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StanleyXiao @ 2005-12-31 06:09
无意中看到的，希望对大家有用
將一些隔音建材的資料整理在這裡，可以作為大家隔音的參考
牆 STC
鋼筋水泥牆 3英吋 47dB
鋼筋水泥牆6英吋 53dB
磚牆 4 1/2英吋 42dB
磚牆 9英吋 52dB
空心磚4英吋 46dB
空心磚6英吋 45dB
輕隔間4英吋間隔，兩面各半吋石膏版 32dB
同上，但內部填充兩英吋厚吸音綿 35dB
輕隔間4英吋間隔，兩面各半吋石膏版 黏貼半英吋纖維板 37dB
同上但改以雙層半英吋石膏板 40dB
地板和天花板 STC IIC(敲擊測試)
3英吋水泥 45dB 42dB
同上但加上有櫬墊的地毯 45dB 70dB
3英吋水泥地板，樓下天花
板加上一層半英吋石膏板
與防振吊筋
內填半英吋玻璃綿 56dB 51dB
同上，樓上撲以地毯 56dB 70dB
同以上，但改以5英吋水泥 51dB 46dB
同上面第二但改以5英吋水泥 51dB 70dB
門
1 3/4英吋中空門 17dB
1 3/4 實心門 20dB
同上加上氣密條 26dB
窗
1/4英吋單層玻璃 30dB
雙層玻璃，厚度1/8英吋
間隔1/4英吋 26dB
同上，厚度1/4英吋，
間隔2英吋 42dB
同上，間隔4英吋 45dB
聲音的傳導有兩種方式，一種是經由空氣(air born)，一種是經由結構本身。隔音的時候，必須這兩種都要顧到。
對空氣隔音的基本原則有兩個：一個是靠重量，一個是靠空氣層。不管用什麼方法，氣密是首要的工作，如果一個房間的開孔超過總面積的百分之十以上，其他的部分再作隔音都毫無效果可言。一個小小的開口，可能會毀掉所有的努力。氣密的部分通常出現在門窗的接縫，外開式窗戶目前都有氣密條，這種氣密條最好有兩圈以上。如果當中有任何缺口，則效果會大折扣。橫拉式的窗戶氣密比較難，在兩扇窗戶相接的地方，還有窗戶在左右和框接和的地方都必須要有膠條。並且要有加壓裝置能使窗框緊貼在膠條上。最麻煩的是上下緣，窗戶因為需要滑動，所以不能和窗框太緊貼，等到要關窗時才將他壓緊窗框，此時中間的部分較好做到，目前市面上也有很多有加壓裝置的氣密窗，但左右兩端就很少有加壓裝置的，而在兩扇窗戶相接的上下緣最容易漏氣，通常會有像活頁一樣的掃氣條，但那種的氣密性比較差。橫拉式的窗戶天生上就有這些問題，所以能採用外推式的窗戶時就不要用橫拉式的。
門的氣密性能喪失的地方通常是地板和門的接縫處，普通的門，就算是有門檻的，這個地方的縫都很大，如果這個地方的氣密性能不改善，用再厚的門也只是浪費錢。有些比較貴的真正隔音門有可以下降的密封裝置。當門開啟時它會收起來，這樣就不會妨礙開門，關上後門的下面會有一片下降到地板，這樣就可以封起來了。如果只是普通的氣密門，一定要小心檢查這個部分。
靠重量來隔音時，當然鋼筋水泥的牆壁最好啦。但是因為隔音是看能量減少了多少，因此常常和厚度的平方成正比。也就是說當厚度變成四倍時，隔音效果才增加了一倍，然後換算成ｄＢ時取對數，兩倍也不過是增加了３ｄＢ。這點大家一定要熟悉。因此拼命去增加厚度來隔音是不切實際的。通常鋼筋水泥外牆超過３０公分厚隔音效果就很好了，內牆如果是單磚牆當然會比較差，如果是單純的木板隔間，效果最差。
