建筑聲學(xué)與動(dòng)態(tài)聲場(chǎng)課件

第一講建筑聲環(huán)境概述

從人的感受上聲音分兩類：C類：舒服的，如音樂、歌唱、生活中的交談等。ComfortableU類：不舒服的，如噪聲、爆炸聲、刺耳的嘯叫聲等。Uncomfortable有時(shí)，C類也會(huì)轉(zhuǎn)換成U類，如鄰居的歌聲、節(jié)日里的爆竹聲等。聲環(huán)境設(shè)計(jì)圍繞著人的感受，在建筑設(shè)計(jì)中做到：

1、如何保證C類的聲音聽清聽好——音質(zhì)設(shè)計(jì)。

2、降低U類聲音（噪聲）對(duì)正常工作生活的干擾——噪聲控制。1.2建筑聲環(huán)境研究的內(nèi)容1.2.1音質(zhì)設(shè)計(jì)主要是音樂廳、劇院、禮堂、報(bào)告廳、多功能廳、電影院、體育館等。設(shè)計(jì)得好:音質(zhì)清晰、豐滿、渾厚、親切、溫暖、有平衡感、有空間感。設(shè)計(jì)得不好:嘈雜、聲音或干癟或渾濁，聽不清、平衡感和空間感差。中央音樂學(xué)院音樂廳（已重建）維也納音樂廳石家莊鐵道學(xué)院禮堂首都劇場(chǎng)懷特大海樂園北大紀(jì)念堂、人大會(huì)堂（小禮堂）設(shè)計(jì)不好或完全沒有考慮聲學(xué)的設(shè)計(jì)良好的實(shí)例：1.2.2隔聲隔振主要是有安靜要求的房間，如錄音室、演播室、旅館客房、居民住宅臥室等等。

1.2.3材料的聲學(xué)性能測(cè)試與研究吸聲材料：材料的吸聲機(jī)理、如何測(cè)定材料的吸聲系數(shù)、不同吸聲材料的應(yīng)用等等。隔聲材料：材料的隔聲機(jī)理，如何提高材料的隔聲性能，如何評(píng)定材料的隔聲性能，材料隔振的機(jī)理，不同材料隔振效果等。實(shí)例：1）天花板吸聲性能、劇場(chǎng)座椅吸聲性能。2）輕質(zhì)隔墻產(chǎn)品隔聲性能、如何提高隔聲能力？3）軍委演播大廳雨噪聲問題。1.2.4噪聲的防止與治理噪聲的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)劃階段如何避免噪聲、出現(xiàn)噪聲如何解決、交通噪聲。實(shí)例：教師住宅受交通噪聲影響，教師選房問題。1.2.5其他電聲。模型聲學(xué)測(cè)定。聲學(xué)測(cè)量：聲音本身性質(zhì)的測(cè)定、房間聲學(xué)的測(cè)定、材料聲學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。聲學(xué)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)研究。計(jì)算機(jī)模擬。中世紀(jì)教堂建筑自從羅馬帝國被推翻后，中世紀(jì)建造的唯一廳堂就是教堂。中世紀(jì)的室內(nèi)聲學(xué)知識(shí)主要來源于經(jīng)驗(yàn)，科學(xué)的成分很少。教堂的聲學(xué)環(huán)境的特點(diǎn)是音質(zhì)特別豐滿，混響時(shí)間很長(zhǎng)，可懂度很差。十五世紀(jì)的劇場(chǎng)17世紀(jì)的馬蹄形歌劇院從十五世紀(jì)修建的一些劇院發(fā)展到十七世紀(jì)，出現(xiàn)了馬蹄形歌劇院。這種歌劇院有較大的舞臺(tái)和舞臺(tái)建筑，以及環(huán)形包廂或臺(tái)階式座位，排列至接近頂棚。這種劇院的特點(diǎn)是利用觀眾坐席大面積吸收聲音，是混響時(shí)間比較短，這種聲學(xué)環(huán)境適合于輕松愉快的意大利歌劇演出。在十七世紀(jì)開始有人研究室內(nèi)聲學(xué)。十七世紀(jì)的阿．柯切爾所著的《聲響》,最早介紹了室內(nèi)聲學(xué)現(xiàn)象，并論述了早期的聲學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐。十九世紀(jì)初，德國人E.F.弗里德利科察拉迪所著的《聲學(xué)》一書中，致力于解釋有關(guān)混響的現(xiàn)象。19世紀(jì)的音樂廳19世紀(jì)的音樂廳音樂廳早期發(fā)展階段是在十七世紀(jì)中后到十九世紀(jì)，包括：早期音樂演奏室、娛樂花園和大尺度的音樂廳，是后來古典“鞋盒型”音樂廳的就是在這一時(shí)期逐漸發(fā)展起來的。19世紀(jì)前作曲家所做的音樂作品是與其表演空間相適應(yīng)的，這一時(shí)期的演奏空間基本是矩形空間。19世紀(jì)以后，隨著浪漫主義音樂及現(xiàn)代音樂的產(chǎn)生，演出空間變得豐富多彩，出現(xiàn)了扇形、多邊形、馬蹄形、橢圓形、圓形等多種形狀，其混響時(shí)間及室內(nèi)裝飾風(fēng)格也各不相同。在這一時(shí)期，音樂廳的聲學(xué)設(shè)計(jì)仍然沒有太多的理論可以遵循。世界上最佳聲學(xué)效果的三大音樂廳

