转点正经的：HI-FI音响系统与听音环境建筑声学之间的关系

叶荣玉

转点正经的：[s:97] [s:97] [s:97]



     HI-FI音响系统与听音环境建筑声学之间的关系　

                                                                          （一）




            音响系统与建筑声学的关系音响发烧友有一个口头语“低级发烧友玩器材，高级发烧友玩房间”，充分说明了建筑声学对取得优良音质的重要性。周密考虑和正确设计室内声音的传播条件，是获得优良音质的保证。

　　房间中某一点声源发声时，声波一球面方式向四周扩散传播，声音的强度与传播距离的平方成正比减少（平方反比定律）。当声波传播到四周界面时，一部分声能被吸收，另一部分声能被反射。到达听众耳朵的声音有三部分组成；直达声、比直达声晚50MS到达的早期发射声（又称近次发射声）和比直达晚50MS以上的多次发射声（又称混响声）。
　
　三种声音的贡献分别为
　1、直达声：提供声源的方向、传递声音信息、提高声音清晰度和声压级的主要来源。 直达声（包括早期发射声）与混响声的声能比（D/R）是直接影响声音清晰度的重要参数。混响声能的衰减率与周围界面的吸声能力有关，通常用混响时间R60来表示，即声源停止发生后，室内声压级衰减60dB(1000倍)所需的时间，由于吸收材料的与声音的频率有关，因此R60太大时会使声音混浊不清，过小时会使声音感到干涩无味。

　　2、早期发射声：提高声压级和声音清晰度、增强声音的空间感。耳朵无法把它和直达声分离出来，在EASE设计软件中，可用声线法把它们分离出来。

　　3、混响声：混响声无方向性，不包含声音信息，但它使 声场分布均匀、音质丰满，可提供分辨别房间的空间特性（房间的大小）。过大的混响音会降低声音的清晰度、掩蔽直达声，超过100MS延时的混响声会形成回声，严重影响声音清晰度。

　　声学设计中的几个重要参数

　　1、吸声系数  
　　建筑声学设计中用吸声材和吸声结构来消除回声，颤动回声，声聚焦和减少混响时间等房间的声学缺陷。吸声材料吸声结构通常用吸声系数来表示。  
Eo-Er
〆=０
Eo  
　　式中：Eo-入射到吸声材料的声能： Er-被材料反射出来的声能。  
〆=1意味着声能全被吸收； 〆=0意味着声能全被反射。

　　2、临界距离DC

　　前面已提到直达声的传播衰减与传输距离的平方比成反比，离声源的距离越远，声压级越低，混响声的传播衰减不遵守平方反比定律，在理想状态下，理论上它在整个房间的声压级是相等的。图2-3黑点表示直达声，离扬声器越远，声压级越低，黑点密度越稀。空心圆点代表混响声声压级是相等的，因此空心圆点的密度到处是相等的。
  
　　临界距离DC是指在声源轴线方向上，直达声与混响声声能相等的距离，即D/R=（0dB）,临界距离在计算声音清晰度时很有用,一般来说,在D/R>-6dB区域内(即2倍临界距离),声音的清晰度是最好的。

Q-扬声器的指向性因数  
R-房间常数(即房间的吸声量)  
〆-房间的平均吸声系数  
S-房间的总吸声面积

　　3 、混响时间R60  

　　房间的混响R60与房间的容积V 表面面积S和房间的平均吸声系数有关,  
V-房间容积M3  
S-房间的总吸声面积  
房间平均吸声系数  
应使用EYING公式计算；
M为空气吸声系数，它与频率和湿度有关，1KHZ~8KHZ的M值为0.003~0.057。
  
