封閉空間的聲學現象


聲反射(Sound Reflection)

在混凝土、磚、石塊、或玻璃等剛性平面上,幾乎能把所有的入射聲都反射出去。聲線的入射與反射都在一個平面上,聲波的入射角等於聲波的反射角(反射定律),這種反射現象與熟知的光反射十分相似。在中型和大型的廳堂於適當位置上裝設大型的聲音反射板,可改善聽覺條件。

 


聲吸收(Sound Absorption)

當聲波入射至柔性材料、纖維材料和人體時,大部分聲波會被吸收,換言之,人體和這些材料是聲的吸收體。聲吸收是把聲能轉變為其他形式的能量,即聲能通過某種材料或撞擊一個表面,最後化為熱能。


聲擴散(Sound Diffusion)

假如廳堂各個部位的聲壓相同,而且室內聲波是無規則地向各個方向傳播,這種聲場可以說是均勻的,換句話說,可稱室內達到聲擴散。適當的聲擴散,可以促進聲音均勻分佈,加強音樂和語言本身的音色,以及避免不良的音質缺陷。

 


聲衍射

衍射是一種聲學現象。當聲波遇到角落、柱子、牆壁和樑等障礙物時就會繞射或散射。而聲衍射就是指聲波在障礙物周圍發生的繞射和散射。


混響/交混回響(Reverberation)

在室內發出穩定的聲音後,聲壓逐漸增長,在大多數房間內,經一秒鐘後便達到穩態值。同樣,當聲源停止發聲後,在聲音衰減到聽不到以前,要經歷一段時間。聲源停止發聲後,聲音在封閉空間反射延續的時間稱為混響。在廳堂內,混響對聽覺條件有明顯的效果,因為它有助於人們聆聽突然開始或停止的瞬態聲音。在有混響控制的廳堂中,為了得到很高的語言可辨度和欣賞音質豐滿的音樂,保持與加強語言和音樂瞬態音是很重要的。

混響時間(Reverberation Time)

由於在音質設計中,控制混響是一個很重要的因素,因而需要制訂相應的測量標準,此即為混響時間(RT)。混響時間為室內聲音停止後,聲壓級降低60分貝所需的時間。

混響過長對語言可辨度的影響

在一個混響時間很長的房間裡,當我們發出university的第一個音節u之後,此音節慢慢衰減,當人們聽到第二個音節ni時,第一個音節u仍保留著原來聲壓級的90%,因而對第二音節起著掩蔽作用。當發出第三個音節ver時,第一音節仍保持原來聲壓級的80%,第二音節ni為原來聲壓級的90%,以此類推。因此,混響時間過長使得前一音節混淆下一音節,降低了語言的可辨度。


回音(Echo)

在廳堂的各種音質缺陷中,最嚴重的要算是回音了。回音是表示明顯地、重覆聽到原來的聲音。當聽眾能把從任何表面已足夠強度和延遲時間反射來的聲音,與從聲源來的直達聲辨別開來時,便會產生回音。

 

顫動回音

顫動回音包括一連串的快速、連續、可察覺的回音。廳堂內相對的反射面不要平行,是避免嚴重顫動回音的一種方法。


長延遲反射聲

長延遲反射聲是與回聲相類似的一種音質上的缺陷,只是直達聲和反射聲之間的延遲時間比回音稍短一些。

聲聚焦

聲聚焦是聲波從凹面反射產生的聚焦現象。在焦點的聲強很高,而其他區域就相應低的多,因為聲能主要集中在焦點,其他地方的聽覺條件便較差,由於這種緣故,使得廳堂內聲能分佈不平均。因此,建築物內應避免採用大型、連續的凹狀表面,如果要採用,則應裝置吸收很大的吸音材料。

 


聲失真

聲失真指廳堂內由於邊界表面在不同頻率情況下,產生不均勻或過多的吸收,因而改變了音質。如果廳堂內裝設的吸聲構造,在音頻範圍內有均衡吸音特性,則可避免聲失真。


足夠的響度

廳堂的各個部位應有足夠的響度。在中型或大型的廳堂中,由於聲波傳遞引起聲能的損失,聽眾、軟座椅、地毯等的吸音較大,因而影響廳堂的響度。減少聲能損失和提供足夠的響度的方式,如從廳堂的體型設計著手,使聽眾盡可能靠近聲源,以減少傳播距離使聲源位置較高,讓觀眾都能聽到直達聲(即聲波不經過反射直接傳到聽眾)或使觀眾廳的地面有適當的坡度,因為聲波以掠入射方式掠過聽眾時很容易被吸收。除此之外還可設置聲反射板。正確地設聲反射板,除了能增強聲能外,而且還能創造空間效果的環境氣氛。在小型和中型的廳堂中,適當的改善廳堂設計能適當的提高聲響度,但倘若要充分利用自然聲能的措施,而不用語言的擴音系統似乎是不可能的。要想達到適當的響度,首先必須從演員本身著手;演員必須說話聲音響亮,把每一個字的音發清楚。在廳堂內,聲源本身發聲的響度仍居相當關鍵的地位。


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