音响工程师必备知识之声学基础(四)

房间共振

一些内装修材料比较坚硬的房间内,当声源发声时,常会激发这个房间内的某些固有频率(或称简正频率)的声音,即出现民房间共振现象。当发生共振现象时,声源中某些频率特别地加强加了。例如,噪声能使灯罩或窗玻璃产生振动而发声,而且声音的音调一一定的。说明物体被一外界干扰振动激发时,将按照客观存在本身所具有的共振频率之一而振动。激发频率越接近物体的某一共振频率,共振响应就越大。就一个管乐来说,是管中的空气柱在共振,其共振频率主要由空气柱的长度来决定。在一个房间中,空气振动的共振频率由主要由房间的大小来决定。此外,这种房间共振还表现为使某些频率(主要是低频)的声音在空间分布上很不均匀,即出现了在某些固定位置上的加强(峰)和某些固定位置上的减弱(谷)。

声源的指向性 

人的头和扬声器与低频声的波长相比是小的,这种情况下可视为无指向性点声源,但对高频声,就具有明显的指向性。频率高,声波波长短,声源下面的声压比背面和侧面大得多,直达声声能就集中于辐射轴线附近,指向性强;而低频声,声源前后的声压变化不大。实际上,演员在舞台上的对白或演唱,随频率的高低都带有指向性。人在话讲时,并不是均匀地向四周辐声音的,而是下面最响,背后最轻,也即沿着嘴唇前面有一定的指向性,与发声者相同距离的前、后位置,对于较高频率的语言声,其响度的差别可达1倍以上。因此,站在讲话者后面或侧面的人,由于直达声中缺少很重要的高频成分,很难清听懂。如果适当地在讲话者的周围加设反射面,可以提高讲话者后面的清晰度,但高频声比低频声更容易被墙面材料和空气所吸收,所以在讲话者后面时听起来总是比较差些。所以,厅堂形状的设计、场声器位置的布置,都要考虑声源的指向性。

混响时间 

什么是混响时间?当室内声场达到稳态,声源停止发声后,声压级降低60db所经历的时间称为混响时间,记作t60或rt,单位是秒(s)。混响时间是目前音质设计中能定量估算的重要评价指标。它直接影响厅堂音质的效果。长期以来,人们对混响过程进行曲了研究,得出了适用于实际工程的混响时间计算公式:赛宾公式和伊林公式。但是,这两个公式有以下的假设条件:首先,室内的声音是充分散的,即室内任一点的声音强度一样,而且在任何方向上的强度也一样;其次,室内声音按同样的比例被室内各表面吸收,即吸收是均匀。

当房间容积越大,界面吸声量直小时,则每次反射经过的路程就越长,声音衰变就越慢,因此混响时间将越大。 

在计算混响时间时,通常要计算125、250、500、1000、2000和4000hz六个频率的值。对于录音室和播音室有时还应追加 63hz和8000hz的混响时间。


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