10室内声场
室内声场的组成
室内声场的组成1. 引言室内声场是指在室内环境中的声音分布和声音品质等特征。
一个好的室内声场可以提供良好的听觉享受，对于音乐会厅、剧院、会议厅、录音棚等场所尤为重要。
本文将介绍室内声场的组成，并深入探讨各种因素对室内声场的影响。
2. 室内声学基础知识在了解室内声场的组成之前，我们首先需要了解一些室内声学基础知识。
声音是通过空气中的震动传播的，而室内空间的结构、形状和材质会对声音的传播产生影响。
以下是一些基本的概念：2.1 回声回声指的是声音在空间中反射多次后形成的重复声音。
回声会导致声音混响时间增加，影响声音的清晰度和可听性。
2.2 吸声吸声是指材料吸收声波能量的能力。
吸声材料可以减少回声，提高声音的清晰度。
2.3 演化声音在室内空间中传播时会经历多次反射、漫射和衰减，这些过程被称为声场的演化。
不同的演化过程会对声音的品质产生影响。
3. 室内声场的组成室内声场的组成涉及多个因素，包括空间形状、尺寸、材料、声源位置等。
以下是各个因素的详细介绍：3.1 空间形状和尺寸空间形状和尺寸对声场的分布和反射产生显著影响。
不同的形状和尺寸会导致不同的声学效果。
例如，狭长的空间会产生严重的回声，而高大的空间则可能导致声音分散。
3.2 声学材料室内的墙壁、地板、天花板和家具等材料会影响声音的传播和吸收。
吸声材料可以减少回声，提高声音的清晰度和可听性。
常见的吸声材料包括吸声板、吸声瓷砖等。
3.3 声源位置声源的位置会对声场产生显著影响。
声源离听众越近，声音越直接、清晰，而声源离听众越远，声音则会衰减和分散。
3.4 演讲台设计在一些会议厅和讲堂等场所，演讲台的设计也是室内声场的重要组成部分。
演讲台的位置应该合理，以便演讲者的声音能够传播到整个场所，并保持清晰和高可听性。
3.5 音频系统音频系统包括扬声器、放大器和混音器等设备。
合适的音频系统可以增强声音的质量和可听性。
不同类型的场所需要使用不同类型的音频系统来满足其特定的声音需求。
室内声环境
室内声学原理
室内声环境评价
室内空间声环境的处理 室内声环境的设计
李 薇 /湖南师范大学/环艺学院/2013.11
室内声学原理
室内声环境研究的发展：
公元前，古希腊剧场利用共鸣缸和反射面以增加演出的音量等调节音响 中世纪，欧洲教堂采用大的内部空间和吸声系数低的墙面，以产生长混 响声，造成神秘的宗教气氛。 15～17世纪，欧洲修建的一些剧院，大多有环形包厢和排列至接近顶棚 的台阶式座位，同时由于听众和衣着对声能的吸收，以及建筑物内部繁 复的凹凸装饰对声音的散射作用，使混响时间适中，声场分布也比较均 匀。中国建成著名的北京天坛皇穹宇，建有直径65米的回音壁，可使微 弱的声音沿壁传播一二百米。在皇穹宇的台阶前，还有可以听到几次回 声的三音石。 18～19世纪，自然科学的发展推动了理论声学的发展。20世纪初，美国 赛宾提出了混响理论。 20世纪，由于电子管的出现和放大器的应用，开始了现代建筑声学。
声压级的叠加典型环境声压pa声压级db典型环境声压pa声压级db喷气式飞机喷气口附近喷气式飞机喷气口附近630150繁华的街道006370喷气式飞机附近200140普通说话00260锻锤铆钉操作位置63130微电机附近0006350置大型球磨机旁20120安静房间000240818型鼓风机附近63110轻声耳语00006330纺织车间2100树叶落下的沙沙声树叶落下的沙沙声0000220472型风机附近06390农村静夜000006310公共汽车内0280人耳刚能听到0000020室内声学原理5
室内声学原理
1.声音的产生和传播
在空气中，声源的振动引起空气质点间压力的变化，密集（正压）稀疏 （负压）交替变化传播开去，形成波动即声波。
2.描述声音的基本物理量
室内声场
第六章 室内声场6.1 驻波声场6.1.1 室内驻波6.1.2 简正频率的分布6.1.3 声源的影响6.1.1 室内驻波[ 返回本节目录]我们先以一种极端的边界作为讨论的开始，即假设房间的内壁是刚性的。
设房间的长、宽、高分别为 。
如果把坐标原点取在房间的一个角上，可以写出刚性壁面的边界条件为（ 6-1-1 ）这里 分可得满足上述边界条件的特解为（ 6-1-2 ）其中 ，， ，而 ，或表示成（ 6-1-3 ）由于如下关系再设 ，那么对应每一组 数值决（ 6-1-4 ）此式表明在矩形房间中存在大量的简正波。
6.1.2 简正频率的分布[ 返回本节目录 ]式 （ 6-1-3 ） 表示，我们可以将频率人表示成一个矢量形式这里 i ， j ， k 可分别表示在 z ， y ， z 方向的单位矢量，其分量为这一 fn 矢量的方向代表了相应简正波的行进方向，其大小表示该简正波的频率数值。
如果我们以 构的整（ 1 ）轴向波——与两个 n 等于零对应的驻波：x 轴向波，其行进方向与 x 轴平行 ；y 轴向被，其行进方向与 y 轴平行 ；z 轴向波，其行进方向与 z 轴平行 。
（ 2 ）切向波——与一个 n 等于零对应的驻波：yz 切向波，其行进方向与 yz 平面平行 ；xz 切向波，其行进方向与 xz 平面平行 ；xy 切向波，其行进方向与 xy 平面平行 。
（ 3 ）斜向波一一与三个 n 都不等于零对应的驻波。
要分别计算以上各类被在某一频率 f 以下，或者在某个频带 df 内的准确数目是比较困难的。
因此，需要有一近似计算公式。
