括声源的轮廓感、立体感以及声源在横向的拓宽感和纵向的延伸感，是需要声源录制、音响设备及其摆位、建声设计联合控制才能达到的听音效果。

九、室内装饰效果及舒适性

在小型影院的设计中，声学设计与室内声学装修设计、通风及温控系统是相辅相成的。为了保证观众厅内的最佳声学效果，室内声学装修设计的材料选用与结构形式应服从建声设计要求，同时要根据电声设计要求给与电声设备安装合适的安装位置，既保证室内装饰效果，又满足声场音质效果。

结语：虽然，上述内容为目前国际声学界对于室内声学设计主观评价体系较为认同的几项指标，但在这里必须指出的是：客观物理指标与主观音质感受之间的关系并非一一对应的简单关系。尽管可以找出几个相互独立的物理指标，并找出其与何种听音感受良好相关，但并不意味着它们对主观音质感受的作用是单一的。

研究表明，在音乐厅中，要达到良好的空间感，声压级要求在90分贝以上。这就说明，声压级不仅和响度、LACC（双耳听觉互相关系数。一般来讲，听者左右两耳接收的侧向发射声有较大差别，形成了人们对声源的空间印象，有时候便使用双耳听觉互相关函数IACC来表示空间围绕感。IACC越小，表明房间反射造成的双耳到达信号相关性越小，空间围绕感越强）有关，也影响着清晰度和空间感。由此可见，主、客观评价指标的关系是一种复杂的多元映射的关系。

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