為聲學(xué)人正名:建筑聲學(xué)不是玄學(xué)!人家只是物理學(xué)啦
來源:聲博士 編輯:小月亮 2020-07-18 16:37:49 加入收藏
隨著聲學(xué)逐漸為人所熟知,越來越多終端用戶在裝修房子的時(shí)候都有考慮到聲學(xué)處理。于是五年前甚囂塵上的說法又重出江湖:聲學(xué)不是玄學(xué)嗎?
僅以此文結(jié)合幾個(gè)常見的聲學(xué)誤解,幫助大家更清楚了解全國聲學(xué)人在接觸的到底是什么樣的學(xué)科。
建筑聲學(xué)Q&A
Q1:聲學(xué)不是玄學(xué)么?
事情發(fā)生在昨晚的一場培訓(xùn)的Q&A環(huán)節(jié)上,有位學(xué)員問得很直白:聲學(xué)不是玄學(xué)么?
提問者的反問的語氣,說明這個(gè)想法已經(jīng)是他接受認(rèn)可了的。想來,有同樣想法的朋友不在少數(shù)。
我猜,有這想法的朋友,可能是因?yàn)榭吹搅诉@圖吧?
這是什么抽象派神仙曲線~~~?
還是這個(gè)?
這可是傳說中的龜派沖擊波???
的確,如果沒有詳細(xì)說明,相信就連聲學(xué)技術(shù)人員都不清楚這圖具體是什么意思。
為是說明建筑聲學(xué),我們來好好對這兩張圖進(jìn)行拆解分析
按圖索驥,我們先找出以上這兩圖的源頭。
圖一:是以下空間的聲能量反射走向及諧波示意圖。
以上曲線只幫助我們更具象地理解聲能量的走向和類型。
圖二,其實(shí)是MLS三維擴(kuò)散體的聲能量走向圖。
舉個(gè)例子,在影音間內(nèi),當(dāng)音響播放的聲音遇到聲學(xué)擴(kuò)散體,會發(fā)生什么效應(yīng)?
圖二藍(lán)綠色細(xì)小波線就是答案。不同頻率的聲音通過MLS擴(kuò)散體設(shè)計(jì)過的凹凸引導(dǎo)聲能量不定向散射而去。
最直觀的效果是,聲音可因此從各個(gè)方向向觀眾奔涌而來,形成的就是我們常說的“立體感”和“環(huán)繞聲”
而這些類型聲線追蹤圖均是由專業(yè)聲學(xué)軟件根據(jù)固定原理進(jìn)行模擬得來。而不是聲學(xué)工程師隨意PS的結(jié)果。
由此引來了第二個(gè)常見誤解。
Q2:為什么同樣是方方正正的空間,為什么這位工程師跟那位工程師出的方案卻大相徑庭?
我們拿一個(gè)所謂的“同樣方方正正的空間”來作舉例延伸。
網(wǎng)絡(luò)圖片,侵刪
如果將同一個(gè)空間,設(shè)計(jì)為不同功能空間的聲學(xué)處理會有什么不一樣的呢?我們從簡單的混響時(shí)間講起
會議廳;先籠統(tǒng)確定會議廳的混響時(shí)間標(biāo)準(zhǔn),0.8-1秒。(具體需要看場地體積及要實(shí)現(xiàn)有等級高低而定)。
那么聲學(xué)設(shè)計(jì)(充分考慮語言清晰度,直達(dá)聲和有益早期反射聲后)以標(biāo)準(zhǔn)的混響時(shí)間為目標(biāo)進(jìn)行檢測,計(jì)算,模擬等步驟來出具方案。
然而,如果這場地需要設(shè)計(jì)成多功能禮堂呢?必要時(shí)還需要進(jìn)行舞臺表演呢?
那么標(biāo)準(zhǔn)的混響時(shí)間就需要改變,在充分考慮混響時(shí)間的前提下,再考慮到觀眾視線,直達(dá)聲等一系列影響現(xiàn)場聲音的因素后,才能出具聲學(xué)方案。
如何作為教堂呢?主要功能是布道及唱詩班演唱呢?那么需要同時(shí)將語言清晰度及演唱的空間感考慮在內(nèi)。
就因簡單地達(dá)到目標(biāo)功能的標(biāo)準(zhǔn)混響時(shí)間,同樣空間的聲學(xué)設(shè)計(jì)就需要有以上的考慮。
更不要說更細(xì)的,空間的形狀,門窗位置,觀眾座位區(qū)域,音響擺放等等因素,每一個(gè)都能影響我們最終的聲學(xué)效果。
所以,同樣空間出現(xiàn)不一樣的聲學(xué)方案,是有合理性的。
Q3:聲學(xué)跟物理有什么關(guān)系?
建筑聲學(xué)實(shí)質(zhì)就是聲音的物理。建筑聲學(xué)的聲音幾乎與建筑空間內(nèi)的一切物體相關(guān)。大到墻壁,天花,地面,小到空間的桌椅窗簾地毯,都有著千絲萬縷的關(guān)系。
(摘自鄭建輝博士《建筑聲學(xué)基礎(chǔ)AA1》教義)
一份正規(guī)的聲學(xué)方案必定是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?,科學(xué)的。是建立在對場地有充分的了解前提下,通過合理的檢測,模擬,計(jì)算之后才出具的解決方案。而對場地的充分了解,首先要做的就是對場地物體相關(guān)的聲學(xué)性能了解透。
例如對現(xiàn)場的聲線模擬分析時(shí),僅就聲線的追蹤都有對應(yīng)的物理原理。
聲線與波長的關(guān)系
1.當(dāng)聲線投射到比自身聲波長得多的表面時(shí),聲線的反射屬性近似于光線。
2.當(dāng)聲線投射到比自身波長小得多的表面時(shí),形成的就如同水波在游泳者周圍波動一樣的波紋。
3.當(dāng)聲音投射到與波長具有相似尺寸的建筑物表面時(shí),聲音會出現(xiàn)反射和散射
而波長也需要通過對應(yīng)的物理公式計(jì)算而來:
λ(波長)=c(聲速)/f(頻率)
(摘自鄭建輝博士《建筑聲學(xué)基礎(chǔ)AA1》教義)
再例如,就一簡單的混響時(shí)間初步估算,常見知名的塞賓公式在使用時(shí)也有講究:
該公式假設(shè)應(yīng)用空間是一個(gè)擴(kuò)散聲場:即空間內(nèi)存在相同的聲能。在幾何形狀復(fù)雜的空間,滿座的音樂廳,或四周具有高度反射性表面的空間上,與公式假設(shè)的前提不符,公式不成立。
(摘自鄭建輝博士《建筑聲學(xué)基礎(chǔ)AA1》教義)
建筑聲學(xué)實(shí)際上是理論水平成熟,技術(shù)應(yīng)用在高速發(fā)展的學(xué)科。以上提到的僅為滄海一粟,冰山一角。
只是我們所知的通常是從前輩口語相傳中來,或網(wǎng)上的碎片化信息而來,才容易對聲學(xué)產(chǎn)生誤解。
只要我們碰得上知識淵博的工程師,疑問總會迎刃而解。
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