不同混响时间R60的听觉感受:R60<0.5秒(500HZ);声音清晰,但太于(单薄),适宜于录音室。
  
R60=0.7~0.8秒（500HZ）：声音清晰、干净、适宜于电影院和会议厅。
  
R60=1.2~1.4秒（500HZ）：声音丰满、有气魄、空间感强，适用于音乐厅和剧场。

R60>2秒~3秒（500HZ）：声音混浊、语言清晰度差，声音发嗡，有回声感。

　　吸声材料与吸声结构

　　按吸声机理，常用的吸声材料与吸声结构可分为多孔吸声材料和共振吸声结构。

　　1、多孔吸声材料  

　　多孔吸声材料包括纤维材料和颗粒材料。纤维材料有：玻璃棉、超细玻璃棉、矿棉等无机纤维及其毡、板制品，棉、毛、麻等有机纤维织物。颗粒材料有膨胀珍珠岩、微孔砖板等块、板制品。

　　多孔吸声材料一般有良好的中高频吸声性能，吸声机理不是因为表面粗糙，而是因为它有大量内外连通的微小空隙气泡。多孔材料的吸声能力与其厚度，密度有关，随着厚度增加，中低频吸声系数显着增加，高频变化不大。增加材料的密度也可以提高中低频吸收系数，但比增加厚度的效果小，因此在使用同样材料时，当厚度不受限制时，宁愿采用结构密度松散的厚度大的多孔材料。

　　多孔材料背后有无空气层，对吸声性能有重要影响。其吸声性能随着空气层厚度的增加而提高。

　　帘幕也是一种很好的多孔吸声材料。就吸声效果而言，丝绒最好，平绒次之，棉麻织品再次，化纤类帘幕最差。通过调节帘幕与墙面或玻璃的间距可调节吸声效果。

　　2、共振吸声结构  

　　穿孔板吸声结构和薄板、薄膜吸声结构都可看作利用共振吸收原理的吸声结构。
  
　　穿孔板吸声结构具有较好的中频吸声特性。它由金属板、薄木板、石膏板等穿以一定密度的小孔或缝隙后固定在龙骨上，背后留有空气层而构成共振吸声系统。它可视为由许多并联的亥姆霍兹共振器组成。
  
　　共振频率可用下式计算：

式中 C——声速，34×103cm/s  
P——穿声率，即穿孔面积与总面积之比值；  
D----板厚 （CM）  
d----穿孔直径（CM）
  
　　穿孔板的吸声特性在共振频率附近有最大的吸声系数。为扩展吸声系数的频率范围，可在穿孔板后铺设多孔吸声材料及留有一定的空气隙。

　　穿孔的孔径小于1MM（穿孔率P=1%~3%）时称为微孔板，用薄金属板制成，其后面再铺设多孔吸声材料，可在较宽带内获得较好的吸声效果。做成双层微穿孔板结构，吸声性能更佳。
  
　　如果把穿孔率达到50%以上的微穿孔金属薄膜或微孔有机玻璃板直接帖在大面积装饰玻璃平面上 ，则可解决玻璃平面的强声发射问题，同时也不大影响玻璃的透光性或透明度。他的缺点是造价太高。

　　3、声波扩散体  

　　改善建筑声学特性的方法除使用吸声材料外，还经常在墙面及声波发射强烈的地方设置声波扩散体/面，使声波产生漫反射和分散室内的共振频率。改善声音的“染色”失真（即音色变调）和颤动回声。常用的声波扩散体形状如图2-12所示，图中（a）为三角形，（b）为圆弧形，（c）为MLS扩散体。三种扩散体墙面结构的效果以（c）MLS为最好（1-3-2-1-1-2-1随机序号），（a）次之，（b）最差。
  
　　4、最新的高性能防潮吸声材料  

　　室内游泳池的建声设计一直是一个老大难问题，因为常规的吸声材料都不能防潮、防水，使游泳馆的扩声系统音质难以提高。



  如何区别吸声、隔声、吸声材料、隔声材料

                        （二）

当前,噪声已成为一种主要的环境污染,建筑物的声环境问题越来越受到人们的关注和重视。选用适当的材料对建筑物进行吸声和隔声处理是建筑物噪声控制工程中最常用最基本的技术措施之一。

