聲頻技術(shù)聲學(xué)基礎(chǔ)建筑聲學(xué)

聲頻技術(shù)聲學(xué)基礎(chǔ)建筑聲學(xué)第1頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月授課內(nèi)容廳堂擴(kuò)聲廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)擴(kuò)聲工程設(shè)計(jì)公共廣播系統(tǒng)會(huì)議系統(tǒng)聲頻技術(shù)的發(fā)展第2頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聲頻趣談“聲音”在人們的日常生活中占有重要地位悲痛時(shí)——“聲淚俱下”感情充沛動(dòng)人——“聲情并茂”交朋友不看金錢、不看外表——“聲應(yīng)氣求”（見(jiàn)《周易乾》“同聲相應(yīng)，同氣相求”）若干了壞事，則會(huì)受到人們“聲色俱厲”的批評(píng)若某人過(guò)著“聲色犬馬”的生活就會(huì)導(dǎo)致“聲名狼藉”若事情做得好，則“聲譽(yù)鵲起”、“聲威日隆”、“聲名遠(yuǎn)揚(yáng)”第3頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)聲學(xué)常識(shí)室內(nèi)聲學(xué)（roomacoustics）

廳堂擴(kuò)聲工程設(shè)計(jì)廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟擴(kuò)聲工程需求分析建筑聲學(xué)處理擴(kuò)聲工程計(jì)算第4頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲波（soundwave）聲壓(soundpressure)、有效聲壓（effectivesoundpressure）聲壓級(jí)(soundpressurelevel)（SPL）聲功率(soundpower)聲功率級(jí)（soundpowerlevel）聲強(qiáng)（soundintensity，soundenergyfluxdensity）聲強(qiáng)級(jí)（soundintensitylevel）第5頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲波（soundwave）定義：物體的機(jī)械振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播。振動(dòng)三要素：振幅＋頻率＋相位波動(dòng)四要素：頻率，振幅，相位，波長(zhǎng)(wavelength)與波速（wavevelocity）聲波的波速是多少？聲波波速公式是什么？波速公式如何得到？第6頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲波（soundwave）聲波是縱波（longitudinalwave）(Vs.transversewave)聲波總是縱波嗎？第7頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月聲壓(soundpressure)概念：聲波傳播時(shí)，空氣壓強(qiáng)變化。

變化量＝聲壓表示式：p：聲壓（Pa，即N/m2）P0：測(cè)試點(diǎn)靜止時(shí)的壓強(qiáng)P：測(cè)試點(diǎn)有聲音時(shí)壓強(qiáng)廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第8頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有效聲壓（effectivesoundpressure）T：取平均的時(shí)間間隔，在周期聲壓時(shí)，T取一個(gè)或幾個(gè)（正整數(shù)）周期；對(duì)非周期性聲壓，T應(yīng)取足夠長(zhǎng)，使間隔長(zhǎng)度的微小變化不影響測(cè)量結(jié)果。一般測(cè)量?jī)x器表示的聲壓為有效聲壓。第9頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲壓級(jí)(soundpressurelevel)基準(zhǔn)聲壓：Pr＝2×10－5Pa（0dB）

第10頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)表1：常見(jiàn)聲源的聲壓級(jí)典型聲源人耳感受聲壓（Pa）聲壓級(jí)（dB）汽錘，機(jī)場(chǎng)跑道不能忍受200140春雷，動(dòng)力工具震耳欲聾20120重型車輛，機(jī)床很響2100車間、樂(lè)隊(duì)響2×10-180大聲喊叫一般2×10-260低聲談話輕2×10-340呼吸聲微弱2×10-420

隱約2×10-50第11頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第12頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲功率(soundpower)概念：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)向外輻射的聲能。衡量聲源的發(fā)聲能力聲功率級(jí)（soundpowerlevel）基準(zhǔn)聲功率：W0＝10-12W第13頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)表2常見(jiàn)聲源的平均發(fā)聲功率聲源耳語(yǔ)交談小提琴輕聲唱大提琴女高音鋼琴管風(fēng)琴小鼓大鼓75人交響樂(lè)隊(duì)聲功率W0.01μ10~30μ0.3~17.7μ33μ0.16m1m0.413132570第14頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)聲強(qiáng)（soundintensity，soundenergyfluxdensity）概念：某一點(diǎn)的聲強(qiáng)為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)該點(diǎn)且與聲波傳播方向垂直的單位面積內(nèi)的聲能I聲強(qiáng)級(jí)（soundintensitylevel）聲強(qiáng)的上下限相差一萬(wàn)億倍，度量聲音的強(qiáng)弱不方便，同時(shí)，人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱的分辨能力不與聲強(qiáng)成正比，而是近似地與聲強(qiáng)的對(duì)數(shù)值成正比。第15頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)表達(dá)式以dB為單位。基準(zhǔn)聲強(qiáng)：I0＝10-12W/m2