和鋼筋水泥比起來，玻璃的密度並不亞於水泥。因此玻璃的隔音效果很好，難在太重的玻璃門窗不好裝。普通窗戶的厚度約五公厘。如果用雙層抽真空玻璃，其實效果並不會好多少，市面上的抽真空玻璃兩片玻璃間的空隙太小，通常只有五公厘，因此效果跟直接用一片１０公厘的玻璃差不多。但是抽真空的玻璃隔熱效果會很好。當兩片玻璃間的距離加大時，隔音效果才能顯現出來。當中間相隔１５公分以上時，可以達到60dB以上。但沒有窗戶能容納這麼厚的玻璃。裝置雙層窗戶又有外推的問題，用橫拉式的又有氣密的問題。因此如果真的狠心要隔音，用雙層窗戶時乾脆就完全密封，不要開啟就好了，此時中間抽真空才比較實際。錄音室的監控玻璃窗當然都是不能開啟的，兩片玻璃最好不要平行以免產生共振最好。鵝牌隔音窗雖然兩片玻璃間隔算大，約一公分，但並沒有抽真空。隔音效果大概頂多就像大多數的隔音窗一樣，30dB左右吧。最省錢的方法就是乾脆把窗戶用多成夾板封起來。可以用木頭在窗戶上加個框，然後用蝴蝶螺絲把夾板鎖上去，不錄音時再拿下來。這樣不破壞窗戶的功能，又能提升隔音效果，又便宜，是個不錯的方法。
門的部分比窗戶還難。不是每個房間都是可裝玻璃門，如果只是普通的中空夾板門，隔音效果會比玻璃窗戶還差。不要以為在中間塞個吸音綿就可以隔音，我看過很多人這樣做。吸音綿是吸音材料，可沒什麼隔音效果。不信的人在吉他音箱前面放一片吸音綿看看就知道了。如果是中空夾板門，最好換成實心木門。如果嫌貴，不訪自己做，去買三夾板來一層一曾疊上去做厚一點，隔音效果能達到３０ｄＢ就很好了。如果還不夠，雙扇們是必須的。如果有足夠的空間，這兩扇門離的越遠效果越好。所以很多錄音室有所謂的sound lock。這樣兩扇如果相隔一公尺以上時隔音有可能達到60dB。但sound lock內不一定要有很多的吸音材料。
門窗都解決了，隔音還嫌不夠，這個時候才來想地板和牆壁的問題。牆壁和地板本身只要建材不太差，至少可以達到４０ｄＢ以上，但如果是結構傳音，也就是本身的震動，那可以傳的很遠，防止震動，整個房間就要建在一個浮動的地板上才行，也就是在原本的地板上再建一層，新的一層和原來的地板間要用防振的裝置隔開，然後牆壁再建在這個地板上，這需要木工的專業，不是我們隨便可以做到的。但如果是在地下室，地板是實心的話，浮動式地板就不太需要。
如果牆壁要加強隔音，標準的做法是用角木先作一個垂直框，但注意不要將角木直接釘在牆上，可以先在地板上離牆約六吋以上，沿著牆釘一條角木，然後其他的角木再豎在上面，每兩呎釘一根。框做好了以後，在兩個框之間舖上玻璃纖維綿。如果空間夠大，舖個四吋厚最好，但絕對不要舖滿，要預留一半以上的空氣層，也就是說新的牆和舊的牆之間只能舖一半厚度的玻璃纖維綿。這樣在兩個夾牆間的空氣加上玻璃纖維吸音的效果才能有很好的隔音效果。舖好了以後再用所謂彈性條，就是一種金屬做的長條，截面好像ｚ字型，水平的釘在角木框上。然後用石膏版夾著軟木板，或者所謂的遮音片等等，釘在彈性條上，因為角木和石膏版分別釘在彈性條的ｚ字兩邊，所以有避振的效果。彈性條在台灣那裡有賣我還在查，如果買不到，就用角木代替了。最後外面的石膏板上再看要些什麼吸音或裝飾的東西。這樣做的好的話，也可以達到６０ｄＢ以上的效果。空氣層越厚，效果越好。