美國的波士頓音樂廳荷蘭的阿姆斯特丹音樂廳音樂廳聲學(xué)設(shè)計(jì)理論的出現(xiàn)從十九世紀(jì)開始，在維也納、萊比錫、格拉斯哥和巴塞爾等城市，都建造了一些供演出的音樂廳，這些十九世紀(jì)建造的音樂廳已反映出聲學(xué)上的豐碩成果，直到今天仍然有參考價(jià)值。到二十世紀(jì)，賽賓（WallaceClementSabine，1868-1919）（哈佛大學(xué)物理學(xué)家、助教）在1898年第一個(gè)提出對(duì)廳堂物理性質(zhì)作定量化計(jì)算的公式——混響時(shí)間公式，并確立了近代廳堂聲學(xué)，從此，廳堂音質(zhì)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)主義時(shí)代結(jié)束了。

音樂廳聲學(xué)設(shè)計(jì)理論的出現(xiàn)賽賓在28歲時(shí)被指派改善哈佛福格藝術(shù)博物館（FoggArtMuseum）內(nèi)半圓形報(bào)告廳的不佳音響效果，通過大量艱苦的測(cè)量和與附近音質(zhì)較好的塞德斯劇場(chǎng)（SanderTheater）的比較分析，他發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聲源停止發(fā)聲后，聲能的衰減率有重要的意義。他曾對(duì)廳內(nèi)一聲源（管風(fēng)琴）停止發(fā)聲后，聲音衰減到剛剛聽不到的水平時(shí)的時(shí)間進(jìn)行了測(cè)定，并定義此過程為“混響時(shí)間”，這一時(shí)間是房間容積和室內(nèi)吸聲量的函數(shù)。1898年，賽賓受邀出任新波士頓交響音樂廳聲學(xué)顧問，為此，他分析了大量實(shí)測(cè)資料，終于得出了混響曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，即著名的混響時(shí)間公式。這一公式被首次應(yīng)用于波士頓交響音樂廳的設(shè)計(jì)，獲得了巨大成功。至今，混響時(shí)間仍然是廳堂設(shè)計(jì)中最主要的聲學(xué)指標(biāo)之一。建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性