（0dB）

第16頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)室內(nèi)聲學(xué)（roomacoustics）建筑聲學(xué)（architecturalacoustics）室內(nèi)聲場(chǎng)的建立描述室內(nèi)聲場(chǎng)的物理量影響室內(nèi)聲場(chǎng)的因素研究室內(nèi)聲場(chǎng)的方法生理聲學(xué)與心理聲學(xué)電聲學(xué)第17頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)建筑聲學(xué)（architecturalacoustics）室內(nèi)聲的組成第18頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)建筑聲學(xué)（architecturalacoustics）室內(nèi)聲場(chǎng)(soundfield)的建立第19頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)建筑聲學(xué)（architecturalacoustics）室內(nèi)聲場(chǎng)(soundfield)的建立，室內(nèi)聲的組成第20頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)直達(dá)聲（directsound）：聽(tīng)音處最初到達(dá)的聲波（在自由場(chǎng)（freefield）中，如果不考慮反射聲，聲強(qiáng)按照與距離的平方成反比的規(guī)律衰減。）反射聲（reflectsound）：近次反射聲（早期反射聲）：經(jīng)過(guò)幾次反射到達(dá)的聲音，反映空間中聲源、耳朵及墻壁之間的距離關(guān)系多次反射聲（混響聲（reverberationsound）：直達(dá)聲后50ms以外的多次反射聲）第21頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)聲音的干涉與衍射衍射現(xiàn)象：聞其聲不見(jiàn)其人衍射產(chǎn)生條件：物體尺寸與聲波波長(zhǎng)的關(guān)系。反饋聲（feedbacksound）：經(jīng)過(guò)反射后重新到達(dá)聲源處的聲音。聲吸收（soundabsorption）：當(dāng)聲波經(jīng)過(guò)一種介質(zhì)時(shí)，聲能被轉(zhuǎn)換為其他能量的一種現(xiàn)象。反饋聲起什么作用？第22頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)吸聲材料（soundabsorptionmaterial）多孔吸聲材料（porousabsorbingmaterial）玻璃棉、礦渣棉、木絲板等，對(duì)高頻段的吸收更有效。共振吸聲材料（resonanceabsorbingmaterial）薄板，對(duì)低頻段更為有效微穿孔板（空腔吸聲）（microperforateabsorber）：Helmholtz共振腔，窄帶吸收。

第23頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)室內(nèi)聲學(xué)（roomacoustics）建筑聲學(xué)（architecturalacoustics）室內(nèi)聲場(chǎng)的建立描述室內(nèi)聲場(chǎng)的物理量影響室內(nèi)聲場(chǎng)的因素研究室內(nèi)聲場(chǎng)的方法生理聲學(xué)與心理聲學(xué)電聲學(xué)第24頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)描述室內(nèi)聲場(chǎng)的物理量（直達(dá)）聲能密度（soundenergydensity）在某點(diǎn)，一尺度甚小于波長(zhǎng)而甚大于分子尺度的小體積中的聲能用這個(gè)體積來(lái)除所得的商

W：聲源功率。r：聽(tīng)音點(diǎn)與聲源的距離。V：聲速。第25頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)混響聲能密度s：房間總表面積。α：吸聲系數(shù)（soundabsorptioncoefficient）：入射聲能被材料表面或媒質(zhì)吸收的百分?jǐn)?shù)。W：聲源功率。v：聲速。第26頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)聲能比（acousticratio）第27頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)房間常數(shù)R（roomconstant）：表征一個(gè)房間的活躍（live）程度或沉寂（dead）程度，房間常數(shù)越大，房間越沉寂。

S：房間表面積：房間平均吸聲系數(shù)第28頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)混響半徑ReverberationRadius（極限距離）:反射聲與直達(dá)聲聲能相等的地方與聲源的距離。聲能比Ks＝1第29頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)混響時(shí)間（ReverberationTime）定義：當(dāng)室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級(jí)降低60dB所經(jīng)過(guò)的時(shí)間稱為混響時(shí)間，記作T60或RT，單位是秒（s）。第30頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)計(jì)算混響時(shí)間賽賓（Sabine）/伊林（Eyring）/克納森（Knudsen）公式V：房間容積，m：空氣吸收系數(shù)利用聲能密度、平均自由程、定義，可以推導(dǎo)賽賓公式第31頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)說(shuō)明推導(dǎo)公式的條件：首先，室內(nèi)的聲音是充分?jǐn)U散的，即室內(nèi)任一點(diǎn)的聲音強(qiáng)度一樣，而且在任何方向上的強(qiáng)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，即吸收均勻當(dāng)1時(shí)，T60

