5第5章室内音质设计.ppt
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1、第5章室内音质设计,序,一、教学目的 了解室内声学现象,掌握混响、回声概念。掌握混响时间的定义和计算方法。掌握驻波、房间共振、共振频率的简并现象,掌握避免简并现象的设计方法。 二、学时安排 总学时:4学时 学时分配:学生预习讲授1, 课堂讲授、讨论3,三、教学方法 1、本章开始前学生先预习,并写预习报告 2、第一堂课抽部分学生讲授预习内容, 3、课堂讨论和老师讲授。 4、基础题作业 四、声学基本知识要点 1、室内声场的构成 2、吸声系数、吸声量、平均吸声量、房间常数 概念 3、室内混响过程(声音的衰减过程),四、声学基本知识要点 1、室内声场的构成 2、吸声系数、吸声量、平均吸声量、房间常 数
2、概念 3、室内混响过程(声音的衰减过程) 4、回声现象和形成回声的条件 5、混响时间的定义和计算,影响混响时间的 因素 6、室内声压级的计算 7、房间驻波、共振及共振频率的简并 8、避免共振频率简并的方法,第1节 围蔽空间里的声学现象 1、室内声场的组成 1)直达声:从声源直接辐射到接受点的声音。 2)反射声:从不同介质反射回来的声,或是除 直射声外的所有声。 3)混响声: 声源停止后不形成回声的反射 声。,2、围护结构的声学特征量 1) 吸声系数 =1-r 频率的函数,表征各部 分对各频率的吸声性能 2) 吸声量 Ai Ai=isi i 指定部分对某频率的吸声系数 si 指定部分的面积,3)
3、平均吸声系数 4)房间常数R R=s/(1-) 或 R=A/(1-) 是声学中所定义的特殊的量,当较小时, 可定义为RA,3、室内声音的增长过程及稳态过程的建立 声源发声 声能增长 声音能量达到稳态 (需1-2秒后),特点:声能增长的快慢与稳态声能密度环境和房 间容积和室内吸声量的大小有关 1) 体积大,室内声能增长慢,到达平衡所 需时间长 2) 吸声量大,到达稳定状态所需时间短。 其稳定时,声能密度小,二、室内混响 直达声一次反射声二次反射声多次 反射声整个过程连续且逐渐衰减混响过程 三、回声 条件:1、直达声后50毫秒之后到达的反射声 2、有足够的强度,人耳能区别出是两个声 音。,直达声,
4、反射声,声源,第2节 室内声音的衰减与混响时间 1 、特点 声源停止后,室内声场逐渐被房间内表面所吸收而消 失的过程。此过程与听音的质量关系极大 。 停止发声直达声一次反射声二次反射声 多次反射声整个过程连续且逐渐衰减 是一个逐渐衰减的混响过程.,衰减的快慢与室内的总吸声量以及房间容积有关。 室内吸声量越大衰减越快,混响过程越短。 房间容积越大衰减越慢,混响过程越长。 问题:在房间内布置吸声材料能降低声能密度,它是降低反射声能密度还是直达声能密度?,2、混响时间 1)定义 声场达到稳态后声源停止发声,室内稳态声能密度自原始值衰减到其百万分之一所需时间,(或声能密度衰减60dB所需的时间) 2)
5、公式 a 赛宾公式 T60 = 0.163V/A V 房间体积 A 室内总吸声,讨论: T60短或长表达了房间声能衰减快与慢的重要特 征,是关系室内音质的第一重要指标。 2、T60V,T601/A 改变V或A可以控制室内声能衰减的快慢,表征了实用的控制手段合理的体积与装修。 3、=1,全吸声,无任何反射,此时T600,但A=S,由公式T600,表明公式在较大时,不成立,有局限性 4、实际上当 0.2时,才与实际相符。,b 伊林公式 在假定室内声场是充分均匀的情况下,每反射一次被壁面按均匀吸收一次的条件下,用统计声学的办法,推出 考虑空气吸收 4m: 空气的吸声系数,讨论: 1、1,-ln(1-
6、) T600 即全吸声 时,T60=0 当较小时,-ln(1-) 公式简化成赛宾公式,因此赛宾公式成为伊林公 式当较小时的特例。 2、T60的意义:T60直接关系到厅堂的听闻效果,是评 价厅堂音质的第一指标。 其影响与分析、设计在音质设计中讲解,3、T60设计值的评价 1) 误差值: 在计算无误,实际材料吸声系数与计算 值基本相符;严格施工的情况下,可能误差10%。 2) 误差原因 A 公式误差 a 厅堂的实际状况与公式推导条件间的区别。公式 认为,任何时刻室内声场绝对均匀 b 声源具有指向性 B 建筑材料的实际值及频率特性与计算值的误差 C 施工质量,3)、减小误差的保证措施 a 建筑材料的
7、值实际测定,按测定值计算 b 施工中进行RT测定,按进度调整,保证最后的 RT及频响 c 模型试验,对设计加以验证 d 计算机模拟。,5、室内声压级的计算 Lp = Lw + 10lg (Q/4 r2 + 4/R) Q声源的指向性因素,它与声源的方向性 和位置有关 Q=1: 无方向性声源放在房间中心时, Q=2:声源位于某一墙面的中心 时, Q = 4:声源在两个界面交线的中心时, Q = 8:声源在三个界面的交角处。 R房间常数,与房间的吸声特性有关, R = S / (1- ),Q/4 r2 直达声对声压级的贡献 4/R 混响声对声压级的贡献 当Q/4 r2 = 4/R 时 ,直达声能和混