1962年9月23日開幕的紐約林肯中心愛樂音樂廳,為了對(duì)此廳進(jìn)行有效的聲學(xué)設(shè)計(jì)，白瑞納克博士對(duì)世界上已有的54座著名音樂建筑進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)研，并著有《音樂、聲學(xué)和建筑》一書，卻在音質(zhì)方面遭到前所未有的失敗。多次改裝,后于1976年10月19日再次落成，成為音樂廳建筑史上最悲慘的實(shí)例。據(jù)最近消息，其演奏空間仍在進(jìn)行小范圍改造。據(jù)分析，愛樂音樂廳的失敗主要緣于原聲學(xué)顧問白瑞耐克認(rèn)識(shí)上的局限性。他只強(qiáng)調(diào)親切感而沒有認(rèn)識(shí)到側(cè)向反射聲的重要性，頂棚反射板增加的反射聲幾乎同時(shí)到達(dá)聽眾的雙耳，缺少側(cè)向反射帶來的圍繞感。此外，為了在直達(dá)聲與后期反射聲之間插進(jìn)一些早期反射聲，他在大廳中引進(jìn)了“浮云”，但由于浮云尺度過于單一，且呈晶格狀規(guī)則布置，導(dǎo)致相鄰低頻聲的相消干涉，使聽眾聽不到有些演奏（如大提琴）的聲音，成了一種“無聲電影”。而且，這些浮云的大小和形狀不足以擴(kuò)散低頻反射聲，使低頻成份衰減得很厲害，還顯出了G.M.Sessier和J.E.West所發(fā)現(xiàn)的另一不利現(xiàn)象，即直達(dá)聲掠過多排座席時(shí)低頻聲衰減越來越多。事實(shí)上，現(xiàn)代音樂廳的音質(zhì)之所以不如古典先例，關(guān)鍵在于古典音樂正是在古典形式的廳堂中產(chǎn)生和發(fā)展起來的，現(xiàn)代廳堂在尺度、體型和材料等方面已有了很大變化，而在其間演奏的音樂（絕大多數(shù)）依舊是原來的音樂。聲學(xué)上的探索正在逐步揭開廳堂音質(zhì)之迷。然而看看歷史上許多失敗的例子，音樂家們對(duì)新音樂廳的不滿和不安不會(huì)消除。建筑師們一方面積極研究有效利用新的聲學(xué)理論及技術(shù)成果，一方面又不得不在某種程度上碰運(yùn)氣，不斷祝愿自己能博得繆斯女神們的微笑?，F(xiàn)代的建筑聲學(xué)1930年以后出現(xiàn)了電影，從那時(shí)開始，高質(zhì)量的錄音和重現(xiàn)在科學(xué)、教育、文化、社會(huì)活動(dòng)、娛樂中開始起到極大的作用。無線廣播的飛速發(fā)展，給聲學(xué)提出了一系列新問題，同時(shí)也為人們提供了更多更高級(jí)的音樂欣賞技術(shù)。聲學(xué)材料的大量生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，給建筑師控制建筑內(nèi)的聲學(xué)問題提供了必要的工具。世界各國修建了相當(dāng)大規(guī)模的廳堂。隔聲隔噪、吸聲降噪、噪聲源控制等噪聲處理問題在現(xiàn)代社會(huì)中越來越引起人們的重視。噪聲于建筑密不可分，噪聲污染的防治與治理已經(jīng)成為建筑聲學(xué)重要的組成部分。噪聲規(guī)劃、噪聲控制等理論也逐漸演化開來。

第二講

聲環(huán)境設(shè)計(jì)的基本知識(shí)2.1聲音的基本性質(zhì)2.1.1聲音的產(chǎn)生和傳播聲音產(chǎn)生于振動(dòng)，振動(dòng)的物體是聲源。“聲”由聲源發(fā)出，“音”在傳播介質(zhì)中向外傳播在空氣中，聲源振動(dòng)迫使其周圍緊鄰的空氣質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生往復(fù)振動(dòng)，該振動(dòng)迅速在空氣中傳播開來，這種振動(dòng)的傳播稱為聲波。聲波為縱波，介質(zhì)（空氣等）的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向平行聲波傳播方向（疏密變化）。聲波傳播到人耳，引起人耳鼓膜的振動(dòng)，帶動(dòng)聽骨振動(dòng)，由耳蝸、聽神經(jīng)等形成神經(jīng)脈沖信號(hào)，通過聽覺傳導(dǎo)神經(jīng)傳至大腦聽覺中樞，形成聽覺。振動(dòng)與波動(dòng)2.1.2頻率、波長(zhǎng)與聲速描述聲波的基本物理量f：頻率，每秒鐘振動(dòng)的次數(shù)，單位Hz(赫茲）

