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音響工程師必備聲學知識
以下這些聲學基礎(chǔ)知識是音響工程師必須掌握和知道的，提供給各位閱讀參考。
房間共振
一些內(nèi)裝修材料比較堅硬的房間內(nèi)，當聲源發(fā)聲時，常會激發(fā)這個房間內(nèi)的某些固有頻率(或稱簡正頻率)的聲音，即出現(xiàn)民房間共振現(xiàn)象。當發(fā)生共振現(xiàn)象時，聲源中某些頻率特別地加強加了。例如，噪聲能使燈罩或窗玻璃產(chǎn)生振動而發(fā)聲，而且聲音的音調(diào)一一定的。說明物體被一外界干擾振動激發(fā)時，將按照客觀存在本身所具有的共振頻率之一而振動。激發(fā)頻率越接近物體的某一共振頻率，共振響應(yīng)就越大。就一個管樂來說，是管中的空氣柱在共振，其共振頻率主要由空氣柱的長度來決定。在一個房間中，空氣振動的共振頻率由主要由房間的大小來決定。此外，這種房間共振還表現(xiàn)為使某些頻率(主要是低頻)的聲音在空間分布上很不均勻，即出現(xiàn)了在某些固定位置上的加強(峰)和某些固定位置上的減弱(谷)。
聲源的指向性
人的頭和揚聲器與低頻聲的波長相比是小的，這種情況下可視為無指向性點聲源，但對高頻聲，就具有明顯的指向性。頻率高，聲波波長短，聲源下面的聲壓比背面和側(cè)面大得多，直達聲聲能就集中于輻射軸線附近，指向性強;而低頻聲，聲源前后的聲壓變化不大。實際上，演員在舞臺上的對白或演唱，隨頻率的高低都帶有指向性。人在話講時，并不是均勻地向四周輻聲音的，而是下面最響，背后最輕，也即沿著嘴唇前面有一定的指向性，與發(fā)聲者相同距離的前、后位置，對于較高頻率的語言聲，其響度的差別可達1倍以上。因此，站在講話者后面或側(cè)面的人，由于直達聲中缺少很重要的高頻成分，很難清聽懂。如果適當?shù)卦谥v話者的周圍加設(shè)反射面，可以提高講話者后面的清晰度，但高頻聲比低頻聲更容易被墻面材料和空氣所吸收，所以在講話者后面時聽起來總是比較差些。所以，廳堂形狀的設(shè)計、場聲器位置的布置，都要考慮聲源的指向性。
混響時間
什么是混響時間?當室內(nèi)聲場達到穩(wěn)態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級降低60dB所經(jīng)歷的時間稱為混響時間，記作T60或RT，單位是秒(s)。混響時間是目前音質(zhì)設(shè)計中能定量估算的重要評價指標。它直接影響廳堂音質(zhì)的效果。長期以來，人們對混響過程進行曲了研究，得出了適用于實際工程的混響時間計算公式：賽賓公式和伊林公式。但是，這兩個公式有以下的假設(shè)條件：首先，室內(nèi)的聲音是充分散的，即室內(nèi)任一點的聲音強度一樣，而且在任何方向上的強度也一樣;其次，室內(nèi)聲音按同樣的比例被室內(nèi)各表面吸收，即吸收是均勻。
當房間容積越大，界面吸聲量直小時，則每次反射經(jīng)過的路程就越長，聲音衰變就越慢，因此混響時間將越大。
在計算混響時間時，通常要計算125、250、500、1000、2000和4000Hz六個頻率的值。對于錄音室和播音室有時還應(yīng)追加 63Hz和8000Hz的混響時間。
廳堂、會議中、歌劇院建筑設(shè)計
各類廳堂，包括劇院、音樂廳、歌劇院、會堂、演播室、電影院和體育館等觀演場所的設(shè)計，都要滿足觀眾(以及演員、樂師)的視覺和聽覺的要求。廳堂的廳字、繁體字寫滿足聽覺感官的享受是十分重要的，甚至往往成為決定此類觀演建筑設(shè)計成敗之關(guān)鍵。為此，必須認真做好廳堂音質(zhì)設(shè)計。
