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声能的吸收与反射 简单地介绍完关于噪声的方方面面，接下来我们再来介绍声能的吸收与反射。我们为一个视听室做声学设计，也肯定需要做吸声和反射的处理，需要安装声学材料。那问题来了，到底怎样的声学材料属于吸收的，哪些又属于反射的呢？在建筑声学里面，衡量吸收和反射是通过建筑构件的吸声系数a来衡量的，每种材质都有它的吸声系数，包括玻璃、大理石等，通常吸声系数>0.5，那就属于吸声体，如果吸声系数<0.2，那就属于反射体。 通常吸声系数较高的材料有以下几大特性：1.多孔；2.表面粗糙；3.材料更厚；4.空腔安装；5.轻质；6.重量更轻；7.其纤维具有大量内外联通的微细孔隙。吸声系数较低的材料则具有4大特性：1.表面光滑；2.密度高；3.体积大；4.平齐安装。 由于墙体、地面，天花板所使用的材料的关系，房间总会存在一个吸声量的参数。该参数就是“房间常数”，可以通过计算而得到。它代表室内表面吸声系数和总表面积的乘积之和，其单位为Sabins。得到“房间常数”之后，我们再以其与房间总表面积之比，得到房间的“平均吸声系数”。有了“平均吸声系数”就可以反映出这个房间是吸收过多，还是反射过多，然后再根据应用而进行调整。 声音的反射与吸收处理主要影响着房间的混响效果和声音响度。例如，大家常见的歌剧院或者音乐厅这些地方通常都不会使用音响设备来扩声，因此需要增加反射来提高声音的响度和混响效果，声音听起来会显得更圆润。影音室则不同，需要通过音箱设备回放声音，往往需要做吸声处理，用于减弱混响、甚至消除回声，以提高声音的清晰度。 古老的教堂在声学设计上，往往将顶部设计成拱形。这是由于当时没有出现电子扩声设备，而教堂往往需要更长的混响时间和声音响度 声音在房间里面的传播过程中会产生多次反射，从而影响房间的混响时间。在声学设计上，需要对房间进行吸声或反射处理来控制混响时间 星海音乐厅的顶部安装了多块弧面反射板，目的是通过这些反射板来增加混响时间和声音响度，同时也把声音反射到四周的听众席，让听众能听到清晰的，且丰满的声音 混响时间与早期反射声的控制 从上述的内容上，我们又引申出另外一个名词，那就是混响。混响是在声源停止发声之后，声音在空间内多次反射而形成。我们人类的耳朵在接收声音的时候，直达声和反射声一并接收，但由于反射声到达人耳的时间比直达声要慢，存在一定的延时。当延时在200ms或以下就会听到混响效果（若200ms以上会变成“回声”），这使得声音听起来，尾音会适当拖长，然后再慢慢减弱，直到消失。例如，你在音乐厅里面说一声“Hello”，那你听到的声音效果就是“Helloooooooo…………” 混响影响着声音的清晰度，两者之间呈现的是反比例关系。但混响这东西有好有坏，如果控制得当，不仅声音清晰，而且圆润又舒服。过多的混响会严重地影响到声音的清晰度，听起来浑浊不清的。过少的混响会让声音听起来干涩，缺少温润感。混响声的长短，在科学上是用混响时间来衡量的，用RT60来表示，单位为秒。其含义就是声源被切断之后，声压级降低60dB所需要的时间。 一个房间的混响时间可以通过两种方式来获得，一是通过Sabine公式进行估算；二是采用基于脉冲响应法来测量混响时间。其中，Sabine公式存在局限性，仅适合在设计初期进行估算，而后者是目前最最最最常用的使用方式。但在测量RT60的时候，需要注意的是必须把背景噪音的因素考虑进去。因此，你需要制造一个比背景噪声源大60dB或者更大的声源。例如，背景噪声为30dB声压级，那需要一个90dB声压级，或以上的声源，这样才能测量声音完整的60dB衰减。 在实际应用当中，不同环境对混响时间的长短是有不同的要求。