：波長(zhǎng)，在傳播途徑上，兩相鄰?fù)辔毁|(zhì)點(diǎn)距離。單位m

聲波完成一次振動(dòng)所走的距離。

C：聲速，聲波在某一介質(zhì)中傳播的速度。單位m/s。

在空氣中聲速：在0oC時(shí)，C鋼=5000m/s,C水=1450m/s

在15oC時(shí)，C空氣=340m/s

參數(shù)間存在如下關(guān)系：c=f*或=c/fuser:聲源、介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)、聲接收點(diǎn)的振動(dòng)頻率相同；傳播的振動(dòng)形式而非質(zhì)點(diǎn)。人耳可聽頻率范圍（聽域）為20Hz~20KHz,<20Hz為次聲>20KHz為超聲。其中，人耳感覺最重要的部分約在100Hz~4000Hz,相應(yīng)的波長(zhǎng)約3.4m~8.5cm2.1.3聲波的繞射、反射和散射聲波作為機(jī)械波，具有機(jī)械波的所有特征。有繞射、反射、散射和干涉等，有透射、吸收等。波陣面：聲波從聲源發(fā)出，在某一介質(zhì)內(nèi)按同一方向傳播，在某一時(shí)間到達(dá)空間各點(diǎn)的包絡(luò)面稱為波陣面。球面波：點(diǎn)聲源發(fā)出的波，聲線與波陣面垂直。如人、樂器。平面波：波陣面為平面的波，聲源互相平行，如線聲源，多個(gè)點(diǎn)聲源疊排。聲波的繞射聲波在傳播過程中遇到障礙或孔洞時(shí)將發(fā)生繞射。繞射的情況與聲波的波長(zhǎng)和障礙物（或孔）的尺寸有關(guān)。聲波的反射當(dāng)聲波遇到一塊尺寸比波長(zhǎng)大得多的障礙時(shí)，聲波將被反射。類似于光在鏡子上的反射。反射的規(guī)則：1）入射線、反射線法線在同一側(cè)。

2）入射線和反射線分別在法線兩側(cè)。

3）入射角等于反射角。Li=L散射當(dāng)障礙物的尺寸與聲波相當(dāng)時(shí)，將不會(huì)形成定向反射，而以障礙物為一子波源，形成散射。2.1.4聲波的透射與吸收聲波具有能量，簡(jiǎn)稱聲能。當(dāng)聲波碰到室內(nèi)某一界面后（如天花、墻），一部分聲能被反射，一部分被吸收（主要是轉(zhuǎn)化成熱能），一部分穿透到另一空間。透射系數(shù)：反射系數(shù)：吸聲系數(shù)：不同材料，不同的構(gòu)造對(duì)聲音具有不同的性能。在隔聲中希望用透射系數(shù)小的材料防止噪聲。在音質(zhì)設(shè)計(jì)中需要選擇吸聲材料，控制室內(nèi)聲場(chǎng)。2.2聲音強(qiáng)弱的計(jì)量聲波是能量的一種傳播形式。人們常談到聲音的大小或強(qiáng)弱，或一個(gè)聲音比另一個(gè)聲音響或不響，這就提出了聲音強(qiáng)弱的計(jì)量。2.2.1聲功率、聲強(qiáng)、聲壓

1、聲功率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)物體向外輻射的能量W。（瓦或微瓦）

聲功率是聲源本身的一種重要屬性。

人正常講話——50W,100萬人同時(shí)講話50W,相當(dāng)于一個(gè)燈泡。

訓(xùn)練有素的歌手——5000~10000W。

汽車?yán)取?.1W,噴氣飛機(jī)——10KW。

在廳堂設(shè)計(jì)中如何充分利用有限的聲功率是很重要的問題。

2、聲強(qiáng)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過聲波傳播方向垂直單位面積上的聲能。

對(duì)于點(diǎn)聲源有：

3、聲壓：指在某一瞬時(shí)壓強(qiáng)相對(duì)于無聲波時(shí)的壓強(qiáng)變化。符號(hào)P。

單位N/m2(牛頓/米2)，或Pa(帕斯卡）2.2.2聲壓級(jí)、聲功率級(jí)及其疊加由于以下兩個(gè)原因，實(shí)際應(yīng)用中，表示聲音強(qiáng)弱的單位并不采用聲壓或聲功率的絕對(duì)值，而采用相對(duì)單位——級(jí)（類似于風(fēng)級(jí)、地震級(jí)）。1）聲壓對(duì)人耳感覺的變化非常大

1000Hz的聲音，聽覺下限Po=2*10-5N/m2,上限P=20N/m2,相差106倍。

2）人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的變化的感受并不與聲壓成正比，而與聲壓的對(duì)數(shù)成正比，兩個(gè)同樣的聲源放在一起，感覺并不是響一倍。1、聲壓級(jí)Lp

取參考聲壓為Po=2*10-5N/m2為基準(zhǔn)聲壓，任一聲壓P的Lp為：聽覺下限：p=2*10-5N/m2為0dB

能量提高100倍的P=2*10-3N/m2為20dB

聽覺上限：P=20N/m2為120dB

2、聲功率級(jí)Lw取Wo為10-12W,

任一聲功率W的聲功率級(jí)Lw為：3、聲壓級(jí)的疊加10dB+10dB=?0dB+0dB=?0dB+10dB=?答案分別是：13dB,3dB,10dB.幾個(gè)聲源同時(shí)作用時(shí)，某點(diǎn)的聲能是各個(gè)聲源貢獻(xiàn)的能量的代數(shù)和。因此其聲壓是各聲源貢獻(xiàn)的聲壓平方和的開根號(hào)。即：聲壓級(jí)為：2.3聲音的頻譜與聲源的指向性2.3.1聲音的頻譜