我们设每一特征点占有频率空间中的边长分别为一个的矩形体积被小矩形格子体积 来目应等于这里 代表圆面积乘上厚度为 的圆。
用同样的方法可算出 xz 与 xy 切向波的平均数，于是频率低于 f 的所有切向波平均数就等于这里 代表由此可得频率低于 f 的各类波的平均总数为（ 6-1-5 ）公式 （ 6-1-5 ） 代表的是各类波的平均数，它同准确数之间自然有一偏差。
第八讲 室内声场
一般情况下混响时间是指500Hz的混响时间
混响时间的频率特性
– 对语言声，要求混响时间的频率特性在全频段保持 平坦。 – 对音乐声，低频段的混响时间稍作提升。
混响感
一．人对混响程度的主观感受单纯用混响时间来评价混 响效果是不充分的 二．听觉比
混响声声能密度 (es ) 听觉比 直达声声能密度 (ed )
4 Q 声压级为： Lp Lw 10 lg 2 R 4r
室内声场分布
室内声场的基本特征
1) 由于反射声对直达声的迭加，声压随声源距的衰 减没有象室外声场那样明显。 2) 由于声的反射，当声源停止发声后，声音会持续 一段时间，这种现象称为混响。 3) 声波在室内传播时，有可能产生回声、聚焦、蛙 鸣以及声染色等特异现象(声缺陷)。
0.8-1.0
1.4-1.6 0.4-0.6 0.3-0.4 0.8-1.0 0.7-1.0 0.3-0.4
房间常数
直达声的声能密度：
ed=W/4r2c 混响声的声能密度： e=4W/cR S R 1
R称为房间常数。它是房间吸声能力以及混响声声能密度的反映
混响半径 一．混响半径
点声源的直达声声能密度与混响声的声能密度相 等处对点声源的半径
对同一声源，声源距增加时，混响感随之增加
混响时间的特点
一．T60与房间内的结构和材料有关
二．T60与房间内的声源声功率无关
三．T60与声源的频率有关 四．T60长，声音丰满、湿润、虚无缥缈 五．T60短，声音清晰、干涩
最佳混响时间
1. 最佳混响时间是对大量音质效果评价认为较好的各 种用途的厅堂，如音乐厅、歌剧院、电影院、报告 厅、会议室、录音室、演播室等实测的500Hz和 1000Hz满场（指实际使用状态，如座椅坐有观众） 混响时间进行统计分析，从而得到的混响时间称为 最佳混响时间。 用途、体积 、频率、声道数
3室内声场与音质
4-2中的“1”，即为X向驻波），还可以发生在X-Y、X-Z或Y-Z 三个平面内（如图4-2中的“2”），也可以发生在空间的其它 方向（如图4-2中“3”）。“l”称为轴向驻波，“2”称为切向 驻波，“3”称为斜向驻波。
一、室内声场的基本特征
室内声能密度从0到稳定值4W/cA的过程称为室内声场 的建立与稳定过程。
室内声能密度从稳定值4W/cA逐渐衰减为0的过程称为 室内声场的衰减过程。
图4-3描述了上述室内声场的这种建立、稳定和衰减过 程。图中，a、b、c三条曲线分别表示大小、形状相同 ，但室内界面吸声量不同的三个房间的上述过程。其 中曲线a所表示的房间吸声量最小，而曲线c所表示的房 间吸声量最大。
第一节 室内声场
二、室内声场分布
概念：室内声场分布，是指固定而稳定的声源发声后，其 声能密度也在室内空间的分布。
（一）房间常数 R
房间常数是房间吸声能力以及混响声声能密度的反映
根据相关原理可导出右图公式： e 4W
c( S ) 1
式中，e为声能密度，W为声功率，
设 R S ，上式即为e 4W
（三）最佳混响时间
1.最佳混响时间概念：对于不同用途的的声室，不同的 音质设汁，应有不同容积的室空间。在此容积下，有 某一段混响时间范围，其间声效果最好。最佳混响时 间通常取500~1000Hz作为标准。
图4-9为录音室和演播室的推荐容积和混响时间； 录音室：35~120m3；混响时间0.15~0.4s； 音乐演播室：250~10000m3；混响时间0.9~1.5s。
第一节 室内声场
二、混响和混响时间
（二）混响时间的计算 通常，在声场均匀分布的封闭室内的混响时间可用著名 的赛宾(W.C.Sabine)公式进行工程估算 ：
建筑物理(声学复习)
第10章 建筑声学基本知识1. 声音的基本性质①声波的绕射当声波在传播途径中遇到障板时，不再是直线传播，而是绕到障板的背后改变原来的传播方向，在它的背后继续传播的现象。
②声波的反射当声波在传播过程中遇到一块尺寸比波长大得多的障板时，声波将被反射。
③声波的散射(衍射）当声波传播过程中遇到障碍物的起伏尺寸与波长大小接近或更小时，将不会形成定向反射，而是声能散播在空间中，这种现象称为散射，或衍射. ④声波的折射像光通过棱镜会弯曲，介质条件发生某些改变时，虽不足以引起反射，但声速发生了变化，声波传播方向会改变。
这种由声速引起的声传播方向改变称之为折射.白天向下弯曲 夜晚向上弯曲 顺风向下弯曲 逆风向上弯曲 ⑤声波的透射与吸收当声波入射到建筑构件（如顶棚，墙）时，声能的一部分被反射，一部分透过构件，还有一部分由于构件的振动或声音在其内部传播时介质的摩擦或热传导而被损耗（吸收)。
根据能量守恒定理:0E E E E γατ=++0E --单位时间入射到建筑构件上总声能；E γ——构件反射的声能; E α——构件吸收的声能； E τ-—透过构件的声能。