　　但是,由于对噪声控制的手段缺乏了解,“吸声”和“隔声”作为完全不同的概念,常常被混淆了。玻璃棉、岩矿棉一类具有良好吸声性能但隔声性能很差的材料被误称为“隔音材料”,早年一些以植物纤维为原料制成的吸声板被命名为“隔音板”并用以解决建筑物的隔声问题……。为了合理使用材料、提高建筑物噪声控制效果,对“吸声”和“隔声”这两个概念有进一步了解和明确的必要。
　　材料吸声和材料隔声的区别在于,材料的吸声着眼于声源一侧反射声能的大小,目标是反射声能要小。材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小,目标是透射声能要小。吸声材料对入射声能的衰减吸收,一般只有十分之几,因此,其吸声能力即吸声系数可以用小数表示;而隔声材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3～10-4或更小,为方便表达,其隔声量用分贝的计量方法表示。
　　这两种材料在材质上的差异是吸声材料对入射声能的反射很小,这意味着声能容易进入和透过这种材料;可以想像,这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气的,这就是典型的多孔性吸声材料,它在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构;它的结构特征是:材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔,也即具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料表面时,引起微孔中的空气振动,由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用,将相当一部分声能转化为热能,从而起吸声作用。
　　对于隔声材料,要减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的,如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔声材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙;有较大的重量。由于这类隔声材料密实,难于吸收和透过声能而反射能强,所以它的吸声性能差。
在工程上,吸声处理和隔声处理所解决的目标和侧重点不同,吸声处理所解决的目标是减弱声音在室内的反复反射,也即减弱室内的混响声,缩短混响声的延续时间即混响时间;在连续噪声的情况下,这种减弱表现为室内噪声级的降低,此点是对声源与吸声材料同处一个建筑空间而言。而对相邻房间传过来的声音,吸声材料也起吸收作用,从而相当于提高围护结构的隔声量。
　　隔声处理则着眼于隔绝噪声自声源房间向相邻房间的传播,以使相邻房间免受噪声的干扰。
　　由此可以看出,利用隔声材料或隔声构造隔绝噪声的效果比采用吸声材料的降噪效果要高得多。这说明,当一个房间内的噪声源可以被分隔时,应首先采用隔声措施;当声源无法隔开又需要降低室内噪声时才采用吸声措施。
　　但是吸声材料的特有作用更多地表现在缩短、调整室内混响时间的能力上,这是任何别的材料代替不了的。由于房间的体积与混响时间成正比的关系,体积大的建筑空间混响时间长,从而影响了室内的听闻条件,此时往往离不开吸声材料对混响时间的调节。对诸如电影院、会堂、音乐厅等大型厅堂,可按其不同听音要求,选用适当的吸声材料,结合体型调整混响时间,达到听音清晰、丰满等不同主观感觉的要求。从这点上说,吸声材料显示了它特有的重要性,所以通常说的声学材料往往指的就是吸声材料。
　　吸声和隔声有着本质上的区别,但在具体的工程应用中,它们却常常结合在一起,并发挥了综合的降噪效果。从理论上讲,加大室内的吸声量,相当于提高了分隔墙的隔声量。常见的有隔声房间、隔声罩、由板材组成的复合墙板、交通干道的隔声屏障、车间内的隔声屏、管道包扎等等。
　　吸声材料如单独使用,可以吸收和降低声源所在房间的噪声,但不能有效地隔绝来自外界的噪声。当吸声材料和隔声材料组合使用,或者将吸声材料作为隔声构造的一部分,其有利的结果,一般都表现为隔声结构隔声量的提高。
　　为了合理地选用材料,提高建筑物吸声和隔声处理的效果,首先从概念上将吸声、隔声、吸声材料、隔声材料区别开来,应当是建筑物噪声控制中首要的基本问题。
       作为传统软包吸声材料的替代者：聚酯纤维材料的吸声装饰材料，以其传统玻璃棉、岩矿棉一类材料无法比拟的有点越来越被广用户所采用，特别是一些对噪声需要特别处理的场所，如影剧院、音乐厅、演播厅、歌舞厅、录音室、监听室、音响设备测试室、会议室、洽谈室、办公室、阶梯教室、教室、家庭视听室、室内体育训练与比赛场馆、图书馆、展览馆、幼儿园、酒店、琴房、KTV包房等环境的墙面及天花等所运用。其产品甲醛释放量标准要求≤1.5㎎/1，检测结果为≤0.05㎎/1。达到国家标准GB18580-2001E1级；防火性能，符合国家标准GB8624B1级；有弹性、韧性、耐磨、抗冲击、耐撕裂、不易划破、板幅大
（1220 ×2420㎜）,在巨大的外力冲击下也绝不断裂；降噪系数大致在0.8～1.10左右,成为宽频带的高效吸声体。等等优点成为新一代吸声材料的佼佼者。