頻譜——表示某種聲音頻率成分及其聲壓級(jí)組成情況的圖形

傅立葉理論及現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)證明：

理論上，任何振動(dòng)的波形都可以分解為若干單頻簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成。

分立譜：如弦振動(dòng)產(chǎn)生的聲音。連續(xù)譜：談話、機(jī)器的噪聲，大多數(shù)的自然聲。如何獲得聲音的頻譜：使用帶通濾波器進(jìn)行測(cè)量或使用傅立葉數(shù)學(xué)分解。

頻譜通常根據(jù)需要分成若干個(gè)頻帶，帶寬（Band)可寬可窄，是人為取定的。最常用的有倍頻帶和1/3倍頻帶。在進(jìn)行聲音計(jì)量和頻譜表示時(shí)，往往使用中心頻率作為頻帶的代表，聲壓級(jí)值使用整個(gè)頻帶聲壓級(jí)的疊加。倍頻程：通常將可聞?lì)l率范圍內(nèi)20~20Hz分為十個(gè)倍頻帶，其中心頻率按2倍增長(zhǎng)，共十一個(gè)，為：

1631.5631255001K2K4K8K16K1/3倍頻程：將倍頻程再分成三個(gè)更窄的頻帶，使頻率劃分更加細(xì)化，其中心頻率按倍頻的1/3增長(zhǎng)，為：

12.516202531.540506380100125160...2.3.2聲源的指向性聲源發(fā)出的聲音在各個(gè)方向上分布不均勻，具有指向性。聲源尺寸比波長(zhǎng)小得多時(shí)，可看作點(diǎn)聲源，無指向性。聲源尺寸比波長(zhǎng)差不多或更大時(shí)，聲源不再是點(diǎn)聲源，出現(xiàn)指向性。人們使用喇叭，目的是為了增加指向性。2.4人耳的主觀聽覺特性人耳的結(jié)構(gòu)：外耳、中耳、內(nèi)耳、骨傳導(dǎo)2.4.1聽覺范圍最高最低頻率可聽極限

一般地，青少年20~20KHz,中年30~15KHz,老年100~10KHz。最小最大可聽極限

人耳有一定的適應(yīng)性，常人上限為120dB,經(jīng)常噪聲暴露的人有可能達(dá)到135~140dB。下限頻率與頻率有關(guān)。最小可辯閾（差閾）

聲壓級(jí)變化的察覺：

一般是1dB

3dB以上有明顯感覺

頻率變化的察覺：

一般是3%，低頻時(shí)3Hz。

2.4.2聽覺定位人耳判斷聲源的遠(yuǎn)近比較差，但確定聲源的方向比較準(zhǔn)確。

人耳判斷聲源的方位主要靠雙耳定位，對(duì)時(shí)間差和強(qiáng)度差進(jìn)行判斷。人耳的水平方向感要強(qiáng)于豎直方向感。通常，頻率高于1400Hz強(qiáng)度差起主要作用；低于1400Hz時(shí)，時(shí)間差起主要作用。這就是人為什么對(duì)蚊子的定位比較準(zhǔn)而對(duì)電話鈴聲的定位比較差的原因。2.4.3哈斯(Hass)效應(yīng)人耳有聲覺暫留現(xiàn)象，人對(duì)聲音的感覺在聲音消失后會(huì)暫留一小段時(shí)間。如果到達(dá)人耳的兩個(gè)聲音的時(shí)間間隔小于50ms，那么就不會(huì)覺得聲音是斷續(xù)的。直達(dá)聲到達(dá)后50ms以內(nèi)到達(dá)的反射聲會(huì)加強(qiáng)直達(dá)聲。直達(dá)聲到達(dá)后50ms后到達(dá)的“強(qiáng)”反射聲會(huì)產(chǎn)生“回聲”——哈斯效應(yīng)。根據(jù)哈斯效應(yīng)，人耳在多聲源發(fā)聲內(nèi)容相同的情況下，判斷聲源位置主要是根據(jù)“第一次到達(dá)”的聲音。因此，劇場(chǎng)演出時(shí)，多揚(yáng)聲器的情況下要考慮“聲象定位”的問題。2.4.4掩蔽效應(yīng)人耳對(duì)一個(gè)聲音的聽覺靈敏度因另外一個(gè)聲音的存在而降低的現(xiàn)象叫掩蔽效應(yīng)。一個(gè)聲音高于另一個(gè)聲音10dB,掩蔽效應(yīng)就很小。低頻聲對(duì)高頻聲的掩蔽作用大。2.4.5人耳頻率響應(yīng)與等響曲線人耳對(duì)不同頻率的聲音敏感程度是不一樣的，對(duì)于底于1000Hz和高于4000Hz的聲音，靈敏度降低。不同頻率，相同聲壓級(jí)的聲音，人聽起來的響度感覺不一樣。以1000Hz連續(xù)純音作基準(zhǔn)，測(cè)聽起來和它同樣響的其他頻率的純音的各自聲壓級(jí)構(gòu)成一條曲線叫“等響曲線”。響度單位是“方”。隨著聲壓級(jí)的提高，對(duì)頻率的相對(duì)敏感度也不同