透射系数0/E E ττ=； 反射系数0/E E γγ=;实际构件的吸收只是E α，但从入射波和反射波所在空间考虑问题，常常定义吸声系数为：11E E E E E γαταγ+=-=-=⑥波的干涉和驻波1.波的干涉：当具有相同频率、相同相位的两个波源所发出的波相遇叠加时,在波重叠的区域内某些点处,振动始终彼此加强、而在另一些位置，振动始终互相削弱或抵消的现象。
2。
驻波：两列同频率的波在同一直线上相向传播时，可形成驻波.2.声音的计量①声功率指声源在单位时间内向外辐射的声能。
符号W . 单位：瓦(W)或微瓦（μW). ②声强定义1：是指在单位时间内，改点处垂直于声波传播方向的单位面积上所通过的声能。
定义2：在声波传播过程中单位面积波阵面上通过的声功率。
符号：I ，单位：W/m 2dWI dS=意义:声强描述了声能在空间的分布；衡量声波在传播过程中声音强弱的物理量。
建筑声学-11室内声学与厅堂音质设计
4
几何声学方法： 适用条件：反射面或障碍物的尺寸要远大于声波的波长。 ——中高频声音、房间尺度较大。 ——对于低频声，如63~125Hz，波长为5.4m~2.7m。因此，在一个各个表
面尺寸均小于声波波长的小房间内，几何反射定律将不适用。
▪ P376 表17-1
27
二、客观技术指标 2．频率特性 ▪ 为了使音乐各声部和语音的低、中、高频的分量平衡，使音色不失
真，还必须照顾到低、中、高频声能之间的比例关系。 ▪ 由于人耳对低频声的宽容度较大，同时厅堂内界面和观众衣饰对中
高频的声能吸收较大，所以允许低频混响时间有15%-45%的提升。 ▪ 对于不同厅堂有不同具体要求。（录音室——以平直为主）
i 1
i 1
V T60 0.161 A
13
▪ 工程中普遍采用伊林（Erying）公式 ▪ 伊林公式在赛宾公式的基础上考虑了空气吸收的影响。
T60
-
S
0.161V
ln(1 ) 4 m V
▪ 空气吸声与声音频率有关，频率越高，空气吸声系数（4m）越大；频 率小于1000Hz时，4mV一项可省去。
25
4．优美的音质 ▪ 对于音乐声来说，除了听得见、听得清这些基本要求外，室内音质
设计还需要给听众提供听得舒服的环境。因此，为了让室内声音具 有优美的音质，还需要注意以下两方面： 1）足够的丰满度。丰满度的含意有：声音饱满、圆润，音色浑厚、温 暖，余音悠扬、有弹性。总之，它可以定义为声源在室内发声与在 露天发声相比较，在音质上的提高程度。（反射声：温暖or活跃） 2）良好的空间感。是指室内声场给听者提供的一种声音在室内的空间 传播感觉。其中包括听者对声源方向的判断（方向感），距声源远 近的判断（距离感）和对属于室内声场的空间感觉（环绕感、围绕 感）。
室内声环境
室内声学原理
3. 听觉定位（方位感）
人耳判断声源的远近比较差，但确定声源的方向比较准确。 人耳判断声源的方位主要靠双耳定位，对时间差和强度差进行判断。 （有声源发出的声波到达两耳可以产生时间差和强度差） 人耳的水平方向感要强于竖直方向感。 通常，频率高于1400Hz强度差起主要作用；低于1400Hz时，时间差起 主要作用。这就是人为什么对蚊子的定位比较准而对电话铃声的定位比 较差的原因。
3.声音的传播特性
声波的绕射、反射和散射 声波的透射与吸收
室内声学原理
4.声音强弱的计量
声波是能量的一种传播形式。人们常谈到声音的大小或强弱，或一个声 音比另一个声音响或不响，这就提出了声音强弱的计量。 几个概念： 声功率：单位时间内物体向外辐射的能量W。（瓦或微瓦） 声强：单位时间内通过声波传播方向垂直单位面积上的声能。 声压：指在某一瞬时压强相对于无声波时的压强变化。 声压级、声功率级及声强级 1、声压级Lp 取参考声压为Po=2×10-5N/m2为基准声压，任一声压P的Lp为：听觉下 限： p=2*10-5N/m2为0dB? 能量提高100倍的P=2*10-3N/m2 为40dB 听觉上限： P=20N/m2 为120dB 2、声功率级Lw 取Wo为10-12W,基准声功率级 任一声功率W的声功率级Lw为： 3、声强级： 声压级的叠加
以上现象源于：封闭空间内各个界面使声波被反射或散射。
室内几何声学
室内声音发射的方式
室内几何声学
室内的声增长和声衰变
从能量的角度，我们考虑在室内声源开始发声、持续发生、停止等 情况下声音形成和消失的过程。
室内几何声学
直达声：从声源经视在途经直接到达听者的声音信号. 直达声的作用： 是我们感受声源本身特征的基本依据，是受周围环境的声学环境影 响最小的信号，受到距离的变化而变化。 直达声持续时间与声源的辐射时间相同。 直达声是判断声源宽度和深度的重要依据。
如何改善室内声学条件的10个方法
如何改善室内声学条件的10个方法无论在录音设备上花多少钱，除非优化了录音和聆听空间，否则无法获得最真实的声音。
下面是店铺为大家收集整理的方法大全，一起来看看吧!1 选择房间理想情况下，房间应该有非反射面和非平行的墙面来散布声音，它不会是方形的，会有倾斜的天花板和墙壁。
所有这些因素都会阻止反射的积累，相互作用并引起声学混乱。
这是理想的情景，但大多数人的情况并非如此，在那里你有一个大小相等的房间–或者至少是一个长方形的房间–这不是专门设计为录音的空间。
所以，如果你不能从头开始设计装潢你的房间，不要担心–更多建议在下面提供你参考：2 基础知识首先，有一些基础知识可以使房间在声学上更好。
基本上可以用一些方法来减少你的房间回音。
在后墙处摆一个沙发，将书架上摆满书和把窗户挂上大窗帘。
不要使用鸡蛋盒，它们不如声学材料好用。
