室內(nèi)音質(zhì)秦佑國(guó)清華大學(xué)建筑學(xué)院的最牛資料

室內(nèi)音質(zhì)RoomAcoustics秦佑國(guó)清華大學(xué)建筑學(xué)院AAAAAArchitecturalAcousticsAsanArt廳堂音質(zhì)與其說(shuō)是科學(xué)不如說(shuō)是一門(mén)藝術(shù).驚動(dòng)一時(shí)的失敗1960年代，著名美國(guó)建筑聲學(xué)家白瑞納克〔Beranek〕有兩件事驚動(dòng)國(guó)際建筑聲學(xué)界：1962年出版了一部巨著：“Music，AcousticsandArchitecture〞。以他為聲學(xué)顧問(wèn)的紐約菲哈莫尼音樂(lè)廳建成后，其音質(zhì)很差，成為驚動(dòng)一時(shí)的失敗。Schroeder將廳堂音質(zhì)問(wèn)題歸結(jié)為三個(gè)方面：1〕物理方面：給定了外形和界面資料的房間里，聲波在其間是如何傳播的？2〕心思聲學(xué)方面：給定了知的聲場(chǎng)，人們?cè)谄溟g聽(tīng)到了什么？3〕美學(xué)方面：給定了知的聲場(chǎng)和可聽(tīng)的內(nèi)容的全部信息，人們喜歡什么樣的音質(zhì)？物理方面：幾何聲學(xué)20世紀(jì)前聲線作圖求反射1898年賽賓提出混響公式1911年Jaeger用幾何聲學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法導(dǎo)出賽賓公式1920~30導(dǎo)出伊林公式基于幾何聲學(xué)的計(jì)算機(jī)模擬動(dòng)搖聲學(xué)1900年，剛性界面矩形房間簡(jiǎn)正振動(dòng)及簡(jiǎn)正頻率數(shù)公式1929~30年，混響由簡(jiǎn)正方式的衰變構(gòu)成1936年，均勻阻尼界面矩形房間的簡(jiǎn)正方式及衰變的解1938~39年，馬大猷對(duì)簡(jiǎn)正頻率數(shù)公式的修正和給出均勻阻尼界面矩形房間的混響解有限差分、有限元、邊境元法的計(jì)算機(jī)求解系統(tǒng)分析1929年，在廳堂內(nèi)開(kāi)槍診斷回聲1935年，房間聲頻率傳送函數(shù)提出40年代用電火花作聲源測(cè)回聲圖50年代房間聲頻率傳送函數(shù)的研討60年代廳堂脈沖呼應(yīng)數(shù)字信號(hào)處置：FFT、相關(guān)SECTIONIScienceofacousticsPrinciplesofacousticsSoundandsoundingbodiesPropagationofsoundAbsorptionofsoundReflectionofsoundReinforcementofsoundTransmissionofsoundSECTIONIIObstaclesandauxiliariestosoundEffectofbuildingsonsoundDecayofsoundAbsorptionofsoundinbuildingsObstructiontosoundArrangementofseatsinlecturehalls,&c"Isacousticcurve"ReverberationofsoundEchoAuxiliariestosoundthatcanbeaffordedbybuildingsReflectionasanauxiliarytosoundBlackburn'sexperimentsinAttereliffeChurchConductionofsoundinbuildingsResonanceofbuildingsMusicalnoteofroomsMusicalresonanceofcathedralsProportionsofroomsforpublicspeakingPropervalueofauxiliariestosoundSECT1ONIIIPracticalapplicationsofthetheoretioa1princip1esprevious1yexplainedI.Buildingsinwhichthevoicespreadsbynatura1radiationConstructionofGreekandRomantheatresDescriptionanduseoftheecheiaLecturetheatresTheatreLawcourtsII.Buildingsinwhichthesoundisdirected,preserved,orconductedBasilicandBasilicachurchesRequirementsofmodernchurchesandplacesofworshipMethodofcorrectingtheacousticdefectsofchurches,&c.EffectofgalleriesinchurchesPositionofthepulpitorreading-desk心思聲學(xué)方面1854年，Henry研討了反射聲的“感知極限〞：50ms。