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1、波动,建筑声环境复习,具有良好听觉条件的厅堂应达到的要求：,足够的响度厅堂内的声能应均匀的分布(声扩散)厅堂内应具有最佳的混响技巧。厅堂内各区域应排除或尽可能减少干扰听觉或演出的噪音和振动。厅堂内部不应出现回声、长延迟反射声、颤抖回声、声聚焦、声失真、声影和室内共振等缺陷。,1.2声音的计量与人的听觉特性,引入声压级的原因声音的叠加响度、响度级、等响曲线,由于以上两个原因，实际应用中，表示声音强弱的单位并不采用声压或声功率的绝对值，而采用相对单位级（类似于风级、地震级）。,1）正常人耳从听阈到痛阈，声压的绝对值之比为1：106，声强的变化为1：1012，相差一万亿倍。因此用声压或声强的绝对值表
2、示声音的强弱很不方便。2）人耳对声音的大小的感觉，并不与声强或声压值成正比，而是近似地与它们的对数值成正比，所以通常用对数的标度方法来表示。两个同样的声源放在一起，感觉并不是响一倍，而是只比原来增加3分贝。,1.引入声强级、声压级、声功率级的原因,n个声压相等均为p的声源，叠加后的总声压级为：,两个（n2）相等的声压级叠加时，总声压级只增加3dB；10个相同的声压级叠加时，总声压级也仅增加了10dB，而不是10倍。,【声音的计量】,2.声音的叠加,多个声压级叠加时，先按声压级大小排序，然后从最大的两个声压级开始叠加，其值再与第三个叠加，依次类推，直至相差超过10dB。,问题：0dB+0dB=?
3、0dB+10dB=?10dB+10dB=?,答案：3dB10dB13dB,2.声音的叠加,增加的声级数,声源声级差,两个不同声源叠加，差别超过1015dB，可以忽略,2.声音的叠加,3.响度与响度级与等响曲线,响度：是人耳对声音强弱的感觉程度。它首先决定于声音的振幅，其次是频率。（声音入射到耳鼓膜使听者获得的感觉量）单位为宋。响度取决于声压、声强、频率。响度级：如果某一声音与已选定的1000Hz的纯音听起来同样响，这个1000Hz的纯音的声压级值就定义为待测声音的“响度级”。响度级的单位是方（phon）。反映了人耳对不同频率声音的敏感度变化。,等响曲线:声学中把描述响度、振幅、频率之间的关系曲
4、线叫等响曲线。等响曲线图表示，用1000Hz纯音对应的声压级数值，作为该曲线的响度级。该图可以看出：低频部分声压级高，高频部分对应的声压级低，说明人耳对高频声较敏感。,随着声压级的提高，对频率的相对敏感度也不同。声压级高，相对变化感觉小（平坦）；声压级低，相对变化感觉大（倾斜）。,【声音的计量与人的听觉特性】,3.响度与响度级与等响曲线,对于复合声，不直接用纯音等响曲线，其响度级需要通过计算求得。目前在测量声音响度级时使用的仪器称为“声级计”，读数为“声级”，单位是分贝（dB）。在声级计中设有A、B、C、D四个计权网络，这四种计权网络是大致参考某几条等响曲线而设计的，模拟人耳对不同频率声音的反
5、应。,4.A声级和总声级,听觉的一般规律是：在安静环境中（如图书馆），即使声级仅有1dBA的变化也可以察觉出来。在普通的室内环境中，多数人需要声级变化达到3dBA以上才能够觉察出来，如果达到5dBA的改变则能够明显察觉。另一方面，声级改变达到10dBA才能使主观上感觉音量增加一倍（或是减半）。因此，在同样的声源和听者位置上，70dBA的声音响度是60dBA的两倍，80dBA是60dBA响度的4倍。反之，声压级降低10dBA，响度减弱为50;声压级降低20dBA，响度减弱75。,4.A声级和总声级,5.声源的指向性,高频声音指向性很强覆盖角度窄小、射程远、穿透力强中频有一定指向性覆盖面积比较容易