講到吸音，大家就會想到吸音綿和地毯，但那是錯誤又錯誤的用法，因為那些東西只能吸高音，對低音一點幫助也沒有，吸的太多，聲音聽起來變的乾扁扁，悶悶的非常難聽，還不如不吸。在了解吸音的原理之前，先要想想我們為什麼要吸音？還有什麼叫做殘響和ｓslap back echo，駐波等。
駐波是聲音在幾個牆面間反射，自己和自己的反射波產生增強的結果。增強的頻率跟幾面牆間的距離有關係。最重要的是，他只會加強某些頻率，使得音樂到這些頻率時變得超大聲，而其他頻率就很小聲。這種不平衡的現象對低音尤其顯著，非常討厭，很難消除。這方面我放到擴散的部分來討論。
slap back echo是指的聲波在對面平行的兩面牆間反射，產生很明顯的回聲，也就是快速的重複原音。有點像ｄｅｌａｙ的效果。在空曠的房間這種現象很明顯。對音響室或錄音都很討厭。要消除這種現象，將牆壁蓋成不平行就可以改善很多，錄音室就是這樣做的。但我們老百姓沒辦法做到時，放些家具，來打破聲音所走的路徑，情況可以輕易改善。這也是為什麼把家具放到原本空曠的房間時，ｅｃｈｏ幾乎馬上就消除的原因。所以這不是大問題。但對業餘的錄音室，有限的空間要放樂器，沒辦法堆積太多的家具，這個現象也不得不特別處理一下。
殘響是錄音師的最愛，錄音室裡一定有動則十幾萬的殘響裝置，現在有了電腦錄音，內建效果器也絕對不會少了殘響。但現代分軌錄音希望在錄進去以後再加殘響，而不是錄的時候就把殘響也錄進去，萬一混音時發現各軌的殘響太多，或太少，或太強太弱都不能改了。因此必須把錄音室的殘響降低，依音樂的性質，對錄音室殘響時間的要求也不一樣，搖滾樂的殘響時間以０．６秒到０．３秒算常見。因此吸音最主要在降低錄音室的殘響。監聽室或者混音室因為要聽清楚監聽喇叭出來的聲音，而且是近場聲音，希望周圍房間對他的影響越小越好，所以殘響也要求到極低，０．３秒不會算太低。
如果是音樂廳或著視聽室，殘響需要長一點，而房間越大，殘響也應該越長。在這裡列出一些值作參考。
房間體積（立方英尺） 最長（空房間） 最短（坐滿人）
１０００ ０．７５ ０．３
２０００ １ ０．５
１２０００ １．５ ０．７５
２７０００ １．７ ０．８
１２５０００ ２．５ １．２５
２０００００ ２．７ １．４
３５００００ ３．２ １．６
５０００００ ３．５ １．７
１００００００ ３．７ ２
不管殘響多少，一定要對所有的頻率都一致，如果對１ｋ的殘響是０．３秒，但對１００Ｈｚ的聲音殘顯變成１秒，那這個房間就問題大了。你怎麼錄低音怎麼大聲，或者混音總覺得低音太強，然後就拼命降低低音，結果混出來的音樂完全沒有低音。這樣降低殘響不如不降還好。
因此在處理一個房間的殘響時，一定要先預定目標是多少秒，然後決定用什麼吸音材質，針對不同頻率的吸音效果多好，用多少才能達到目標都是事前必須估計的。這聽起來好像很複雜，但其實一點簡單的計算，沒什麼大不了。只要大家耐心看下去，很快就會學會。
研究建築聲學的開山老祖師，Sabin早在十九世紀末就提出他以簡單的馬錶所測出的殘響公式:
T=0.049 * V/ aS
其中T就是殘響時間，V是房間的體積，以立方呎為單位，S是牆壁的面積，以平方呎為單位，a是牆壁的吸音係數，以Sabin為單位，當初沙賓以打開的窗戶的吸音係數當作是１，現在我們都沿用這種習慣。
如果牆壁使用的材料不只一種，那總沙賓值可以由
aS=a1S1+a2S2+a3S3+......
