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音响系统与建筑声学之间的关系

发布时间:2007/8/20 0:00:00 访问次数:434

音响系统与建筑声学的关系音响发烧友有一个口头语“低级发烧友玩器材,高级发烧友玩房间”,充分说明了建筑声学对取得优良音质的重要性。周密考虑和正确设计室内声音的传播条件,是获得优良音质的保证。


房间中某一点声源发声时,声波一球面方式向四周扩散传播,声音的强度与传播距离的平方成正比减少(平方反比定律)。当声波传播到四周界面时,一部分声能被吸收,另一部分声能被反射。到达听众耳朵的声音有三部分组成;直达声、比直达声晚50MS到达的早期发射声(又称近次发射声)和比直达晚50MS以上的多次发射声(又称混响声)。


三种声音的贡献分别为:


1、直达声:提供声源的方向、传递声音信息、提高声音清晰度和声压级的主要来源。 直达声(包括早期发射声)与混响声的声能比(D/R)是直接影响声音清晰度的重要参数。混响声能的衰减率与周围界面的吸声能力有关,通常用混响时间R60来表示,即声源停止发生后,室内声压级衰减60dB(1000倍)所需的时间,由于吸收材料的吸声特性〆与声音的频率有关,因此R60太大时会使声音混浊不清,过小时会使声音感到干涩无味。


2、早期发射声:提高声压级和声音清晰度、增强声音的空间感。耳朵无法把它和直达声分离出来,在EASE设计软件中,可用声线法把它们分离出来。


3、混响声:混响声无方向性,不包含声音信息,但它使 声场分布均匀、音质丰满,可提供分辨别房间的空间特性(房间的大小)。过大的混响音会降低声音的清晰度、掩蔽直达声,超过100MS延时的混响声会形成回声,严重影响声音清晰度。


声学设计中的几个重要参数


1、吸声系数〆


建筑声学设计中用吸声材和吸声结构来消除回声,颤动回声,声聚焦和减少混响时间等房间的声学缺陷。吸声材料吸声结构通常用吸声系数〆来表示。


Eo-Er


〆=0


Eo


式中:Eo-入射到吸声材料的声能: Er-被材料反射出来的声能。


〆=1意味着声能全被吸收; 〆=0意味着声能全被反射。


2、临界距离DC


前面已提到直达声的传播衰减与传输距离的平方比成反比,离声源的距离越远,声压级越低,混响声的传播衰减不遵守平方反比定律,在理想状态下,理论上它在整个房间的声压级是相等的。图2-3黑点表示直达声,离扬声器越远,声压级越低,黑点密度越稀。空心圆点代表混响声声压级是相等的,因此空心圆点的密度到处是相等的。


临界距离DC是指在声源轴线方向上,直达声与混响声声能相等的距离,即D/R=(0dB),临界距离在计算声音清晰度时很有用,一般来说,在D/R>-6dB区域内(即2倍临界距离),声音的清晰度是最好的。


Q-扬声器的指向性因数


R-房间常数(即房间的吸声量)


〆-房间的平均吸声系数


S-房间的总吸声面积


3 、混响时间R60


房间的混响R60与房间的容积V 表面面积S和房间的平均吸声系数有关,


V-房间容积M3


S-房间的总吸声面积


房间平均吸声系数


应使用EYING公式计算;



M为空气吸声系数,它与频率和湿度有关,1KHZ~8KHZ的M值为0.003~0.057。


不同混响时间R60的听觉感受:R60<0.5秒(500HZ);声音清晰,但太于(单薄),适宜于录音室。


R60=0.7~0.8秒(500HZ):声音清晰、干净、适宜于电影院和会议厅。


R60=1.2~1.4秒(500HZ):声音丰满、有气魄、空间感强,适用于音乐厅和剧场。


R60>2秒~3秒(500HZ):声音混浊、语言清晰度差,声音发嗡,有回声感。


吸声材料与吸声结构


按吸声机理,常用的吸声材料与吸声结构可分为多孔吸声材料和共振吸声结构。


1、多孔吸声材料


多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有:玻璃棉、超细玻璃棉、矿棉等无机纤维及其毡、板制品,棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖板等块、板制品。


多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能,吸声机理不是因为表面粗糙,而是因为它有大量内外连通的微小空隙气泡。多孔材料的吸声能力与其厚度,密度有关,随着厚度增加,中低频吸声系数显着增加,高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数,但比增加厚度的效果小,因此在使用同样材料时,当厚度不受限制时,宁愿采用结构密度松散的厚度大的多孔材料。


多孔材料背后有无空气层,对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气层厚度的增加而提高。


帘幕也是一种很好的多孔吸声材料。就吸声效果而言,丝绒最好,平绒次之,棉麻织品再次,化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。


