声学小知识

导语

本篇文章所涵盖的关键声学问题是混音、房间体型及室内噪音控制

室内声学

1）尺寸—当要求魂断响时（语言用厅堂），宜将房间体积减至最小；当要求中等或长混响（音乐用大厅），则要选择大一些的房间体积。

2）吸声—采用吸声材料来减少混响；采用反射材料或扩散材料来增加混响。

3) 低频吸收—对于有反射面而且需要语音清晰度的大房间，可以用亥姆霍兹振器，薄膜吸收身体和填充声体来增加地频吸收。

4）语言清晰度—对于大房间，宜用各扬声器间具有适当的分布式扩声系统；对于有混响的房间，则宜用墙指向行的低声级扩音系统。

5）演奏现代乐的房间中经常要使用扩声系统。当我们希望房间的自然声提供所需耳朵音质时，如果可以扩音系统设置得太高，无论怎样的建筑设计效果都会大打折扣。这些扩音系统中可以加入人工混响。因此我们建议对于大音量的现代乐演奏房间，尽可能地多做吸声处理。

案例：学校的体育馆

      学校体育馆是典型的体积较大具有坚硬反射面的室内空间。因而形成很长的混响时间，造成室内语言清晰度下降，即使不是听不懂，也很难听懂。公开演讲时，如果在加入电声系统，则语言清晰对将更加糟糕。解决这个问题的方法取决于加入吸声处理的总量。还不必须考虑美观性和耐久性的问题，因为这些会对吸声处理造成限制，当一个班级上班时，体育馆里中混响时间大约为6s，语言清晰度难以保证。徐生门产生的噪音使老师的讲话难以听见。

      装修使用吸声处理的方法来降低室内的混响时间。百分之七十的顶棚覆盖了玻璃棉被，之后再做2.5cm(1'')后木丝板罩面，处理后原顶棚的木板依然能够被看见。

这种处理也被也被用在体育馆的墙面上部，刚好置于钢梁与墙体交接处的下方，呈2.4m(8ft)高的带状。

      在此处处理中需要指出的一点是，那些安装在篮球板后面和通往室外的楼梯间侧墙上的吸音板，并不适合安装在这些地方，因为这种板子不够坚韧耐用，以至于学生和篮球很容易将其破坏。使用穿孔金属板作保护面层的玻璃板会更加适合。如果金属板的开孔尺寸合适，这种结构的板子会提供与原玻璃棉板相近的吸声效果，而且更加具有抗碰撞和破坏的能力。

房间体型

     对于任何使用场合均应该尽量避免凹表面。如果必须使用这种凹表面形式，则最好给这种表面覆盖有透声罩面的吸声材料或扩散材料。如果可能，吸声涂料可以用在穹顶上。当一个大房间需要降低混响时间应该使用吸声材料。当一个小房间需要加长混响时间则应该采用扩散材料

平面型

设计要点：反射界面会导致音质缺陷

潜在问题：回声、声场分布不均匀

解决方法：调整墙面角度，把声音反射给听众；在声程差超过30m(100ft)的墙面上使用吸声或扩散材料

平行的平面墙

设计要点：反射界面会导致音质缺陷

潜在问题：回声、颤动回声、驻波等现象

解决方法：避免平行的反射墙面，或对其中一面墙作吸声处理

凹面墙

设计要点：尽量减少反射性穹顶及其他凹形反射面

潜在问题：聚焦点和盲点

解决方法：取消穹和凹面；用吸声涂料喷涂；用吸声材料或透声材料覆盖凹面

凸面

设计要点：使声音均匀分布（扩散）

潜在问题：混响时间过长

解决方法：在房间内表面做吸声处理

案例：平面墙

      一个纯粹用来进行从管风琴到钢琴等各类音乐演奏的建筑。厅內大约有400座，基本呈矩形，大厅高15(50ft)，长(100ft))，宽17(56ft)。

       虽然这种体型可以称为“鞋盒式”设计，但依然不适合建筑的要求，为了提高声音质量，顶棚被建成有坡度的教堂风格，后墙用凸面来扩散声音，墙面呈阶梯状且有倾斜。

音乐厅的三视图

      在音乐厅内唯一永久的吸声面就是座椅区，座椅都有垫子，除此之外的表面均为反射材料，使其在室内进行管风琴演奏时最大限度地延长混响时间，地面为木地板，顶棚采用石膏板，侧墙处理一部分是在砖墙上抹灰，一部分则在间隔不规则的结构柱上铺石膏板，