如果有一面墙或天花板特别容易反射，请不要担心，只要相对的表面具有吸收性就能有所改善(例如，地板的厚地毯朝向干净的天花板)。
3 摆放位置如果可以，请将监听离墙壁一段距离以避免反射，这在小房间中是不容易的，试着摆放70-90厘米远。
监听喇叭的使用手册通常有关离墙壁有多远的说明，如果您需要将它们放置得比建议的距离更近，有些监听喇叭甚至会配备补偿式转换开关。
它们也应该放置在一个对称的声学空间中，每个空间同样放在同一个喇叭架或声学海绵垫材上(Auralex MOPAD减少共振频率)。
请勿将它们放在不同的表面上，否则可能会影响音场和频率响应。
4 聆听位置确认工作室环境中的聆听位置。
一些声学专家建议38%的原则，即距离前墙38%的房间长度。
切勿坐在后墙的位置。
确认你与两颗监听喇叭保持相同的距离– 2米是一个良好的开端–构成一个完美的三角形。
监听喇叭应该摆放在头部高度，高音喇叭指向您的耳朵，所以实际上这使得三角形的第三个点稍微落后于您的头部，试着将头部略微向前和向后移动。
5 找出问题找到空间声学问题需要标准的全指向测量麦克风和频谱分析仪来测量房间的状况。
声学基础5_室内声学(1)
1第5章室内声学声学基础5.1 前言5.2 室内声场的统计声学方法5.3 室内声学波动理论2第5章室内声学研究对象前面讨论了无界空间中声源的辐射、声波的传播, 讨论了管道声传播;本章讨论室内声学，即封闭空间声波的传播与管道声学不同：管道声学问题两维有界，另一维无界，室内声学问题三维均有界。
§5.1 前言自由声场－传播空间无限大波自声源向四周辐射出去，不受边界和其它物体的反射；有效声压与离声源的距离成反比；可采用消声室模拟；室内声场－传播空间有限，为封闭空间声的辐射、传播与接收在室内进行的；厅堂中演讲，剧院中歌唱，工厂车间中机器噪声等；存在壁面，造成声波反射，甚至形成驻波；壁面声学性质不均匀，房间形状不规则，室内放置其它物体，以及有人等，使得室内声场非常复杂；3第5章室内声学5.1 前言室内波动声学通过波动声学的方法研究室内声场，波的概念；简正波理论(解析解):对于一般室内声场，求严格解非常困难，主要局限在几种形状规则的有界空间，例如矩形、球形、柱形等；计算机模拟数值计算方法：有限元法，边界元法，有限差分法常用于模拟低频及小空间问题室内统计声学采用统计声学的方法研究室内声场；忽略波动性，如声波衍射和干涉现象等；采用声线或声粒子的概念；声线代表点声源发出的球面波的一部分，携带所代表的立体角内的声能份额，沿直线以声速超一定方向传播；统计量描述－平均自由程、混响时间、稳态声能密度等与波动声学方法相比，不够严谨，但适用性广；在厅堂声学设计中广泛应用4室内几何声学计算机模拟数值方法；忽略波动性，如声波衍射和干涉现象等；采用声线或声粒子的概念；界面声反射模型：镜面反射，均匀扩散，Lambert 余弦扩散；声线追踪法、虚声源法；更适用于界面尺度及声波传播距离远大于声波波长的场合，如厅堂、剧院等；几何声学严格意义上是更加“精确”的统计声学第5章室内声学5.1 前言5§5.2 室内声场的统计声学方法声波传播的声线描述假设在一封闭空间中有一声源发出声波，这一声波将向四周传播；设想把该声波分成无限多条平面波束，各声束的出射方向都不同；声束在碰到壁面以前用沿直线进行的声线表示，碰到壁面后反射，并在新的方向传播，直至碰到另一壁面再次反射，如此进行下去；第5章室内声学扩散声场不直接求解波动方程得到室内声场的解；而是从能量角度出发，运用统计分析得到室内声场的统计平均规律；6扩散声场室内声场的无规性声线以声速运动，在1s 内每条声线可能遇到多次反射；声线无限条，出射方向各不相同；壁面不规则；声线在室内到处乱窜，并不断迅速改变行进方向, 结果使室内声的传播处于无规状态，从统计观点说，可认为：1.声线通过任何位置的几率相等；2.通过的方向也各方向几率相同；3.在同一位置上各声线相遇的相位无规；4.室内声场的平均能量密度分布均匀；扩散声场的定义一种统计平均的均匀声场，必须同时满足三个条件：1.声以声线方式以声速c 0直线传播,声线所携带的声能向各方向传递的几率相等;2.各声线互不相干，相位差是无规的；3.室内平均声能密度处处相等第5章室内声学 5.2 室内声场的统计声学方法7平均自由程平均自由程的定义声线在壁面之间两次反射之间的平均距离平均自由程的计算设矩形房间的的尺寸分别为l x ，l y ，l z ，声源M 发出声线MP ，声线传播速度在坐标方向的投影为：xOyzl x l zl yφθMPθϕθϕθcos ,sin sin ,cos sin 000c c c 设声源M 每秒发出声线4πn 条，n 为单位立体角内的声线数。
建筑声学声学室内声学基本原理
改进的内容： １、能够正确反映平均吸声系数与混响时间的关系 ２、考虑了空气吸收的影响
二、室内声场
第四节 室内声学基本原理
3.混响时间
计算混响时间时，一般取125、250、500、1000、2000、 4000Hz六个倍频程中心频率。对于录音室和播音室还应 追加63Hz和8000Hz的混响时间。
第四节 室内声学基本原理
前述之室内声音的增长和衰减过程，均未考虑频率这一 因素的影响，这是不全面的。
实际房间受到声源激发时，对不同频率有不同响应，最 容易被激发的频率就是房间的共振频率。