來求得。
因此，只要我們知道想要的殘響時間，帶入公式，就可以知道所需的吸音材質的總面積是多少。後面會列一些普通的吸音材質的ａ值。
台灣最常見的牆壁當然都是磚牆，地面大都是瓷磚，少數木頭地板。如果加了地毯，當然也會影響，還有玻璃門窗的係數又不一樣。他們的ａ值如下：
１２５ ２５０ ５００ １ｋ ２ｋ ４ｋ
水泥牆（地板） 0.01 0.01 0.015 0.02 0.02 0.02
木頭地板 0.15 0.11 0.10 0.07 0.06 0.07
厚玻璃門 0.18 0.06 0.04 0.03 0.02 0.02
玻璃窗 0.35 0.25 0.18 0.12 0.07 0.04
厚地毯 0.02 0.06 0.14 0.37 0.60 0.65
地毯加墊子 0.08 0.27 0.39 0.34 0.48 0.63
以我的練團室為例，如果四面都是水泥磚牆，長寬高為15，１３，８英呎。總體積為１５６０，總面積為838。帶入公式殘響時間為：
ｔ＝ （０．０４９＊１５６０／838）／ａ＝０．0912／ａ
如果ａ用平均０．0１５來算的話，得到的平均殘響時間為 6秒，顯然對任何音樂或著交談都太長了。
如果舖上厚地毯，因為只有地板上能舖，所以唯一改變的是Sa
Ｓａ＝（８＊１３＋８＊１３＋８＊１５＋８＊１５＋１３＊１５）＊．０１５＋１３＊１５＊ａ
＝９．６４５＋１９５＊ａ
在不同的頻率，分別帶入ａ值
得到 １２５ ２５０ ５００ １ｋ ２ｋ ４ｋ
Ｓａ＝ 13.565 21.345 36.945 81.795 126.645 136.395
代入公式
殘響變成 5.6 3.58 2.07 0.93 0.60 0.56
很顯然的，低音的殘響幾乎沒變，可是1k以上已經接近錄音室的值了。這種亂使用地毯或吸音棉的結果，讓聲音變的只有低音，不是糊成一團，就是乾的可以，根本不能聽。
那問題是，我們要怎麼辦呢？
在How to build a small budget studio from scratch這本書裏有很好的建議。根據Owens Corning公司所生產的玻璃纖維棉的吸音數據規格，4英吋的玻璃綿的吸音係數幾乎可以低到125Hz都維持在0.99，不過玻璃纖維的密度要每立方英尺３磅重，換算成公制就是每立方公尺４８公斤，也就是４８Ｋ。
做法很簡單，用夾板或任何木材作一個深六英吋的框，在框的前方四吋深的地方填入玻璃綿，玻璃綿通常是兩吋厚，所以要舖兩層，為了將玻璃綿固定在前面，可以用金屬網，紗窗網，或著像我，為了省錢，用普通購物的繩子交錯釘在木框上。這樣在木框後面可以留一曾兩吋的空氣層，可以增加低音的吸音效果。
因為玻璃綿摸了會癢，吸進肺裏對身體也不好，所以前面一定要用布封起來，大家可以用有彈性的布，但我為了省錢，就買不織布，在永樂市場買一碼３０塊，還好。至於木框的背面可以用兩分夾板封起來，或者任何可以用的板子。
我會作成木框是因為這樣可以抬來抬去，經來換練團室時可以帶著走。如果大家有自己的房間，也可以直接作在牆壁上。如果對木工實在沒興趣的懶人，也可以去買便宜的書架，前面塞玻璃綿，在後面留一層空氣層也可以。這樣只要花書架和布的錢，我找的到最便宜的書架在特力屋，一個２３８塊，一呎半寬，四呎高，可以算算要買幾個才夠。
