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聲音擴散的一般原理及其對劇場音質的影響

發布時間:2014/12/12 11:08:35 

   近些年,廳堂室內音質方面的研究工作表明,混響時間并不是音質評價的****標準。大小相近,混響時間也接近的房間,音質很可能不同。因此,開展了表述房間音質的第二評價標準研究,提出了許多表述房間聲擴散量的建議。但因分析復雜、計算繁瑣,本文不便闡述,在這里只討論擴散的一般原理及其對劇場音質的影響。

 

所謂擴散,是聲音朝著許多方向不規則反射、折射和衍射的現象。擴散使室內聲場均勻。

我們可以舉個擴散的形象比喻:迪斯科舞廳的多棱鏡面反射球就是一個光擴散的良好例子。由于敷設在球面上的許多鏡片朝各個方向反射光線,而使光斑擴散到四周。

同樣,房間的各種家具也有不同的反射面,對射入房間的光線起擴散作用而使整個房間亮度分布均勻。

聲音亦如此,廳內的座椅、不平整的墻面裝飾、圓柱、挑臺立面、欄桿等等物體表面使聲音朝各個方向擴散,使聲場均勻。

理想的擴散應滿足下面三個條件:

(1) 空間各點聲能密度均勻;

(2) 在任何一點上,從各個方向傳來的聲強相同;

(3) 在各個方向傳播的聲波相位是無規律的,因而各個方向的聲能可以直接相加。

要獲得這樣一個理想的擴散聲場是不可能的,也沒有必要。因為這樣一個均勻的聲場中,聽者無從辨別聲源來自何方,失去了聲源的方位感。但如果使室內保持一定程度的聲擴散,將是我們希望的。因為它可以改善室內聲場分布,縮短前后排的聲級差,調整清晰度豐滿度的平衡,消除回聲,抑制聲反饋。總之,擴散對改善廳堂音質十分有利。

為使劇場獲得一定的聲音擴散效果,可在劇場的頂棚、側墻與后墻的表面設立不同幾何形狀的聲擴散體,如圓柱形、三角形、半球形、多面體、棱錐形等。也有制成極具藝術裝飾效果的立體浮雕圖案形式。常見的聲擴散體形狀如圖5所示,其中由于三角形和半圓柱體構造簡單,擴散效果良好而被廣泛地應用在聲學工程實踐中。這兩種擴散體的擴散效果與它的尺寸和配置有關。圖6是聲波從450角投射至擴散體中心時所測到的聲音擴散效果,可以看出圓柱體略優于三角形體,而中、高頻優于低頻。

設計與配置聲擴散體時,應注意的是 :

(1) 擴散體不能同時是吸聲體。

(2) 擴散體的材質應盡量采用比重大而具有一定剛度的材料,如混凝土、抹灰磚石體、大理石、花崗石等。

(3) 如用木材則宜采用實心硬木。如柚木、橡木、花梨木或硬木表面加貼多層組合板。而切忌用三合板、五合板等薄板制成空心體,這樣會形成對低頻的強吸收

(4) 盡可能避免用石膏澆鑄擴散體,雖然制作成本很低,但它會產生金屬聲染色,對音色不利。

(5) 擴散體各個擴散面的幾何尺寸必須足以與聲波波長相比,才有良好的擴散效果。

以上原則同樣適用于其他聽音室。

根據反射原理,一旦擴散體尺寸一定,室內聲波的擴散程度隨頻率上升而遞增。因此,在進行聲擴散設計時,應注意采用大尺寸的擴散體,以增加對低音的擴散能力。


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