房间被外界干扰振动激发时，将按照他本身的共振频率 （固有频率或简正频率）之一而振动。激发频率越接近 某一共振频率时，共振就越明显，这个频率的声能密度 就得到加强 。 房间共振用驻波原理来解释
1
第一部分 声学基本知识
第四节 室内声学基本原理
点声源在自由声场中声压级随测点距离声源的变化：
LP = LW - 20 lg r -11 （dB）
r —测点与声源的距离 如果距离声源r1处的声压级为L1，则距离声源r2处 的声压级L2为
L2 = L1 - 20lg （r2 / r1）（dB）
4
通常把房间内的声场分成两部分，一部分是由声源直接 传到接收点的直达声所形成的声场，称为直达声场。另 一部分是经过室内表面反射后到达接收点的反射声所形 成的声场，称为混响声场。房间的总声场可以理解为直 达声场和混响声场的迭加
距离声源r处的声压级：
LP
LW
10lg( Q
4r 2
4) R
R Sa
L W — 声源声功率级，dB；
做好声学设计，应对声波在室内的传播规律及室内声场 的特点有所了解
室内声场的组成
室内声场的组成
室内声场是指在封闭空间内产生的声音效果。
对于一个室内声场的组成，可以从以下几个方面进行探讨。
室内声场的组成与房间的空间结构有关。
不同形状、大小、材质的房间会对声音的传播和反射产生不同的影响。
例如，一个长方形的房间可能会产生明显的模态效应，即声波在空间中反复强化或抵消，导致某些频率的声音变得特别强或弱。
而一个充满软垫和布料的小房间则会减少声音的反射和散射，产生更加柔和的声音效果。
室内声场的组成还与音源和听众的位置有关。
不同位置的听众会听到不同的声音效果，这与声波在空间中的传播和反射有关。
而音源的位置也会对声音效果产生影响。
例如，如果音源放置在一个房间的角落里，那么在房间的对角线上的听众可能会听到声音的明显延迟和失真。
第三，室内声场的组成还与房间内的声学处理有关。
声学处理包括使用吸音材料、漏音材料、振动控制等技术，以调整房间内的声音效果。
例如，在录音室中，通常会使用吸音板和声学泡沫等材料来吸收声波，以消除房间中的回声和混响。
室内声场的组成还与声音的频率响应和声压级有关。
不同频率的声音会在空间中产生不同的效果，如低频声音会在房间中产生共振，高频声音则容易在空间中散射。
而声压级则会决定声音在空间中的
可听性和舒适度。
室内声场的组成是一个复杂的系统，涉及到房间的空间结构、音源和听众的位置、声学处理和声音的频率响应和声压级等多方面因素。
对于设计一个理想的室内声场，需要综合考虑这些因素，以达到最佳的声音效果。
第九讲室内声场音质评价与设计解析
S 20 15 5 15 2 0.4 20 5 2 0.35 20 15 0.02 0.27 20 15 2 5 15 2 5 20 2 S
i i i
T60
0.161 V 0.161 20 15 5 0.81 s 950ln1 0.27 S ln 1
五．空间吸声体
薄长方体、正方体、圆柱体、圆锥或棱锥体、劈形体等。
机理：腔内空气共振，产生能量的损耗。 特点：吸声效率高，有利于改善室内声场的分布。
厅内常用材料的吸声系数
录音棚装修
Байду номын сангаас
录音棚装修
录音棚装修
录音棚装修
第四章习题分析
一矩形播音室，长、宽、高分别为20m、15m、5m，已知两端墙及天 花析对500Hz信号的吸声系数为0.40，两侧墙为0.35，地面为 0.02，其它（家俱、空气、演员等）吸声作用忽略，试计算在 500Hz时的混响时间。该声室的结构有无缺陷？ 解：平均吸声系数
解： （1） T60
0.161 V 0.161 V 0.161 30 50 10 0.175 30 50 2 3010 2 5010 2 3 ST60 S
第九讲
室内声场音质评价
室内音质设计的基本要求
一． 无噪声干扰
二． 语言用房，应追求声音的清晰
三． 音乐用房，要求声音圆润、丰满和足够的力度 四． 立体声效果用房，追求立体感、空间感和临场感 五． 整个声场应充分扩散、分布均匀 六． 没有回声、颤音、蛙鸣、嗡声（低频声染色）以及声 聚焦等明显特异声缺陷
吸声结构机理
二．穿孔板吸声结构 机理：声波进入小孔后激发腔内空气振动，当声波 频率与空腔固有频率相同时，发生共振，由摩擦转 变为热量。
室内声学原理(1)
消声室
15
一次 二次
三次
声音在房间内的反射
直达声第一反射 声
2013年9月27日9时56分
前期反射声 混响声
脉冲声的时间序列图 16
声音在房间内的反射
当一声源在室内发声时，声波由声源到各接收点形成了复杂的声场。 任一点接收到的声音都可看成由三个部分组成：
（1）直达声：声源直接到达接收点的声音，不受室内界面影响， 遵循距离平方反比定律。
E（t）
4W c A
f
cA t 4V
由上式可以看出： 随
J / m3
（11-2）
着t ，E（t）
且 A ，E（t） 越快
V ，E（t） 越慢 从右图可以看出：
室内吸声量愈大，室内声能 达到稳态的数值愈小。
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26
混响时间
� 当室内声源停止发声后，声音衰减的过程 称为混响过程
2013年9月27日9时56分
8
声波的透射与吸收
� 当声波入射到建筑构 件界面(如墙、天花) 时，声能的
� 一部分被反射
� 一部分透过构件，穿 透到另一空间
� 一部分由于构件的振 动或声音在其内部传 播时介质的摩擦或热 传导而被损耗，通常 称之为材料的吸收。