聲壓級(jí)高，相對(duì)變化感覺小；

聲壓級(jí)低，相對(duì)變化感覺大。2087dB31.575dB6358dB12545dB25043dB50042dB1K40dB2K36dB4K32dB8K48dB40方等響聲級(jí)線性聲級(jí)（L聲級(jí)）

將各個(gè)頻帶的聲音級(jí)疊加，得到線性聲級(jí)。2030dB31.535dB6340dB12545dB25050dB50051dB1K52dB2K52dB4K52dB8K40dB16K38dB20K30dBL聲級(jí)58.8dBA聲級(jí)A聲級(jí)是使用40方等響曲線作為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻譜進(jìn)行加權(quán)，之后再進(jìn)行頻帶疊加。A聲級(jí)對(duì)500Hz以下的聲音進(jìn)行較大衰減，模擬人耳對(duì)低頻不敏感的特性。A聲級(jí)的數(shù)值單位表示是dB(A),如60dB(A)。頻率聲壓級(jí)加權(quán)值加權(quán)后2030dB-50.5-20.531.535dB-39.4-4.46340dB-26.213.812545dB-16.128.925050dB-8.641.450051dB-3.247.81K52dB0522K52dB1.253.24K52dB1.0538K40dB-1.138.916K38dB-6.631.420K30dB-9.320.7A聲級(jí)58.1dBA、B、C、D計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)A:模擬人耳響應(yīng)，40方等響曲線作為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。

B:以70方等響曲線作為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)，低頻衰減比A聲級(jí)小。

C:以85方等響曲線作為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò),整個(gè)可聽范圍內(nèi)衰減小。