观众看到的景象

      该音乐厅特点之一是混响时间可以调节，他可以通过位于侧墙及后墙的可伸缩帘幕来实现，按动一个按钮便能控制帘幕的开合，根据帘幕暴露的不同程度，室内中频混响时间的变化范围在1.7-2.4s之间

室内噪声控制

室内墙

设计要点：适合的传声损失，周边密封及防止孔洞

潜在问题：有损于私密性

解决方法：采用多层次；用柔性材料密封墙体及边缘

楼板

设计要点：适合的传声损失，周边密封及防止孔洞

潜在问题：脚步噪音，有损私密性

解决方法：采用多层次；用柔性材料密封墙体及边缘

墙的结构

设计要点：门，窗

潜在问题：有损于私密性

解决方法：采用多密封垫；多层门窗

           暖气通风空调设备

设计要点：使采暖器通风空调设备的噪声最小化

潜在问题：传入的噪声

解决方法：以最低风速设计管道尺寸；给管道系统做隔音处理；用弹性挂件及材料隔离管道和设备；在适当采用有源噪音控制；设备间安排在离重要房间尽量远的地方

管道噪音

设计要点：避免与墙的刚性连接

潜在问题：由远处传来的充水和撞击噪音

解决方法：用弹性吊件或材料隔离墙里的管道；用隔离材料包裹管道

案例：机场隔声方案

        作为机场附近的住宅和学校做隔声处理，这些住宅和学校在飞机起降时24小时平均噪音级（称为Ldn,这里提到的Ldn不是直接取24小时噪声级的平均值；它在晚10:00到7:00的这段铭感的安眠时间多加了10dBA)的附加值。或昼夜等效造音级）高于65dBA。该计划的目的是减少5-10dBA。它与飞机产生的造音水平有关，此外就要靠现在的建筑构造来实现了。

        普通的建筑一般能使外界传入室内的造音衰减20-25dBA，典型的木框架外墙结构可使外界传入的声音减至35dBA，而门窗通常可提供不大于25dBA的衰减量。因此我们把对门窗的更换作为该隔离计划的第一步。在一些实例中，人们常用一种双层墙为房屋增加隔声量，即再加一层石膏板墙，在空腔内填出一层玻璃棉并留出2.5cm(1'')空气层，

典型双面墙设计

这里提出的房间双层墙结构包括使用弹性吊件吊装的石膏板顶棚构造

典型吊顶设计图

       如果安装了中央空调，住户的窗户可以常年关闭，另一种空调选着是在墙上安装空调弯头，为了冬季保温还需要加保温盖板。

       不少机场的隔音处理实践中，未超过5000个房间做了特殊处理，并对超过1400位于机场附近的住宅和学校做了测试(包括安装前后的情况）这部分测试数据提供就降噪的平均值。

　　值得注意的一点是更换门窗能够明显对２５０Ｈｚ一下频率的声音产生影响，该计划通过更换构件，对于２５０Ｈｚ以下频率的声音收益不大。

　　典型的双悬窗和没有风雪护窗的对外窗可以对外界噪音提供２２－２７dBA的衰减。这个衰减量是在实际情况下通过对室外外声压级的真实测量值差来确定的。他通常比实验室数据低，因为与试验情况不同，实际安装不可能完全密封，也没有考虑所测量房间的吸声情况，更换窗是具有两层间隔为５ｃｍ（２＂）的双层窗，这些窗都会使噪音声降低３３－３８dBA。

典型双悬窗

　　推拉窗

　　　典型的门户外和推拉门一般可以衰减２６－２９dBA的噪音，更换门为实心且全部有密封垫，可以降低３４－３８dBA的噪声。

　　这些更换了门窗的房子与标准构造的房子相比，得到了平均为９dBA的附加降噪音。