使用吸声材料和结构的常见错误　         （三）




     在进行声学装修时，由于对吸声材料的吸声机理了解不够，所以经常出现一些错误的做法，这些做法有一些是设计的错误，也有一些是施工问题，如果不纠正这些错误和解决这些问题，将会影响厅堂最终的声学效果。
    (1)    误认为表面凹凸不平就有吸声功能
    在一些早期的厅堂中经常在墙面采用水泥拉毛的装修方式，认为这种表面凹凸不平的构造对声音有吸收的作用。吸声主要有两种方式，即多孔吸声和共振吸声，多孔吸声需要材料内部有连通的孔，共振吸声需要有空腔，而类似于水泥拉毛的构造既没有内部连通的孔也没有空腔，所以基本上对声音没有吸收作用。这一点在进行声学设计时应该特别注意。
    (2)    误认为只要是软包就有良好的吸声性能
    在一些装修工程中，经常使用的构造是在基板(多为大芯板或多层板)外罩一层2～3mm厚的复合软包织物。这种装修方法施工简便，装饰效果好，所以被广泛的使用，但如果认为这种构造由于表面是软包织物所以就具有良好的吸声效果，则是错误的。因为多孔吸声材料的吸声性能与材料的厚度有着密切的关系，如果材料太薄，则不能起到有效的吸声作用。一般情况如果要达到较为理想的吸声效果，吸声材料的厚度至少要大于10mm，否则不能作为吸声构造使用。当然还可以通过在多孔材料背后设置空腔的方法加强构造的吸声作用。一般情况如果要达到较为理想的吸声效果，吸声材料的厚度至少要大于10mm，否则就不能作为吸声构造使用。当然还可以通过在多孔材料背后设置空腔的方法加强构造的吸声作用，方法是在安装斟板时应距离墙面有一定的空腔，空腔厚度应大于30mm，基板不要太厚，以五夹板或九厘板为佳，在基板上开一定面积的孔洞或缝隙。如果想要加强低频吸声作用，则可以根据本章式(4-4)来确定穿孔率，如果要加强中高频吸声效果，则需要开较大的孔，孔隙率应大于30%，孔径也应大于20mm。这种方法在不改变装修效果的基础上加强了构造的吸声作用。
     (3)    误以为只要放置了吸声材料就能有吸声效果
    在一些装修构造中将多孔吸声材料放置在夹板或石膏板等板材的后面，这种情况吸声材料是起不到吸声作用的。因为多孔性材料吸声的首要条件是声波能进入到材料的内部，而这种构造使声音被挡在吸声材料前面的板材反射回去，无法进入到材料的内部，所以不能起到吸声作用。如果前面的板材比较薄，板后的空腔比较大，可以作为薄板吸声结构。这时，如果在空腔内填充一些多孔吸声材料，可以增加结构吸声频带的宽度，但这时多孔性吸声材料只能起到辅助吸声的作用，不是主作用，其吸声效果也不能与吸声材料暴露在声场中的情况相比。
     (4)    在施工中破坏多孔材料表面或饰面材料的透声性
    如前所述，保证多孔材料吸声性能的首要条件是保证材料表面具有良好的透声性能。但在一些装修工程中，由于施工人员不了解声学要求，往往会采取一些不恰当的施工措施，破坏了材料原有的吸声效果，常见的有如下几种：
     A、在多孔性吸声材料表面刷油漆或涂料
    最常见的是用于吊顶的矿棉装饰吸声板，在有些工程中由于施工时将矿棉吸声板表面污损，为了美化，将板的表面刷涂一层油漆或涂料，这样做将板面的空洞封死，使声波无法进入到吸声材料的内部，严重地影响了材料的吸声性能。正确的方法是在安装矿棉装饰吸声板时应尽量保持板表面的清洁，在安装好后不再作处理。
    B、由于刷胶等工序破坏饰面材料的透声性
    多孔性吸声材料在实际使用中是经常需要在材料外面安装透声的饰面材料，比较典型的构造是玻璃棉板表面罩一层玻璃丝布或无纺布，外面再安装金属网或穿孔板。有时在施工时在玻璃丝布上刷胶以便将玻璃丝布、无纺布和金属网或穿孔板粘牢，也有时将构造安装好后再在金属网或穿孔板表面刮腻子刷漆，或喷刷涂料。这些做法都会破坏饰面材料的透声性能，使得声波无法接触到吸声材料，从而破坏了构造的吸声性能。正确的方法是粘接玻璃丝布或无纺布时采用点粘的方法，不要在布上大面积刷胶，而金属网或多孔板应该先刷好油漆或涂料后再安装，以保证饰面材料具有良好的透声性。
     (5)    误认为穿孔板都有良好的低频吸声性能
    穿孔板组合共振吸声构造必须有两个必要的条件，一是面板必须有一定的穿孔率，二是板后必须有一定厚度的空腔，二者缺一不可。有些工程中将穿孔板实贴在墙面或其他材料上，板后没有空腔，这种情况是起不到低频共振吸声作用的。还有的工程使用半穿孔板，使声波无法通过空洞进入空腔内，同样也起不到共振吸声的作用。另外，用于以吸收低频为主的穿孔板组合吸声构造的穿孔板的穿孔率不能太大，一般不宜大于8%，穿孔率较大的穿孔板一般作为透声的饰面材料使用，其低频共振吸声的作用较弱。