0，符合實(shí)際情況當(dāng)<<1時(shí)，-ln(1-)

，修正公式與賽賓公式一致第32頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)公式適用條件在室內(nèi)總吸聲量較小、混響時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，根據(jù)賽賓公式算出的數(shù)值與實(shí)測(cè)值相當(dāng)一致。在室內(nèi)總吸聲量較大、混響時(shí)間較短的情況下，計(jì)算值比實(shí)測(cè)值要長(zhǎng)。在?→1，即聲能幾乎被全部聽(tīng)收的情況下，混響時(shí)間應(yīng)當(dāng)趨近于0，而根據(jù)賽賓公式，此時(shí)T60并不趨近于0，與實(shí)際不符。在室內(nèi)表面平均吸聲系數(shù)較小(?<

0.2)時(shí),用賽賓公式與用修正公式可以得到相近的結(jié)果,在室內(nèi)表面的平均吸聲系數(shù)較大(?>0.2)時(shí),只能用修正后的公式計(jì)算室內(nèi)的混響時(shí)間。第33頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)混響時(shí)間是目前建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)中能定量估算的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，直接影響廳堂音質(zhì)的效果。在計(jì)算混響時(shí)間時(shí)，通常要計(jì)算125、250、500、1000、2000和4000Hz六個(gè)頻率的值。對(duì)于錄音室和播音室有時(shí)還應(yīng)追加63Hz和8000Hz的混響時(shí)間。第34頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)聲源指向性因數(shù)特定方向的平方聲壓所有方向平均的平方聲壓Q＝1，2，4，8第35頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)室內(nèi)穩(wěn)態(tài)聲壓級(jí)Lp ——室內(nèi)某點(diǎn)距聲源為r的聲壓級(jí)（dB）Lw ——聲源功率級(jí)(dB),W0＝？Q ——聲源指向性因數(shù)r ——座位與聲源的距離

——直達(dá)聲

——反射聲第36頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)其他描述室內(nèi)聲場(chǎng)的參量早期衰減時(shí)間（EarlyDelayTime）或早期混響時(shí)間（EarlyReverbTime）重心時(shí)間(PointofGravityTime)明晰度(Clarity)房間響應(yīng)（RoomResponse）側(cè)向效率（LateralEfficiency）側(cè)向能量因子（LateralEnergyFactor）雙耳聽(tīng)覺(jué)互相關(guān)（IntramuralCross－correlation）

第37頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)室內(nèi)聲學(xué)（roomacoustics）建筑聲學(xué)（architecturalacoustics）室內(nèi)聲場(chǎng)的建立描述室內(nèi)聲場(chǎng)的物理量影響室內(nèi)聲場(chǎng)的因素研究室內(nèi)聲場(chǎng)的方法生理聲學(xué)與心理聲學(xué)電聲學(xué)第38頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)影響室內(nèi)聲場(chǎng)的因素：房間形狀——長(zhǎng)方體狀房間尺度——黃金分割比或無(wú)理數(shù)比混響時(shí)間——房間材料與布置第39頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)房間形狀：聲聚焦聲波被大凹面鏡反射后會(huì)聚于一點(diǎn)，這種現(xiàn)象叫做聲聚焦現(xiàn)象:天壇回音壁杰尼西亞的耳朵聲聚焦對(duì)擴(kuò)聲有什么影響？第40頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)房間尺度室內(nèi)簡(jiǎn)正頻率如同任何一個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)一樣，一個(gè)房間有其固有頻率，這一系列固定頻率的振動(dòng)特別容易被激發(fā)。所以，當(dāng)將一個(gè)頻率分布均勻的聲源放入房間時(shí)，在離聲源相同距離處各頻率的聲壓不會(huì)是相同的——對(duì)應(yīng)于該房間共振頻率的聲壓將會(huì)高得多。如何繪制房間共振頻譜圖？第41頁(yè)，課件共47頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月廳堂擴(kuò)聲基礎(chǔ)——室內(nèi)聲學(xué)v：聲速，

L，B，H是閉室的長(zhǎng)、寬、高，

m，n，r＝0、1、2…