8、响声能相等时 rc =0.14 (Q/R) 1/2 混响半径或称临界半径 当r rc 时 做吸声处理效果好;因为吸声处理只能降低混响声能。,1、波的迭加原理 特点: 1、相交后,仍保持 各自原有的特性 2、 在相交处的质点 同时参加各个波 的振动,质点的 振动是各波振动 的合振动,,第3节 波的干涉、驻波、房间共振,3、驻波 驻波形成条件: A、两个频率相同、相位相同的声源发出两 列波 B、 在同一直线上不同位置发出并相向传 播,迭加后产生驻波。 特点: (1)、波腹、波节在空间点的位置固定不变。 (2)、相邻波腹和波节之间相距入/4, 相邻波腹或波节之间相距入/2。,、房间的共振和共振频率
9、房间共振房间的声波干涉而产生驻波的现 象。 ()、轴向共振 f = n ()、斜向共振,3类驻波: 轴向波 1个n0。 切向波 2个 n0。 斜向波 3个 n0。 nx,ny,nz为不同时为0的正整数。它们的每一个组合对应一个驻波频率。,()共振频率的简并共振频率的重叠 现象。 简并将使那些与共振频率相当的声音大大加强,导致室内原有的声音失真,并使声场不均匀,应尽量避免。,20 30 40 50 60 70 Hz,7x7x7,20 30 40 50 60 70 Hz,6x7x8,20 30 40 50 60 70 Hz,6x6x9,简并将使那些与共振频率相当的声音大大加强,导致室内原有的声音失
10、真,产生所谓的声染色现象,并使声场不均匀,应尽量避免。,避免方法:、使房间三方尺寸不成简单整数比。 、表面作成不规则形状,作扩散处 理,墙面不平行。 、吸声材料不规则布置。 、如,共振现象不明显 作业:论述房间共振对音质的影响,说明避免房 间声音失真 (声染色现象)的方法。,注意:在会议室、家庭影院的设计中应特别注意避免声染色现象。,练习题 1、下面四个房间,哪个房间的音质最好(长x宽x高) (单位均为m): A 6 x 5 x 36 B 6 x 36 x 36 C 5 x 5 x 36 D 36 x 36 x 36 2、声压级相同的几个声音,哪个声音人耳的主观听闻 的响度最小? A 100H
11、z B 500Hz C 1000Hz D 2000Hz 3、下面哪种声音绕射现象最严重? A 100Hz B 500Hz C 1000Hz D 2000Hz,4、声压级为0dB的两个声音,叠加以后的声压级 为: A 没有声音 B 0dB C 3dB D 6dB 5、有一种扬声器发出声音的声压级为60dB,如果 将两只扬声器放在一起同时发声,这时的声压级 为: A 60dB B 63dB C 66dB D 120dB 、人耳对下列哪种声音不敏感 A 125Hz B 1500Hz C 1000Hz D 2000Hz 7、 形成回声的必要条件是什么?由这些条件你可 以想到哪些避免回声的设计方法?,八
12、、如果设计一个厅堂,想使该厅堂的混响时间 控制的比较短,可以采取哪些设计措施? 九、如果一机器在房间发出很大噪音,其工作人 员就在机器旁工作,那么在房间的周墙和屋 顶布置吸声材料,对于减小机器噪音对工作 人员的危害作用大吗?为什么? 十、要增大声源的指向性?可采取什么有效措 施?,一、教学目的 掌握音质评价标准,掌握厅堂音质体型设计原则和方法,掌握混响时间设计方法。了解不同类型各类厅堂的音质设计特点。 二、学时安排 总学时:6学时 学时分配:学生预习讲授1, 课堂讲授、讨论3, 演示实验1。,第3节 厅 堂 音 质 设 计,三、教学方法 1、先预习并写出预习报告, 2、课堂提问、讨论和老师讲授
13、。 3、基础题作业 4、混响时间测试演示实验 四、知识要点 1、厅堂音质的主客观评价方法和指标 2、音质设计的主要内容,3、厅堂音质的体形设计 (1)、容积的确定 (2)、争取和控制前次反射声 (3)、避免音质缺陷 4、混响时间设计 (1)、最佳混响时间的确定 (2)、混响时间频率特性的确定 5、音乐厅、会议厅、体育馆等音质设计特 点,音质评价标准及音质设计内容 一、主观评价标准 1、合适的响度: 听闻最基本的要求,有足够 的响度,听众才能接受、识别信息,才能有 听的好与坏的问题。 要求:语言类6070方,音乐类 80方左右。 2、低的噪声干扰:厅堂虽有足够的响度,但有 较高的噪声将使声信息识
14、别困难。,3、无声学缺陷: 出现声学缺陷的声学建筑是失败的设 计,完全无法使用。 1)回声: 大小和时差都大到足以和直达声区别 开的反射声或由其它原因返回的声。 2)颤动回声: 一连串快速、连续可察觉的回声。回 声迫使听者注意力高度集中,但信息 仍很难识别,使人疲劳,感到厌烦, 甚至无法忍受,故回声使厅堂中最严 重的缺陷。,3)声聚焦: 部分区域响度过大,另一部分区域响度过 低,听闻吃力或根本听不清的现象。 4)声染色: 由房间共振所赋予的一种特征型音色。 4、高的清晰度 它可保证语言与音乐信息接受准确,分辨 其细节可识别,能全面的接受声信号。 1)评价 语言清晰度 音节清晰度,5、好的音色
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