     隔音与吸音的区别


    当前,噪声已成为一种主要的环境污染,建筑物的声环境问题越来越受到人们的关注和重视。选用适当的材料对建筑物进行吸声和隔声处理是建筑物噪声控制工程中最常用最基本的技术措施之一。
     但是,由于对噪声控制的手段缺乏了解,“吸声”和“隔声”作为完全不同的概念,常常被混淆了。玻璃棉、岩矿棉一类具有良好吸声性能但隔声性能很差的材料被误称为“隔音材料”,早年一些以植物纤维为原料制成的吸声板被命名为“隔音板”并用以解决建筑物的隔声问题……。为了合理使用材料、提高建筑物噪声控制效果,对“吸声”和“隔声”这两个概念有进一步了解和明确的必要。  

      材料吸声和材料隔声的区别在于,材料的吸声着眼于声源一侧反射声能的大小,目标是反射声能要小。材料隔声着眼于入射声源另一侧的透射声能的大小,目标是透射声能要小。吸声材料对入射声能的衰减吸收,一般只有十分之几,因此,其吸声能力即吸声系数可以用小数表示;而隔声材料可使透射声能衰减到入射声能的10-3～10-4或更小,为方便表达,其隔声量用分贝的计量方法表示。  

      这两种材料在材质上的差异是吸声材料对入射声能的反射很小,这意味着声能容易进入和透过这种材料;可以想像,这种材料的材质应该是多孔、疏松和透气的,这就是典型的多孔性吸声材料,它在工艺上通常是用纤维状、颗粒状或发泡材料以形成多孔性结构;它的结构特征是:材料中具有大量的、互相贯通的、从表到里的微孔,也即具有一定的透气性。当声波入射到多孔材料表面时,引起微孔中的空气振动,由于摩擦阻力和空气的黏滞阻力以及热传导作用,将相当一部分声能转化为热能,从而起吸声作用。
      对于隔声材料,要减弱透射声能,阻挡声音的传播,就不能如同吸声材料那样多孔、疏松、透气,相反它的材质应该是重而密实的,如钢板、铅板、砖墙等一类材料。隔声材料材质的要求是密实无孔隙或缝隙;有较大的重量。由于这类隔声材料密实,难于吸收和透过声能而反射能强,所以它的吸声性能差。
        在工程上,吸声处理和隔声处理所解决的目标和侧重点不同,吸声处理所解决的目标是减弱声音在室内的反复反射,也即减弱室内的混响声,缩短混响声的延续时间即混响时间;在连续噪声的情况下,这种减弱表现为室内噪声级的降低,此点是对声源与吸声材料同处一个建筑空间而言。而对相邻房间传过来的声音,吸声材料也起吸收作用,从而相当于提高围护结构的隔声量。 隔声处理则着眼于隔绝噪声自声源房间向相邻房间的传播,以使相邻房间免受噪声的干扰。