D:主要用于航空噪聲測(cè)量。課后作業(yè)作業(yè)要求：必須抄題，包括選擇題。選擇題可能有多個(gè)答案。一、如果要求影院內(nèi)最后一排觀眾聽到來自銀幕的聲音和畫面的時(shí)間差不大于100ms，那么觀眾廳的最大長(zhǎng)度應(yīng)不超過多少？二、聲音的物理計(jì)量中采用"級(jí)"的概念，為什么？三、試證明在自由場(chǎng)中，Lp=Lw-20lgr-11。式中，Lw為聲源的聲功率級(jí)，Lp為距聲源r米處的聲壓級(jí)。四、要求距廣場(chǎng)上揚(yáng)聲器40m遠(yuǎn)處的直達(dá)聲聲壓級(jí)不小于80dB，如把揚(yáng)聲器看作是點(diǎn)聲源，它的聲功率至少為多少？聲功率級(jí)是多少？五、下列純音相當(dāng)于多少方？頻率1000Hz2000Hz5000Hz100Hz50Hz聲壓級(jí)40dB30dB60dB80dB67dB六、一廠房測(cè)得機(jī)械噪聲聲壓級(jí)為94dB,關(guān)掉機(jī)器，聲壓級(jí)為88dB，求機(jī)器實(shí)際的聲壓級(jí)。七、70dB+70dB+70dB+70dB=?八、請(qǐng)寫出Lp1+Lp2+...Lpn的聲壓級(jí)計(jì)算公式。九、人耳聽覺最重要的部分為：A、20~20KHzB、100~4000HzC、因人而異，主要在50Hz左右D、因人而異，主要在1000Hz左右十、以下說法正確的有：A、0oC時(shí)，鋼、水、空氣中的聲速約5000m/s、1450m/s、331m/s。B、0oC時(shí)，鋼、水、空氣中的聲速約2000m/s、1450m/s、340m/s。C、氣壓不變，溫度升高時(shí)，空氣中聲速變小。十一、公路邊一座高層建筑，以下判斷正確的是：A、1層噪聲最大，10層、17層要小很多，甚至聽不見。B、1層噪聲最大，10層、17層要小一些，但小得不多。C、1層、10層、17層噪聲大小完全一樣。十二、以下說法正確的有：A、1/3倍頻程和倍頻程的頻譜可以相互轉(zhuǎn)化。B、1/3倍頻程的頻譜可以向倍頻程的頻譜轉(zhuǎn)化。C、倍頻程的頻譜可以向1/3倍頻程的頻譜轉(zhuǎn)化。D、得到了聲音的頻譜，可以得到其A聲級(jí)。十三、以下說明正確的有：A、聲級(jí)計(jì)計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)的作用是先將聲音濾波，再測(cè)量濾波后的聲壓級(jí)。B、在相同的聲源和測(cè)點(diǎn)處，A聲級(jí)與L聲級(jí)之間總相差3dB。C、聲壓級(jí)大時(shí)聽起來不一定響。D、一般情況下，聽起來響的聲音A聲級(jí)大。十四、使用聲級(jí)計(jì)的A檔、線形（L檔）、2K濾波檔分別測(cè)量1K的純音得到Lp(A)、Lp(L)、Lp(2K)，有：A、Lp(A)=0dBB、Lp(A)=Lp(2K)C、Lp(L)>Lp(2K)D、Lp(A)>Lp(2K)第三講室內(nèi)聲學(xué)3.1聲音在室外與室內(nèi)的傳播3.1.1聲波在室外空曠地帶的傳播規(guī)律隨與聲源距離的增加，聲能發(fā)生衰減。對(duì)于點(diǎn)聲源，有：距離增加一倍，聲壓級(jí)減少6dB。對(duì)于存在地面反射的情況，有：3.1.2聲波在室內(nèi)封閉空間的傳播與室外情況很不同。形成“復(fù)雜聲場(chǎng)”。1、距聲源同樣的距離，室內(nèi)比室外響些。2、室內(nèi)聲源停止發(fā)聲后，聲音不會(huì)馬上消失，會(huì)有一個(gè)交混回響的過程，一般時(shí)間較短?？鋸垼骸袄@梁三日，不絕于耳”3、當(dāng)房間較大，而且表面形狀變化復(fù)雜，會(huì)形成回聲和聲場(chǎng)分布不均，有時(shí)出現(xiàn)聲聚焦、駐波等。以上現(xiàn)象源于：封閉空間內(nèi)各個(gè)界面使聲波被反射或散射。3.1.3建筑聲學(xué)在室內(nèi)聲學(xué)中，可以用幾何聲學(xué)、統(tǒng)計(jì)聲學(xué)和波動(dòng)聲學(xué)的理論加以分析。但對(duì)于建筑師來講，可以少些關(guān)心復(fù)雜的理論分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，重要的是在于弄清楚一些聲學(xué)基本原理，掌握一些必要的解決實(shí)際問題的方法和計(jì)算公式，特別是弄清楚物理意義。3.2聲波在室內(nèi)的反射與幾何聲學(xué)3.2.1反射界面的平均吸聲系數(shù)混響室界面全反射，聲能在聲音停止后，無限時(shí)間存在。普通廳堂房間等界面部分反射，聲能在聲音停止后，經(jīng)過多次反射吸收，能量逐漸下降。消聲室界面全吸收，聲能在聲音停止后，完全沒有任何反射吸收，在接觸界面后，聲能立即消失。3.2.2聲音在房間內(nèi)的反射3.2.3室內(nèi)聲音反射的幾種情況室內(nèi)聲學(xué)中，常利用幾何作圖的方法，主要研究一次或二次反射聲分布情況。在使用幾何聲學(xué)方法時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)條件：1）只考慮能量關(guān)系。2）聲波所遇到的反射界面、障礙物尺寸應(yīng)比聲音的波長(zhǎng)大得多。3.2.4室內(nèi)聲音的增長(zhǎng)、穩(wěn)態(tài)和衰減從能量的角度，我們考慮在室內(nèi)聲源開始發(fā)聲、持續(xù)發(fā)生、停止等情況下聲音形成和消失的過程。3.3混響時(shí)間