2013年9月27日9时56分
9
。
� 声波具有能量，简称声能
室内声学原理
2013年9月27日9时56分
1
研究声场的方法
1.波动声学：用波动观点研究室内声学问题 的科学。
2.几何声学：用声线观点研究房间内声学问 题的科学。
3.统计声学：从能量观点用统计学方法研究 室内声学问题的科学。
2013年9月27日9时56分
室内声场的基本特征
室内声场的基本特征室内声场是指在封闭空间内产生的声音环境，其特征取决于房间的几何形状、表面材料以及人员和物体的位置。
了解室内声场的基本特征对于音响设计、室内声学研究以及声音传播的理解至关重要。
本文将探讨室内声场的一些基本特征。
1. 回声和混响在一个封闭空间中，声音在墙壁、天花板和地板上反射并产生回声。
回声是指声音产生后，经过一段时间后才被听到的声音。
回声的强度和时间取决于房间的大小和形状。
较大的房间和平滑的表面会产生更多的回声，而较小的房间和粗糙的表面则会减少回声。
与回声相对的概念是混响，混响是指声音在房间中反射、散射、吸收、折射等过程后的持续时间和强度。
混响时间是衡量房间内声学特性的重要指标之一。
较长的混响时间会使声音听起来更加持久，而较短的混响时间则会使声音听起来更加清晰。
2. 固有模态室内声场中的固有模态是指房间内特定频率的声波在空间中形成驻波的现象。
当声波频率与房间内某个模态的固有频率相匹配时，会产生共振效应。
这些固有模态的分布和能量分布对声音的吸收、散射和反射产生影响。
房间的几何形状决定了固有模态的频率和分布。
例如，一个长方形房间会产生垂直和水平方向上的主要固有模态，而一个圆形房间则会产生对称的固有模态。
了解和控制固有模态对于优化室内声音环境至关重要。
3. 吸声材料和吸声设计为了减少回声和混响，室内设计中通常会使用吸声材料。
吸声材料能够将声音能量转化为热能或其他形式的能量，从而减少声音的反射。
常见的吸声材料包括吸声板、吸声瓷砖和吸音布。
吸声设计是指在室内空间中合理安排吸声材料的位置和数量。
通过增加吸声材料的数量和覆盖范围，可以有效减少回声和混响，并改善声场的均匀性和清晰度。
4. 声音传播与扩散室内声场中的声音传播是指声音从声源到听者之间的传输过程。
声音在室内空间中的传播受到各种因素的影响，包括声音源的位置、房间的几何形状、材料的吸声特性以及障碍物的存在。
扩散是指声音在室内空间中以多个方向传播的能力。
吸声和室内声场PPT课件
穿孔率的计算：
d
1）当圆孔为正方形排列时 B
P d 2
4B
d
2）当孔为等边三角形排列时
P
d 2
2 3B
B
穿孔率计算：
3）当孔为平行狭缝时
d
P d B
B
E：空间吸声体
即：将吸声体悬挂在室内对声音进行多 方位吸收；
吸声体投影面积与悬挂平面投影面积的 比值约等于40％时，对声音的吸声效率 最高；
L p
10 lg 2 1
Байду номын сангаас
由于平均吸声系数通常是按实测混响时间T60 得到，如果T1和T2分别为吸声前后的混响时间， 则：
L p
10 lg T1 T2
一般地面和壁面（墙面）平均吸声系数为0.03 左右，吸声处理后平均吸声系数约为0.3左右，则 声压级衰减10dB左右。一般吸声处理降噪1012dB，如果平均吸声系数要求0.5以上，则降噪处 理所需要的成本增加。
（扩散声场包含直达声场和混响声
二、扩散声场的声能密度和声压级
1、直达声场 QW
对于点声源，直达声的声强为：I d 4r 2
因为：
Id
Pd 2
c
所以：
pd 2
c I d
cQW 4r 2
所以直达声声能密度：
又由于： W1 QW
所以直达声声压级为：
Dd
Pd 2
c 2
QW
4r 2c
Q
Lp Lw1 10lg S Lw 10lgQ 10lg S Lw 10lg 4r 2
第四节 室内简正方式
➢ 理想声场是完全扩散声场；
➢ 实际声场是不完全扩散声场，而是由室内各壁面 反射声形成的驻波声场；
如何改善室内声学条件的10个方法
使用专业吸音板
01
吸音板是一种用于吸收声音的板 材，可以有效减少反射声和混响 声，使室内声音更加清晰、柔和 。
02
吸音板有多种材质和厚度可供选 择，应根据不同的使用场合和声 学需求进行选择。
使用专业隔音材料
隔音材料的主要功能是隔绝声音，常 用于建筑隔音、家庭隔音、车辆隔音 等领域。
隔音材料包括隔音毡、隔音泡沫、隔 音板等，可有效减少噪音的传播和干 扰。
要点二
使用耳机或扬声器
如果需要听音乐或观看视频，应使用耳机或扬声器，避免 打扰他人。
使用耳塞或耳机
购买高质量的耳塞
购买高质量的耳塞可以有效地减少噪音干扰，提高睡眠 质量。
使用耳机
如果需要听音乐或其他音频内容，可以使用耳机，以避 免打扰他人。
06 提高声音的舒适 度
使用音频均衡器
音频均衡器是一种电子设备，可以调整和平衡室内声 音的频率，以提供更加清晰、平衡和舒适的声音。
需要注意的是，全频扬声器的尺寸和功率应该根据房间大小 和用途来选择。
增加低音炮
低音炮对于增强声音的清晰度和立体感非常有帮助。低音炮能够提供深沉、有力的低音效果，使音乐 和对话更加清晰可辨。
选择具有高性能、大功率的低音炮，并确保其与主扬声器和房间大小相匹配。
使用音频处理器