  由此可以看出,利用隔声材料或隔声构造隔绝噪声的效果比采用吸声材料的降噪效果要高得多。这说明,当一个房间内的噪声源可以被分隔时,应首先采用隔声措施;当声源无法隔开又需要降低室内噪声时才采用吸声措施。 但是吸声材料的特有作用更多地表现在缩短、调整室内混响时间的能力上,这是任何别的材料代替不了的。由于房间的体积与混响时间成正比的关系,体积大的建筑空间混响时间长,从而影响了室内的听闻条件,此时往往离不开吸声材料对混响时间的调节。对诸如电影院、会堂、音乐厅等大型厅堂,可按其不同听音要求,选用适当的吸声材料,结合体型调整混响时间,达到听音清晰、丰满等不同主观感觉的要求。从这点上说,吸声材料显示了它特有的重要性,所以通常说的声学材料往往指的就是吸声材料。
吸声和隔声有着本质上的区别,但在具体的工程应用中,它们却常常结合在一起,并发挥了综合的降噪效果。从理论上讲,加大室内的吸声量,相当于提高了分隔墙的隔声量。常见的有隔声房间、隔声罩、由板材组成的复合墙板、交通干道的隔声屏障、车间内的隔声屏、管道包扎等等。
   吸声材料如单独使用,可以吸收和降低声源所在房间的噪声,但不能有效地隔绝来自外界的噪声。当吸声材料和隔声材料组合使用,或者将吸声材料作为隔声构造的一部分,其有利的结果,一般都表现为隔声结构隔声量的提高。
  为了合理地选用材料,提高建筑物吸声和隔声处理的效果,首先从概念上将吸声、隔声、吸声材料、隔声材料区别开来,应当是建筑物噪声控制中首要的基本问题。

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好贴！顶！[s:97]

夜迷宫之吻S

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肥肠好的帖子.....应该奖励小红花.....[s:97] [s:97] [s:97]

俺一不小心成高级的了...这两天又买了5块吸音避震神垫，现在满屋都是垫....[s:14]

叶荣玉

原帖由 夜迷宫之吻S 于 2009-4-25 14:53 发表
肥肠好的帖子.....应该奖励小红花.....[s:97] [s:97] [s:97]

俺一不小心成高级的了...这两天又买了5块吸音避震神垫，现在---是---满屋都是垫...还是电？？？.[s:14]

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夜迷宫之吻S

原帖由 叶荣玉 于 2009-4-25 16:39 发表
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汗，放电问题已经解决....每次摸机器前先摸一下墙...看来还是我身上有电[s:89]

msm69718

好 [s:20] [s:20] [s:20]