音質(zhì)設(shè)計的任務(wù)就是利用室內(nèi)聲學和噪聲控制學的研究成果提供的科學方法和技術(shù)措施來達到預(yù)期的音質(zhì)效果(通常通過客觀音質(zhì)指標來體現(xiàn))，并經(jīng)受相應(yīng)的聲學測量來難是否達標。音質(zhì)設(shè)計的最終目的是滿足人們良好的聽音感受的主觀要求。音質(zhì)設(shè)計的內(nèi)容包括廳堂選址、總平面布置、體型容積的克確定、音質(zhì)指標的考量、反射面的布置、混響設(shè)計以及噪聲控制等。音質(zhì)設(shè)計必須從考慮建筑方案的初步設(shè)計階段就開始介入，決不能等到建筑設(shè)計已大體完成再作內(nèi)部聲學裝修。音質(zhì)設(shè)計是廳堂建筑設(shè)計的一個重要的有機組成部分。建筑師和聲學顧問必須與其他建筑設(shè)計有關(guān)專業(yè)人員協(xié)同工作，方可保證音質(zhì)設(shè)計的成功。
音質(zhì)設(shè)計的程序和步驟包括：
(1)廳堂用地的選擇。調(diào)查比較各種可供選擇的場地的環(huán)境噪聲和振動的狀況，作出聲環(huán)境影響評價，盡量選擇安靜的場所。
(2)總平面布置。根據(jù)場地聲環(huán)境影響的評價結(jié)果，考慮相應(yīng)的防噪減振的總體平面布置方案，包括觀眾廳與空調(diào)設(shè)備機房和其他容易產(chǎn)生噪聲與振動干擾的房間的關(guān)系。
(3)觀眾廳容積和體型設(shè)計。選擇適當?shù)挠^眾廳平面與剖面形式，選擇使廳堂容易達到最佳混響時間、響度和有利于充分利用有效聲能、避免音質(zhì)缺陷的方案。
(4)音質(zhì)指標的選擇與計算。確定各項音質(zhì)指標，選定其優(yōu)選值，進行包括混響時間在內(nèi)的各項指標的計算，必要時，可進行計算機仿真或聲學縮尺模型試驗，作為音質(zhì)設(shè)計的輔助手段。
(5)噪聲振動控制。確定圍護結(jié)構(gòu)的隔聲方案。進行包括空調(diào)與制冷設(shè)備等噪聲源在內(nèi)的消聲與減振設(shè)計。
(6)觀眾廳內(nèi)部的聲學設(shè)計。修正觀眾廳體型，從聲學角度參與考慮舞臺、樂池、包廂、樓座及座椅布置等細節(jié)，布置聲反射面，選擇布置吸聲材料和結(jié)構(gòu)，進行廳堂內(nèi)部的聲學裝修設(shè)計。
(7)施行的音質(zhì)測試與調(diào)整。必要時，在施工過程中尚應(yīng)進行音 質(zhì)測試工作，檢驗各項音質(zhì)指標計算的精度，根據(jù)測量結(jié)果，進行必要的修正設(shè)計。
(8)音質(zhì)評價與驗收。竣工后進行音質(zhì)評價，包括主觀評價、聽眾調(diào)查和客觀音質(zhì)測量。重要的觀演建筑的音質(zhì)設(shè)計應(yīng)包括上述步驟和內(nèi)容，對于較次要的廳堂，有時限于條件，也可省略其中若干步驟和內(nèi)容，例如，計算機仿真，模型試驗和施工過程中的聲學測量等，但其余的步驟和內(nèi)容都是不可缺少的。
建筑師應(yīng)根據(jù)預(yù)定的音質(zhì)設(shè)計的目標，按設(shè)計程序組織協(xié)調(diào)各工種專業(yè)人員(包括聲學顧問工程師)進行各階段設(shè)計工作，將聲學要求與其他建筑要求有機地結(jié)合起來，使音質(zhì)設(shè)計融合于建筑總體設(shè)計之中。
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