音频处理器能够通过调整音频信号的频率、 增益和相位等参数，改善室内声学条件。例 如，使用均衡器可以调整不同频段的音量， 使声音更加平衡；使用压缩器可以控制动态 范围，避免声音失真；使用效果器可以添加 混响、回声等效果，增强立体感。
通过调整音频均衡器的参数，可以减少室内回声、噪 音和其他不希望的声音，同时增强语音和音乐等重要 声音的清晰度。
调整音量控制
提高室内声场音质的方法
提高室内声场音质的方法要提高室内声场音质，可以采取以下方法：1.合理的房间设计：优化房间的声学设计可以显著改善室内声场音质。
考虑到各种因素，如房间的大小、形状、墙壁材质、天花板、地板和隔墙等，选择合适的声学材料来控制声波的反射、吸收和散射。
2.使用吸音材料：在房间中添加吸音材料，如吸音板、吸音石膏板、吸音窗帘等，可以有效减少声波的反射和吸收噪音，从而改善声场音质。
这些吸音材料可以放置在墙壁、天花板、地板和角落等位置。
3.控制噪声源和回音：降低房间内的噪声水平，如关掉电视、电脑等电器设备，避免噪声的产生。
另外，缓解回音问题也是提高室内声场音质的重要因素。
可以使用吸音材料来减少回音和混响，或通过布置家具和装饰物来改善声场。
4.布置音响设备：合理布置音响设备也是提高室内声场音质的关键。
以下是一些布置和设置音响设备的方法：5.音箱位置：将音箱放置在房间的适当位置。
理想情况下，音箱应该放置在离主听众位置相对称和前方的位置，以实现均衡的声场分布。
避免将音箱放置在角落或靠近墙壁，这样可能会引起声音的反射和变形。
6.均衡调节：根据房间的特性和特定音乐要求，调整音响设备的音量、频率响应和音色平衡。
使用均衡器、数字信号处理器等设备来调整和优化声音效果。
7.合适的音箱类型：根据房间大小和用途选择合适的音箱类型。
如有需要，可以选择带有低频扩展系统的音箱，或者根据房间需求添加低音炮来增强低音效果。
8.音频线缆和连接器：确保使用优质的音频线缆和连接器，避免信号质量的损失。
选用适当的线缆类型和长度，以保持音频信号的高保真性和稳定性。
9.调试和测试：在设置和调整音响设备后，进行调试和测试以确认音场效果。
使用测试音频或其他音乐来检查声音的均衡、立体感和清晰度，进行必要的微调和优化。
10.定期维护：音响设备需要定期检查和维护，以确保其正常运行和保持良好的音质。
清洁音箱、检查连接线、保养设备和及时修复故障都是保持良好声场音质的重要步骤。
南京大学_声学基础课件_第8章_室内声场
lx
ly
lz
t时间间隔内声源发出4nt根声线，n—单位时间 内、单位立体角内发出的声线数。 t时间间隔内立
体角d=sindd内的声线数
ntd nt sindd
5
t时间间隔内的碰撞总次数
N 8tc0
2 0
2 0
sin cos
lx
sin sin
ly
cos
lz
nt
sin d d
n
c0
(t
16
空气吸收的修正
大房间、高频(1kHz以上)必须考虑空气吸收对混响 时间的修正！
pe pe0ex ; I I0e2x
I
I0e2 x
I e2c0t 0
pe2
pe20 (1
) e c0S t 4V
2 c0t
17
T60
55.2
c0S
V
ln(1 )
8Vc0
V
T60
0.161 S
ln(1
)
8V
——yz平面上、本振频率小于f的点数Ntyz
Ntyz
f 2lylz c02
1 2 c0
f / 2ly
c0
f / 2lz
总的切向波本振频率数Nt
f 2S fL
Nt
2c02
2c0
S 2(lxly lylz lxlz ) ——房间的总面积！
36
频率 f 以下的斜向波本振频率数Nb
设声源无指向性，且位于房间中心位置
D
W
4 r2c0
pe2
0c02
W
4 r2c0
4W c0 R
pe2
0c0W
1
4 r2
4 R
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课程: 职业卫生
4 室内声场
第4章 室内声场
工程应用中常采用一种统计声学的方法，来处理室内声场 ,着眼于室内
声场统计平均规律．
与自由声场不同的两种现象:
一是由于壁面对声波的不断反射，在声源停止后，室内仍有声波的 持续的存在，即室内会产生混响感觉．
二是因为壁面的不断反射，而使室内除了声源的直接辐射所提供的 声能外，还会由混响而提供附加能量，这部分混响声能叠加于声源的直接 辐射的能量，使室内的总声能密度增加．也即声源在室内所产生的声压级一般
大量经验表明，过长的混响时间会使人感到声音发生“混浊”不清 的感觉；混响时间太短就有“沉寂”的感觉，声音听起来很不自 然．
一条声线在一秒钟内要经过多次的壁面反射．由于声源是向各个方向发射声 线的，各声线与壁面相碰的位置各不相同，在两次壁面反射之间经历的距离 也各不相同。用统计的方法算出所有声线在壁面上两次反射之间的平均距离， 即平均自由程．
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
每秒钟声线碰撞次数：
(1)低频63-125HZ, 5.4-2.7m.表面尺寸小于此波长,反射定律不成 立,声线弯曲,声衍射,无明显扩散反射
(2)中频500-1000HZ,68-34cm. 一般都大于此波长.反射定律成 立,遇波长相似结构时形成扩散反射
(3)高频2000-8000HZ,17-4cm。大部分结构大于此波长。
室内混响:房间中从声源发出的声波能量，在传播过程中由于 不断被壁面等吸收而逐渐衰减．声波在各方向来回反射，而 又逐渐衰减的现象