低音通常是最難處理，但不是不可能。只是光用玻璃綿是沒辦法的，必須要使用所謂的黑慕和茲（Helmhotz)共振的方法，也就是如果有一個盒子，具有特定的開口和體積，則會對某些頻率產生共振，這時如果在盒子裏填充吸音材料，可以對這個頻率附近的聲音產生很強的吸收。
它的公式之一是
ｆ＝２００ ＊ｓｑｒｔ[ １００ｐ／Ｄ（ｔ＋０．８ｄ）]
式中ｓｑｒｔ是根號，ｐ是面板開口面積和面板面積的比值。Ｄ是面板後面箱子的深度，ｔ是面板的厚度。ｄ是開孔的直徑。都是以英吋為單位。
利用這個公式，我們可以向前面一樣作一個深六吋的框，然後在前面填入兩英吋後的玻璃綿。面板如果用二分（５公厘）夾板作，則在上面每間隔兩英吋用５公厘的鑽頭鑽一個洞，就可以達到在１２５Ｈｚ左右吸音的效果了。當然不要忘了背面也要用夾板封死，才有可能產生共振。
前面這兩個例子，我都在著手實驗了，做好了會在實戰篇詳細說明的。
下面是我是著作一個關頻吸音箱的例子。
房間裡的音場最麻煩的就是駐波，實在很難消除。像第一反射音（ｓｌａｐ ｂａｃｋ）可以在反射點裝吸音裝置，殘響可以用吸音牆改善，但駐波是讓整個房間頻率響應不平均的大殺手。當房間夠大時，駐波的頻率間隔比較小，平均起來就比較好，房間太小，再加上殘響太大時，駐波的間隔很大，因此音場忽大忽小的現象就很明顯。
駐波產生的原因是聲音在兩面牆（主軸）或者四面（切線）及六面（橢球）牆間來回反射，自己和自己的反射波碰在一起，而產生增強或減弱的效果，最後的波動變成在原地振動，不會移動的波，所以叫做駐波。形成駐波以後有些點會完全沒有聲音，而有些點（或線，或面）卻相反的會變的很大聲，沒有聲音的地方就叫做節點（節線或節面）。在一個特定的房間裏，並不是所有的頻率都能產生駐波，只有特定的頻率才會，這些頻率的波長和房間的長寬高息息相關。
如果一個長方體的房間的長寬高分別為ａ，ｂ，ｃ的話，所產生的駐波頻率可以用下面這個公式找出：
F=(V/2)SQRT(L^2/a^2+m^2/b^2+n^2/c^2)
其中V是音速，l,m,n是正整數。
其中ｌ，ｍ，ｎ 三個變數中如果有兩個是零，這就叫做主軸式，因為他牽涉到兩面牆而已，可以想像聲波在相對的兩面牆間反射而形成駐波。以我的練團室為例，高８呎，聲波波速以每秒１１３５（２５Ｃ）英尺來算的話，能形成駐波的頻率有
ｃ＝８，ｌ，ｍ＝０
ｎ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８
ｆ 71 142 213 284 355 426 497 568
如果 其中只有一個是零，就叫做切線式，這時聲波在四面牆來回反射行程駐波，就好像撞球的四顆星一樣，此時的駐波頻率如果以我練團室的長跟寬來做例子，變成;
a=15, b=13, n=0
l=1
m 1 2 3 4 5 6 7
計算機沒電了，這裡先讓讀者自己去算算好了。
這樣算出來一個房間的駐波頻率以後，會發現到高頻時，不同頻率之間的間隔越來越小，因此整個房間的頻率響應就會比較平，只有在低頻的部分，因為會產生駐波的頻率間隔大，所以造成聲音呼大呼小的現象，這時就必須特別處理。這種需要處理的頻率上限，叫做截止頻率。公式是：