6、控制低频指向性不明显向四面辐射、声功能损失大、传播距离近,6.哈斯效应与回声感觉,哈斯效应(HassEffet)：一个声场中的二个同频声源，在传入人耳的时间差在50ms以内时，人耳无法明显辨别出它们的方位。那个声源的声音先入，那么人就感觉到声音即由此方位传来。这种先入为主的听觉特性叫哈斯效应。也称为优先效应。回声感觉：当直达声与反射声之间的声程差大于17m（声速按340m/s计），反射声到达的时间间隔超过50ms，且其强度又比较突出，则会形成“回声”的感觉。,双耳听闻效应：双耳辨别方向的能力称双耳听闻效应。特点：1）人耳确定声源远近的准确度较差，而确定方向相当准确。一般可以分辨出水平方向515
7、的变化，但在竖直方向有时要大到60才能分辨出来。2）当频率高于1400Hz左右时，强度差起主要作用；而低于1400Hz时，则时间差起主要作用。应用：强化掩蔽声声源的方位感，来控制噪声。,6.双耳听闻效应(听觉定位),本章内容,11.2室内声音的增长、稳定和衰减11.3混响和混响时间的计算公式11.3.1赛宾混响时间计算公式11.3.2伊林混响时间计算公式11.4室内声压级的计算11.5房间共振和共振频率,第十一章室内声学原理,声波在室内的反射与几何声学,几何声学：声线与反射性的平面相遇，产生反射声。反射声的方向遵循入射角等于反射角的原理。用这种方法可以简单和形象地分析出许多室内声学现象，如直达
8、声与反射声的传播路径、反射声的延迟以及声波的聚焦、发散等等。,11.1声波在室内的反射与几何声学,几何声学定义：几何声学就是用声线的观点研究声波在封闭空间中传播的科学。几何声学的应用：几何声学一般适用于当声波传播的距离和界面尺度远大于波长的场合（125Hz4000Hz）。在应用时，必须认真考虑对低频声波的作用。几何声学在中、高频范围内，尤其当房间尺度较大时，比较近似地反映了客观实际,在室内声学中被广为采用。,几何声学方法应用条件？答：（1）厅堂中各方面尺度应比入射波的波长长几倍或几十倍。（2）声波所遇到的反射面，障碍物的尺寸要大于波长。,11-1在应用几何声学方法时应注意哪些条件？,1.反射界
9、面的平均吸声系数,2.声音在房间内的反射,直达声：声强按照距离平方反比而衰减；可以确定声源方位、声音强度、声音高度、和音色。早期反射声：相对延迟时间为50ms内到达的反射声。对直达声起加重加宽作用。混响声：经过多次反射的声音的统称。对直达声起润色作用，使直达声的能量损耗得到一定的补偿。,11.2室内声音的增长、稳态和衰减,1.直达声、早期反射声、混响声,小结,直达声：自声源未经反射直接传到接收点的声音。早期反射声：由舞台前斜顶和舞台两侧墙反射到听众席。混响声：由剧扬四周墙壁、顶棚等对声的多次反射和共鸣形成。,以剧场为例,11.2室内声音的增长、稳态和衰减,2.室内声音的增长、稳态和衰减从能量的
10、角度，我们考虑在室内声源开始发声、持续发生、停止等情况下声音形成和消失的过程。,图11-3,11.2室内声音的增长、稳态和衰减,室内表面反射很强,室内表面的吸声量增加到不同程度,分析室内声音的指数曲线,混响时间赛宾混响时间计算公式伊林混响时间计算公式,11.3混响和混响时间计算公式,11.3混响和混响时间计算公式,室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，室内声压级将按线性规律衰减。衰减60dB（声能衰减下跌到原有强度的百万分之一）所需的时间所经历的时间叫混响时间T60，单位是秒（s）。,1.混响时间（ReverberationTime(RT),由于衰减量程及本底噪声的干扰，造成很难在60dB内都
11、有良好的衰减曲线，因此有时取T30或T20代替T60。,11.3混响和混响时间计算公式,2.赛宾（Sabine）公式其中：A室内表面吸声量赛宾公式适用于,11.3混响和混响时间计算公式,赛宾公式的缺陷：（1）当室内平均吸声系数小于0.2时，赛宾公式T60才与实际较近。（2）只考虑室内表面的吸收作用存在得混响时间。（3）考虑室内表面吸收，空气的吸收等，得到的更接近实际。但实际情况与假设条件不符合，声源的指向性，声场的不均匀，室内吸收分布不均匀和吸声系数的误差都影响着计算公式，实际还需“调整”。,问：赛宾公式有那些缺陷？依林理论与赛宾公式假定有何不同？,2.伊林（Eyring)公式,11.3混响和