室内在1 秒钟内发生的反射次数应是速 度除以平均自由程 秒钟发生的反射次数就应是
于是在t秒后的平 均能量密度
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4 . 3 混响时间公式
第4章 室内声场
室内声压不会随声源停止而立刻消失，并在室内以逐渐衰减 的规律持续着，即产生混响．我们用一个称为混响时间的量 来描述室内声音衰减快慢的程度．
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
扩散声场的定义 ( 1 ）声以声线方式以声速c 。直线传播，声 线所携带的声能向各方向的传递概率相同； ( 2 ）各声线是互不相干的，声线在叠加时， 它们的相位变化是无规的；
( 3 ）室内平均声能密度处处相同．
室内形成数目极多的驻波 、声压的分布规律极为复杂、驻波声场中声压极大 与极小的差异几乎消失，由此就形成“均匀”的声场
总要大于自由声场所产生的．
如果室内不作任何声学处理，那么室内产生的噪声要比室外强得多．
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
• 无限多条平面声束(方向不相同, 沿直线表 示，壁面反射，并遵循反射角等于人射角规 律) •声线无限多条，方向各不相同，壁面不规 则
•从统计学观点来说可以认为声通过任何位 置的概率是相同的，并且通过的方向也是Fra bibliotek 方向概率相同的
4 室内声场
第4章 室内声场
自由声场:我们处理声波辐射时，假定声源是在无界空间中辐射声波的， 即空间不存在反射边界，声波辐射后，犹如在自由空间中传播
如声源是置于空旷空间的地面上，那么这种辐射声场可称为半自由声场
在这种自由声场中，声源所辐射的声波，其声压与离声源中心的距离成反比， 而声强与距离平方成反比．
而通过每一点的射线数，统计平均相等，由此而造成室内声 场的平均能量密度分布是均匀,这一种统计平均的均匀声场称之 为扩散声场
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4 . 1 扩散声场与平均自由程
第4章 室内声场
可见光波长:0.4-0.7微米
可听声波长:1.7cm-17m
光波波长与建筑物界面相比小很多,而声波 而表现出波动性
平均自由程：
某会议厅长、宽、高分别为32m,18m,7m
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4 . 2 平均吸声量
第4章 室内声场
壁面吸声系数：被壁面所吸收的能量与入射能量的比值 （入射角平均）。一般吸声材料对不同入射方向，吸声系 数是不相同
设对应于某吸声表面Si的吸声系数为ai ，如果对室内所有的吸声表面 的吸声系数进行平均，则可得到室内平均吸声系数为:
国际上定义为：在扩散声场中，当声源停止后从初始的声压 级降低60 dB （相当于平均声能密度降为1/106）所需的时间， 用符号T60来表示．按混响时间的定义有:
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4 . 3 混响时间公式
第4章 室内声场
艾润公式:如果取20 ℃ 时的声速值为c 。一344m / s ，则可得
赛宾公式:如果室内平均吸声系数较小，满足a＜0 . 2 ，那么由于In(1-
a)=-a，混响时间可取近似为:
赛宾公式在噪声控制工程应用中极为著名．但是要注意它的 局限性，该公式仅适用于五比较小的情况．否则会带来误差
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4 . 3 混响时间公式
第4章 室内声场
混响时间重要影响:它是描述室内音质的一个重要参量，也是至今 音质设计中能为广泛接受作为定量估计的唯一参量．
S为吸声总表面积．而
称为室内平均吸声量
平均吸声系数压实际上表示房间壁面单位面积的平均吸声能力，也称室内 单位面积的平均吸声量
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4 . 2 平均吸声量
第4章 室内声场
开着的窗(窗的几何尺寸甚大于声波波长),入射到窗上的 声波将全部透射出去，那么开窗面积相当于吸声系数ai=1 的吸声面积Si ,吸声量的单位用面积表示
吸声系数都是与材料的声学特性及厚度有关，也都是声 波频率的函数
在室内一般还可能存在人与物体例如桌椅等,在计及这一 部分的吸声贡献后室内平均吸声系数可写成 :
例如，室内有20 只木椅，每只木椅的吸声量为0 . 02 m2，则20 只木椅的吸声量为:
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第4章 室内声场
4 . 3 混响时间公式
不少噪声源的辐射现场是处在有界空间中的，例如在建筑物的房间内， 或者在船舶等运输体的船舱内．由于室内存在壁面（这里壁面是泛指，应 包括天花顶及地面），就会使声波反射，从而在室内形成驻波声场．
各种壁面的声学性质不可能处处相同，室内体形一般也不会很规则， 而且除了声源外还置有其他物体，还有人的活动等等，有些作为噪声源的 机器以及它的支座，本身就比较庞大并体形复杂，更加剧了室内声场的复 杂化．