ReverberationTime(RT)3.3.1什么是混響時(shí)間？室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源突然停止發(fā)聲，室內(nèi)聲壓級(jí)將按線性規(guī)律衰減。衰減60dB所經(jīng)歷的時(shí)間叫混響時(shí)間T60，單位S。實(shí)際的混響衰減曲線。

由于衰減量程及本底噪聲的干擾，造成很難在60dB內(nèi)都有良好的衰減曲線，因此有時(shí)取T30或T20代替T60。3.3.2賽賓(Sabine)公式賽賓是美國物理學(xué)家，他發(fā)現(xiàn)混響時(shí)間近似與房間體積成正比，與房間總吸聲量成反比，并提出了混響時(shí)間經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式——賽賓公式。公式適用于：3.3.3伊林（Eyring)公式4m:空氣吸收系數(shù)，空氣吸收=4mV

當(dāng)頻率取>=2KHz時(shí)，一般地，4m與濕度溫度有關(guān)，

通常取相對(duì)濕度60%,溫度20oC時(shí)，4m為

2KHz——0.0094KHz——0.022

計(jì)算RT時(shí)，一般取125、250、500、1K、2K、4K六個(gè)倍頻程中心頻率

3.3.4混響時(shí)間計(jì)算的不確定性室內(nèi)條件與原公式假設(shè)條件并不完全一致。

1）室內(nèi)吸聲分布不均勻

2）室內(nèi)形狀，高寬比例過大

造成聲場(chǎng)分布不均勻，擴(kuò)散不完全計(jì)算用材料吸聲系數(shù)與實(shí)際情況有誤差

一般誤差在10%——15%計(jì)算RT的意義：

1）“控制性”地指導(dǎo)材料的選擇與布置。

2）預(yù)測(cè)建筑室內(nèi)的聲學(xué)效果

3）分析現(xiàn)有的音質(zhì)問題3.4室內(nèi)聲壓級(jí)計(jì)算

及混響半徑當(dāng)室內(nèi)聲源聲功率一定時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)，在室內(nèi)內(nèi)距離為r的某點(diǎn)聲壓級(jí)可以預(yù)計(jì)，室內(nèi)穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)的計(jì)算公式為：公式前提：1）點(diǎn)聲源

2）連續(xù)發(fā)聲

3）聲場(chǎng)分布均勻混響半徑：混響聲能密度=直達(dá)聲能密度=>混響半徑指向性因數(shù)：QQ=1,2,4,83.5房間的共振與共振頻率普遍存在的共振現(xiàn)象：暖瓶倒水、口腔發(fā)聲等等。在房間內(nèi)存在共振現(xiàn)象：簡(jiǎn)并現(xiàn)象：當(dāng)不同共振方式的共振頻率相同時(shí)，出現(xiàn)共振頻率的重疊，稱為“簡(jiǎn)并”。簡(jiǎn)并出現(xiàn)時(shí)，共振頻率的聲音被大大加強(qiáng)，形成頻率特性的失真，低頻會(huì)產(chǎn)生翁聲，或產(chǎn)生“聲染色”（coloration)防止簡(jiǎn)并現(xiàn)象的根本原則是：使共振頻率分布盡可能均勻。具體措施有：

1）選擇合適的房間尺寸、比例和形狀；

2）將房間的墻或天花做成不規(guī)則形狀；

3）將吸聲材料不規(guī)則地分布在房間的界面上。黃金比例:長(zhǎng):寬:高=1.68:1:0.68例題:有一歌舞廳,實(shí)用面積近400平方米,容積約為本6000立方米.長(zhǎng),寬,高=22,18,4米.用未穿孔的石膏板作天花板,物池上燈具懸掛架的面積為80平方米,地面為光滑的混凝土,四面墻的三面均為五層板加木筋圍成,一面有落地窗戶,要全用中厚絲絨作落地窗簾,窗簾的有效面積為實(shí)際絲絨面積的一半(考慮皺折).計(jì)算步驟如下:1.查出各種材料在1KHZ,處的吸聲系數(shù)混凝土地面0.02五層板0.09中厚絲絨(使用面積為實(shí)用面積的一半)0.75石膏板0.04燈具掛架0.52..計(jì)算房間總表面積和各種材料有效面積面積22×18=376≈400M2

層板18×4×2+22×4=232M2絲絨窗簾22×4=88M2石膏天花板