12、混响时间计算公式,其中：4m空气吸收系数；当频率取=2000Hz时，一般地，4m与湿度温度有关.通常取相对湿度60%,温度20oC时，4m取:2KHz-0.009,4KHz-0.0224mV空气吸收量。,2.伊林（Eyring)公式,11.3混响和混响时间计算公式,对于频率较高的声音（一般为2000Hz以上）,当房间较大时，在传播过程中,空气也将产生很大的吸收.这种吸收主要决定于空气的相对湿度,其次是温度的影响。考虑空气吸收的混响时间计算公式称作依林-努特生（Eyring-Knudsen）公式。在值较大时，1，则-ln(1-)，T趋近于0。当较小时，-ln(1-)与相近，此时，用赛宾公式与用依
13、林公式得到的结果相近。,11.3混响和混响时间计算公式,0.024,.混响声、回声、反射声混响过程：当声音达到稳态时，若声源突然停止发声，室内接收点上的声音并不会立即消失，而要有一个过程，声源停止发声后，室内声音的衰减过程为混响过程。回声：回声是声音长时差的强反射，混响发生时，直达声消失，反射声继续，每反射一次，声能被吸收一部分，室内声能密度逐渐减弱直至消失，直达声达到后的50ms之内到达的反射声，可加强直达声，而50ms之后到达的反射声延时较长的反射声强度比较突出，就形成了回声。,11-2、混响声和回声有何区别？它们和反射声的关系怎样？,混响时间与声音的感觉适度可使乐音丰满，语音饱满，混响时
14、间较长声音较活泼丰润，但太长时声音容易含混不清，语音清晰度下降，乐音缺乏力度和节奏感。混响时间太短则声音较干硬，没有混响的声音(如室外)常有呆板感。,11.3混响和混响时间计算公式,建筑物内混响时间与声音感觉有什么关系？不同建筑物对混响时间有什么要求？,不同建筑物的混响时间1）讲演厅来说，混响时间不能太长2.不同用途的厅堂，最佳混响时间也不相同，一般来说，音乐厅和剧场的最佳混响时间比讲演厅要长些轻音乐要求节奏鲜明，混响时间要短些，交响乐的混响时间可以长些,11.3混响和混响时间计算公式,11.4室内声压级的计算,1.评价室内声压级的标准。对于语言声，要求声压级应至少达到5055dB，信噪比（即
15、语言声压级与背景噪声声压级之差）要达到10dB以上。当语言声压级达到6575dB时，响度感觉更为良好。对于音乐演出，如交响音乐，由于演出时动态范围大（指最高声压级与最低声压级之间的变化范围），往往超过40dB，所以给如何评价听音乐演出时的响度感带来困难。一种办法是通过测量乐队齐奏强音标志乐段的平均声压级La来评价，希望La达到90dB左右，响度感觉就比较满意，且空间感也出得来。,当一点声源在室内发声时，在室内声场充分扩散的条件下，已知声源功率W，则可利用以下的稳态声压级公式计算离开声源不同距离r处的声压级Lp，即,其中，R房间常数，m2Q声源的指向性因素,11.4室内声压级的计算,公式前提：1
16、）点声源2）连续发声3）声场分布均匀,直达声,反射声,2.声压级的计算公式,Q是指向因数，当无指向性声源在完整的自由空间时，Q等于l；贴近一个界面如，墙面或地面(声能辐射到半个自由空间)时，Q等于2；在室内两界面交角处(1/4自由空间)时，Q等于4；在三个界面交角处(1/8自由空间)时，Q等于8,11.4室内声压级的计算,11.4室内声压级的计算,解,驻波,现象：,L-两个平行墙之间的距离,11.5房间的共振和共振频率,1.驻波,11.5房间的共振和共振频率,房间的共振频率引起“简并”，将那些与共振频率相当的声音被大大加强，导致室内原的声音产生失真，共振频率的重叠现象，称为共振频率的“简并”。为克服“简并”现象，使共振频率的分布尽可能均匀，需选择合适的房间尺寸，比例和形状，如果将房间的墙面或顶棚做成不规则形状，或将吸声材料不规则地分布在室仙界面上，也可适当克服共振频率分布的不均匀性。,房间共振对间质有何影响？什么叫共振频率的简并；如何避免？,2.共振频率与简并现象,波动,
