當(dāng)兩個人邊走邊談，從室外走進建筑物內(nèi)時，人們就會感覺到，此時的相互交談聲與室外不太相同，并且會感到交談的聲音會變得響一些。這是什么原因呢？室內(nèi)聲場與沒有反射聲的自由場或室外聲場相比較，一方面由于室內(nèi)表面產(chǎn)生很多反射聲，從而使聲能逐漸增加，最后達到穩(wěn)定聲能，它比室外無反射聲的聲能提高很多，這就使室內(nèi)講話要比室外響亮。另一方面，在室內(nèi)聲源停止發(fā)聲后，室內(nèi)的聲音不會馬上消失，而是逐漸減小的�？偟膩碚f，房間對聲音的影響主要表現(xiàn)在以下四個方面：
(1)引起反射聲；
(2)改變音質(zhì)；
(3)由于簡正波的激發(fā)，增加聲能密度；
(4)使聲音在空間的分布發(fā)生變化。
在不同條件、不同要求下，對室內(nèi)聲場進行分析可采用不同的分析方法——幾何聲學(xué)、統(tǒng)計聲學(xué)、波動聲學(xué)的方法。幾何聲學(xué)的分析方法類似于幾何光學(xué)，利用聲線圖可以分析房間的特殊體形和反射面對音質(zhì)的影響。統(tǒng)計聲學(xué)的分析方法主要是在實踐中，通過大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析得出一些公式，并用這些公式來進行廳堂的音質(zhì)設(shè)計；而波動聲學(xué)的分析方法，通過聲波特性的研究，能揭示室內(nèi)聲場的本質(zhì)，雖然還不能提出指導(dǎo)音質(zhì)設(shè)計的簡單原則，但它不僅可以闡述幾何聲學(xué)方法和統(tǒng)計聲學(xué)方法適用的范圍，還可以解釋一些不滿足擴散聲場條件出現(xiàn)的聲學(xué)過程。小強家庭影院導(dǎo)購網(wǎng)m.vxru.cn
2、室內(nèi)幾何聲學(xué)分析方法
當(dāng)聲波的頻率較高，即聲波的波長小于房間中反射面的尺度時，可以用幾何光學(xué)中光線的概念把聲波的傳播看作沿聲線傳播的聲能，而忽略聲波的波動性能，這是幾何聲學(xué)的方法。幾何聲學(xué)的方法在研究房間內(nèi)各個反射面的作用時是非常有效的，還可以檢查房間內(nèi)是否有聲聚焦現(xiàn)象。幾何聲學(xué)方法使用的條件是反射面或障礙物的尺寸要遠大于聲波的波長。這時聲波才能按照反射角等于入射角的幾何光學(xué)反射定律反射。
圖1 室內(nèi)聲音的傳播
圖1所示為一個矩形房間的橫剖面，當(dāng)聲源在S處發(fā)聲時，房間內(nèi)聽聲者R首先聽到的是由聲源直接傳來的聲音，即直達聲SR，然后依次聽到由聲源經(jīng)一面墻反射到達的一次反射聲SAR、 SBR，經(jīng)過兩面墻反射后到達的二次反射聲SCDR，經(jīng)三面墻反射后到達聽聲人的三次反射聲……直至多次反射聲。由于房間各表面對聲音反射時還要吸收一部分聲能，因此，反射聲隨反射次數(shù)的增多，強度將逐漸減弱。此外，反射聲到達入耳處的路程要長于直達聲，因而反射聲到達聽聲人處的時間要滯后于直達聲，反射次數(shù)越多的聲音，滯后的時間也就越長。圖2給出的是廣東會館實測得到的房間脈沖響應(yīng)波形圖，從圖中可以看出經(jīng)過墻面多次反射接收到的信號的強度減弱。
圖2 廣東會館實測脈沖響應(yīng)波形圖面
按照反射面的不同分類，常見的反射的類型主要有：平面反射、凹面反射和凸面反射。平面反射如圖3 (a)所示，聲源S發(fā)出若干條聲線入射到反射界面上，對這些不同入射點反射聲線，可在界面后面向后延長這些聲線，它們將聚集在一點，即聲像點。聲像點S′位于聲源S至界面垂線上，并且距界面的距離與聲源至界面的距離相等。對于房間內(nèi)的觀察者來說，聲源在界面上所有反射都好像是來源于這個聲像點S′。S′也稱作虛聲源。凹面反射以及凸面反射示意圖如圖3 (b)和圖3(c)所示�？梢钥闯鐾姑鎸θ肷渎暡ㄓ忻黠@的散射作用，在音質(zhì)設(shè)計中，正確地使用凸曲面，將有助于聲場的擴散均勻。小強家庭影院導(dǎo)購網(wǎng)m.vxru.cn
圖3 反射類型
而凹反射的特點是使聲音會聚于某一區(qū)域或出現(xiàn)聲聚焦點，從而造成聲場分布的不均勻，在音質(zhì)設(shè)計中應(yīng)注意防止。
需要注意的是，對于低頻聲(63 Hz～125 Hz) ，波長為5.4 m—2.7 m。在一個各個表面尺寸均小于聲波波長的小房間內(nèi)，幾何反射定律將不適用。此外，當(dāng)聲波在大房間內(nèi)遇到小尺度的障礙物，或尺寸較小的反射板時，將產(chǎn)生彎曲，即形成明顯的聲衍射，但不會造成明顯的擴散反射。對于中頻聲(500 Hz—1 000 Hz)，波長范圍68 cm～34 cm，當(dāng)遇到大的天花板和墻壁時，仍然遵循幾何定律。但遇到與聲波波長相近的構(gòu)件和裝修處理時，則要形成擴散反射。對于高頻聲(2000 Hz—8000 Hz)，波長范圍17 cm～4 cm，這時大部分室內(nèi)構(gòu)件將會形成明顯的聲影。此外，一般的天花板與墻面仍會遵循幾何反射定律。
本文摘編自國防工業(yè)出版社2006年10月出版的《音響師聲學(xué)基礎(chǔ)》一書，文字略有調(diào)整。