2、共振吸声结构


穿孔板吸

音响系统与建筑声学的关系音响发烧友有一个口头语“低级发烧友玩器材,高级发烧友玩房间”,充分说明了建筑声学对取得优良音质的重要性。周密考虑和正确设计室内声音的传播条件,是获得优良音质的保证。


房间中某一点声源发声时,声波一球面方式向四周扩散传播,声音的强度与传播距离的平方成正比减少(平方反比定律)。当声波传播到四周界面时,一部分声能被吸收,另一部分声能被反射。到达听众耳朵的声音有三部分组成;直达声、比直达声晚50MS到达的早期发射声(又称近次发射声)和比直达晚50MS以上的多次发射声(又称混响声)。


三种声音的贡献分别为:


1、直达声:提供声源的方向、传递声音信息、提高声音清晰度和声压级的主要来源。 直达声(包括早期发射声)与混响声的声能比(D/R)是直接影响声音清晰度的重要参数。混响声能的衰减率与周围界面的吸声能力有关,通常用混响时间R60来表示,即声源停止发生后,室内声压级衰减60dB(1000倍)所需的时间,由于吸收材料的吸声特性〆与声音的频率有关,因此R60太大时会使声音混浊不清,过小时会使声音感到干涩无味。


2、早期发射声:提高声压级和声音清晰度、增强声音的空间感。耳朵无法把它和直达声分离出来,在EASE设计软件中,可用声线法把它们分离出来。


3、混响声:混响声无方向性,不包含声音信息,但它使 声场分布均匀、音质丰满,可提供分辨别房间的空间特性(房间的大小)。过大的混响音会降低声音的清晰度、掩蔽直达声,超过100MS延时的混响声会形成回声,严重影响声音清晰度。


声学设计中的几个重要参数


1、吸声系数〆


建筑声学设计中用吸声材和吸声结构来消除回声,颤动回声,声聚焦和减少混响时间等房间的声学缺陷。吸声材料吸声结构通常用吸声系数〆来表示。


Eo-Er


〆=0


Eo


式中:Eo-入射到吸声材料的声能: Er-被材料反射出来的声能。


〆=1意味着声能全被吸收; 〆=0意味着声能全被反射。


2、临界距离DC


前面已提到直达声的传播衰减与传输距离的平方比成反比,离声源的距离越远,声压级越低,混响声的传播衰减不遵守平方反比定律,在理想状态下,理论上它在整个房间的声压级是相等的。图2-3黑点表示直达声,离扬声器越远,声压级越低,黑点密度越稀。空心圆点代表混响声声压级是相等的,因此空心圆点的密度到处是相等的。


临界距离DC是指在声源轴线方向上,直达声与混响声声能相等的距离,即D/R=(0dB),临界距离在计算声音清晰度时很有用,一般来说,在D/R>-6dB区域内(即2倍临界距离),声音的清晰度是最好的。


Q-扬声器的指向性因数


R-房间常数(即房间的吸声量)


〆-房间的平均吸声系数


S-房间的总吸声面积


3 、混响时间R60


房间的混响R60与房间的容积V 表面面积S和房间的平均吸声系数有关,


V-房间容积M3


S-房间的总吸声面积


房间平均吸声系数


应使用EYING公式计算;



M为空气吸声系数,它与频率和湿度有关,1KHZ~8KHZ的M值为0.003~0.057。


不同混响时间R60的听觉感受:R60<0.5秒(500HZ);声音清晰,但太于(单薄),适宜于录音室。


R60=0.7~0.8秒(500HZ):声音清晰、干净、适宜于电影院和会议厅。


R60=1.2~1.4秒(500HZ):声音丰满、有气魄、空间感强,适用于音乐厅和剧场。


R60>2秒~3秒(500HZ):声音混浊、语言清晰度差,声音发嗡,有回声感。


吸声材料与吸声结构


按吸声机理,常用的吸声材料与吸声结构可分为多孔吸声材料和共振吸声结构。


1、多孔吸声材料


多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有:玻璃棉、超细玻璃棉、矿棉等无机纤维及其毡、板制品,棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖板等块、板制品。


多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能,吸声机理不是因为表面粗糙,而是因为它有大量内外连通的微小空隙气泡。多孔材料的吸声能力与其厚度,密度有关,随着厚度增加,中低频吸声系数显着增加,高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数,但比增加厚度的效果小,因此在使用同样材料时,当厚度不受限制时,宁愿采用结构密度松散的厚度大的多孔材料。


多孔材料背后有无空气层,对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气层厚度的增加而提高。


帘幕也是一种很好的多孔吸声材料。就吸声效果而言,丝绒最好,平绒次之,棉麻织品再次,化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。


2、共振吸声结构


穿孔板吸

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