為聲學人正名:建築聲學不是玄學!人家只是物理學啦

2020-12-24 慧聰音響燈光網

隨著聲學逐漸為人所熟知,越來越多終端用戶在裝修房子的時候都有考慮到聲學處理。於是五年前甚囂塵上的說法又重出江湖:聲學不是玄學嗎?

僅以此文結合幾個常見的聲學誤解,幫助大家更清楚了解全國聲學人在接觸的到底是什麼樣的學科。

建築聲學Q&A

Q1:聲學不是玄學麼?

事情發生在昨晚的一場培訓的Q&A環節上,有位學員問得很直白:聲學不是玄學麼?

提問者的反問的語氣,說明這個想法已經是他接受認可了的。想來,有同樣想法的朋友不在少數。

我猜,有這想法的朋友,可能是因為看到了這圖吧?

這是什麼抽象派神仙曲線~~~?

還是這個?

這可是傳說中的龜派衝擊波???

的確,如果沒有詳細說明,相信就連聲學技術人員都不清楚這圖具體是什麼意思。

為是說明建築聲學,我們來好好對這兩張圖進行拆解分析

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,其實是MLS三維擴散體的聲能量走向圖。

舉個例子,在影音間內,當音響播放的聲音遇到聲學擴散體,會發生什麼效應?

圖二藍綠色細小波線就是答案。不同頻率的聲音通過MLS擴散體設計過的凹凸引導聲能量不定向散射而去。

最直觀的效果是,聲音可因此從各個方向向觀眾奔湧而來,形成的就是我們常說的「立體感」和「環繞聲」

而這些類型聲線追蹤圖均是由專業聲學軟體根據固定原理進行模擬得來。而不是聲學工程師隨意PS的結果。

由此引來了第二個常見誤解。

Q2:為什麼同樣是方方正正的空間,為什麼這位工程師跟那位工程師出的方案卻大相逕庭?

我們拿一個所謂的「同樣方方正正的空間」來作舉例延伸。

網絡圖片,侵刪

如果將同一個空間,設計為不同功能空間的聲學處理會有什麼不一樣的呢?我們從簡單的混響時間講起

會議廳;先籠統確定會議廳的混響時間標準,0.8-1秒。(具體需要看場地體積及要實現有等級高低而定)。

那麼聲學設計(充分考慮語言清晰度,直達聲和有益早期反射聲後)以標準的混響時間為目標進行檢測,計算,模擬等步驟來出具方案。

然而,如果這場地需要設計成多功能禮堂呢?必要時還需要進行舞臺表演呢?

那麼標準的混響時間就需要改變,在充分考慮混響時間的前提下,再考慮到觀眾視線,直達聲等一系列影響現場聲音的因素後,才能出具聲學方案。

如何作為教堂呢?主要功能是布道及唱詩班演唱呢?那麼需要同時將語言清晰度及演唱的空間感考慮在內。

就因簡單地達到目標功能的標準混響時間,同樣空間的聲學設計就需要有以上的考慮。

更不要說更細的,空間的形狀,門窗位置,觀眾座位區域,音響擺放等等因素,每一個都能影響我們最終的聲學效果。

所以,同樣空間出現不一樣的聲學方案,是有合理性的。

Q3:聲學跟物理有什麼關係?

建築聲學實質就是聲音的物理。建築聲學的聲音幾乎與建築空間內的一切物體相關。大到牆壁,天花,地面,小到空間的桌椅窗簾地毯,都有著千絲萬縷的關係。

(摘自鄭建輝博士《建築聲學基礎AA1》教義)

一份正規的聲學方案必定是嚴謹的,科學的。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,計算之後才出具的解決方案。而對場地的充分了解,首先要做的就是對場地物體相關的聲學性能了解透。

例如對現場的聲線模擬分析時,僅就聲線的追蹤都有對應的物理原理。

聲線與波長的關係

1.當聲線投射到比自身聲波長得多的表面時,聲線的反射屬性近似於光線。

2.當聲線投射到比自身波長小得多的表面時,形成的就如同水波在遊泳者周圍波動一樣的波紋。

3.當聲音投射到與波長具有相似尺寸的建築物表面時,聲音會出現反射和散射

而波長也需要通過對應的物理公式計算而來:

λ(波長)=c(聲速)/f(頻率)

(摘自鄭建輝博士《建築聲學基礎AA1》教義)

再例如,就一簡單的混響時間初步估算,常見知名的塞賓公式在使用時也有講究:

該公式假設應用空間是一個擴散聲場:即空間內存在相同的聲能。在幾何形狀複雜的空間,滿座的音樂廳,或四周具有高度反射性表面的空間上,與公式假設的前提不符,公式不成立。

(摘自鄭建輝博士《建築聲學基礎AA1》教義)

建築聲學實際上是理論水平成熟,技術應用在高速發展的學科。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,或網上的碎片化信息而來,才容易對聲學產生誤解。

只要我們碰得上知識淵博的工程師,疑問總會迎刃而解。

如果您是聲學銷售工程師,聲學技術工程師,需要快速學習到更全面系統的聲學知識。

可關注鄭建輝博士的《建築聲學基礎AA1》課程

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