ｆ＝20000sqrt(T/V)
其中ｆ就是截止頻率，ｓｑｒｔ是根號，Ｔ是房間的殘響時間，Ｖ是房間體積，以立方英尺作單位。從公式可以看出，當房間的殘響越小，體積越大時，需要處理的駐波頻率就越低，這樣需要處理的頻率範圍就越小，越好處理。
至於駐波到底要怎麼處理呢？一種是用黑幕荷茲共振腔來吸收掉會產生駐波的頻率，但當駐波頻率很多時，吸收掉的頻率範圍就不得不大，這樣連不會形成駐波的頻率也吸收掉了，整個房間的低頻響應還是不會平，只是變小了而已。真正對付駐波的方法，現代以擴散為最重要。
產生駐波的原因是因為聲波在兩面牆，或多面牆間來回反射的關係。如果能讓反射波向四面八方擴散，就不會跟自己產生干涉，就算有也很少，這樣聲波就可以充滿整個房間，而不是只有在幾個點特別大聲。這種經過擴散所產生的均勻音場，是所有音響迷夢寐以求的。那要如何擴散呢？
基本上有兩種擴散方式，一種是用圓柱型的牆面，一種是用擴散箱（板）。
圓柱型的牆面就是在牆面上做很多接近半圓的的柱子，當聲波碰到這些柱子時，就會向圓柱的垂直方向散開，但他有效的擴散頻率範圍跟他的半徑有關係。因此要擴散低頻，需要很大的柱子。台灣某些建材公司，像一澤有出這種的擴散圓柱建材，有些音響公司也有進口類似的產品，但我們可以自己做，就是在牆上按照要做的圓柱寬度釘上角木，然後用兩分或一分的夾板在角木之間凹成一個圓柱壯的牆面，裡面可以塞些玻璃纖維綿，外面可以考慮貼璧布或者漆油漆裝飾。
另外一種有趣的擴散箱，因為可以般動，很受音響公司的歡迎，每次音響大展都可以看到這種產品。他的原理是如果聲波反射回來時，波的相位可以是隨機的話，整個波的前進方向就會像四面八方擴散。可是如何要讓反射波隨機呢，這也就是要讓每個反射回來的波走不同的路徑，如此要分成無線多個路徑才能真正產生所謂隨機的相位。不過好在數學家發現了用某種方法可以模擬這種隨機的路徑，就叫做二次餘數法。他就是用薄板隔成深度不同的格子，當聲波碰到格子底端反射回來時，因為每個格子的深度不一樣，所以每個反射回來的聲波相位也不同，經過用而次餘數法算出的深度，可以模擬隨機的反射相位。因此反射波就會向各方向擴散，行程駐波的機會就小了。
二次餘數的算法很簡單，首先選擇一個質數，也就是只能被自己整除的數，像１，３，５，７，１１，１３等等都是質數。我們選５為例好了。
質數選好了就去除正整數的平方，剩下除不盡的就叫做餘數。以５為例：
０的平方除以５餘數為 ０
１的平方除以５餘數為 １
２的平方除以５餘數為 ４
３的平方除以５餘數為 ４
４的平方除以５餘數為 １
５的平方除以５餘數為 ０
所以這種的深度比就是０１４４１０
而深度和能夠擴散的最長聲波半波長接近，而每個格子的寬度和擴散最小波長的４分之一接近。如此就可以設計出想要的擴散箱。
筆者自己用紙板做了兩個擴散箱，但因為面積實在太小，效果分辨不出來。 |
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楼主: 我是谁
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狗仔卡
发表于 2004-6-25 13:16
楼主