例如上述的音乐厅，往往需要2秒的混响时间来增加声音的圆润感，而教室则需要较短的混响时间，约0.5秒，目的在于得到良好的语音清晰度，让学生能听清楚教学内容。对于大型的教堂，混响时间可长达10秒。 要获得适当的混响、足够的响度和声音清晰度，在声学设计上需要对早期反射声进行控制。我不知道大家有没有去过音乐厅听音乐，只要到过音乐厅的人都会发现顶部吊装着大量的声音反射材料，目的是控制早期反射声来提高声音的响度和清晰度。与此同时，还可以消除高处天花板的回声干扰，将混响时间控制在合理范围内。所以，在一个好的音乐厅里面，你会听到一种丰满、清晰的声音。相比之下，我们平常接触的家庭影院视听室，因为涉及音响扩声设备的关系，往往需要对早期反射声做吸收处理，用于降低房间的混响时间，提高声音的清晰度。 在大空间里面，由于房间的长宽高问题，容易产生回声。回声也会影响着声音的清晰度 颤动回声是房间里面最常见的一张声学缺陷 驻波是共振的一种，使得低频频响变得不平坦，且还让房间中每个听音位置效果都不一致 注意声学上的缺陷 在进行声学设计的时候，我们还会遇到一些声学上的缺陷。到底一个房间里面会存在哪些声学缺陷？1.回声；2.颤动回声；3.声聚焦；4.声学蠕变；5.响度过大；6.共振。这些缺陷都可以通过脉冲响应的方式进行检测。 回声：回声（Echo）与混响一样也是声音在空间里面反射所形成的，当到达人耳的反射声与直达声之间的延时超过200ms或以上，我们就能听到回声。倘若同样以说一声“Hello”，回声的效果听起来就是“Hello……hello……hello……hello”，不断地重复相同的声音，并慢慢减弱，最终消失。其解决方法可以通过在房间后墙做吸收（或扩散处理），或者降低后墙的高度。 颤动回声：颤动回声也是声音在相互的两个界面上多次反射所形成。颤动回声是房间里面最常遇到的声学缺陷之一。检测的方式可以脉冲响应的方式检测（如：拍掌）。解决办法是在房间后墙做吸收（或扩散）处理。 声聚焦：声聚焦主要是房间界面上存在凹面所致，这使得多个反射声同时达到焦点，同样会让人听到回声，其解决的办法是避免凹面，或者采用吸收（或扩散），又或者采用凸面的设计来消除声聚焦的形成。 声学蠕变：声学蠕变与声聚焦的情况类似，都是房间的界面上存在凹面所致，声音会沿着凹面的表面进行反射，使得反射声几乎同时到达同一接收位置。其解决的办法是要么避免凹面，要么就是在凹面做吸收处理，将反射声消除。 响度过大：声音响度过大，其主要原因还是混响时间过长所导致，会影响声音的清晰度。解决的办法还是通过吸音处理来降低混响时间。 共振：共振会影响到房间的频响特性，出现“峰”或“谷”，使其变得不平坦。声音听起来会觉得某个频率的能量过大，或者过少，甚至房间内不同位置之间造成很大的声音差异。例如，低音驻波就是一个很常见的声音共振现象。其主要原因是房间尺寸与特定频率的波长相等，或者呈现倍数关系。解决办法是将房间的其中一角做成斜角表面，打破相邻之间的平衡面来避免共振，并且至少有一个表面做了吸音处理。 总结 建筑声学是声学的一部分，当下越来越受到重视。就我们平时所接触的影音视听室而言，要得到好的声音重播效果，必须先建声。正如HAA、THX课程里面所形容：一个声学特性良好的房间是基础，代表着房间可以随时使用。一个声学环境好的视听室，不仅仅帮助音响系统还原出震撼的音响效果，或优美动人的音乐，还能让我们尽可能排除一切外部干扰，让我们的注意力集中到电影，或音乐里面。这就说明了建筑声学的重要性。所以，要知道怎样对视听室进行声学设计，建筑声学是必须要研究的一门课程。 【影音中国 hdavchina.com】 |
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