1898年，賽賓〔Sabine〕提出混響時(shí)間T1951年，Hass效應(yīng)1953年，Thiele提出明晰度〔definition)D：50ms前到達(dá)的聲能/全部到達(dá)的聲能1962年，Beranek出版<MusicAcousticsandArchitecture>提出初始延遲間隙(initial-time-delaygap)：第一個(gè)反射聲相對(duì)于直達(dá)聲的延遲時(shí)間，與親切感〔intimacy〕有關(guān)；1967年，Marshall提出側(cè)向反射聲對(duì)音質(zhì)的重要性；1968年，Barron提出空間感的客觀量度S：早期〔5~80ms〕側(cè)向反射聲能/早期〔0~80ms〕非側(cè)向反射聲能1970年，Jordan提出“早期衰減時(shí)間〞EDT；1974年，AbdelAlim提出明晰度〔clarity〕C,用于音樂(lè)的明晰度：80ms前到達(dá)的聲能/80ms后到達(dá)的聲能1976年，Lehmann提出強(qiáng)度指數(shù)G作為廳堂中響度的度量接納點(diǎn)接納到的聲能/參考點(diǎn)接遭到的聲能〔dB表達(dá)〕1967~1985，Damaske、Schroeder、Ando等研討雙耳聽(tīng)聞1985年，安藤四一〔Ando〕提出雙耳相互關(guān)系數(shù)IACC音質(zhì)客觀評(píng)價(jià)一個(gè)廳堂其音質(zhì)的客觀參量可以經(jīng)過(guò)聲學(xué)丈量獲得，但音質(zhì)優(yōu)劣的最終評(píng)價(jià)決議于聽(tīng)眾的客觀感受。一個(gè)公以為音質(zhì)優(yōu)良的廳堂，一定具有最正確的客觀聲學(xué)參量；然而一個(gè)具備各項(xiàng)最正確〔設(shè)計(jì)取值〕客觀聲學(xué)參量的廳堂，卻不一定會(huì)被公以為是音質(zhì)優(yōu)良的大廳。緣由在于音質(zhì)的客觀評(píng)價(jià)是多種要素綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果。首先當(dāng)然與客觀聲學(xué)參量有關(guān)，但還與廳堂的視覺(jué)效果、溫馨程度、所處的環(huán)境、演唱〔奏〕曲目的類別以及評(píng)價(jià)者的素質(zhì)、音樂(lè)涵養(yǎng)、民族、喜好、年齡等諸多要素有關(guān)，從而使客觀評(píng)價(jià)帶有一定的模糊性。因此，采取何種方法能較確切地評(píng)價(jià)廳堂的音質(zhì)效果，是聲學(xué)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)尚待處理的課題。Beranek對(duì)廳堂音質(zhì)評(píng)價(jià)進(jìn)展研討，1962年提出了以為是獨(dú)立的五個(gè)客觀參量：響度、混響感、親切感、暖和感和環(huán)繞感，并提出相對(duì)應(yīng)的客觀量。在對(duì)一個(gè)廳堂進(jìn)展評(píng)價(jià)時(shí)，先對(duì)于各個(gè)目的進(jìn)展評(píng)分，最后加權(quán)得到廳堂音質(zhì)的總分。這一方法的最大問(wèn)題是加權(quán)的根據(jù)缺乏。20世紀(jì)70年代，德國(guó)哥廷根大學(xué)、柏林技術(shù)大學(xué)運(yùn)用現(xiàn)代心思學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和多變量分析中的因子分析方法進(jìn)展了廳堂音質(zhì)研討任務(wù)。哥廷根大學(xué)利用錄制的“干〞信號(hào)在廳堂中重放，并在廳堂中不同座席上用人工頭進(jìn)展雙耳錄音。用錄制的信號(hào)在消聲室內(nèi)做聽(tīng)音實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)成對(duì)比較，提出了廳堂音質(zhì)的三個(gè)參量：混響時(shí)間〔RT〕，明晰度〔C〕和雙耳聽(tīng)聞相互關(guān)〔IACC〕。在聽(tīng)音實(shí)驗(yàn)中總聲壓級(jí)不定，故這些參量中沒(méi)有涉及響度。柏林技術(shù)大學(xué)那么采取不同的方法，即聽(tīng)音資料是柏林愛(ài)樂(lè)交響樂(lè)團(tuán)在6個(gè)廳中的演奏錄音。聽(tīng)音實(shí)驗(yàn)是經(jīng)過(guò)耳機(jī)進(jìn)展的，并要求聽(tīng)音者對(duì)各個(gè)客觀目的評(píng)分，經(jīng)因子分析后得出獨(dú)立的參量：響度〔強(qiáng)度指數(shù)G〕、明晰度〔C〕、低頻混響比〔BR〕。結(jié)果顯示出在40個(gè)聽(tīng)音實(shí)驗(yàn)的人中明顯地分成兩組，一組對(duì)響度較敏感，而另一組那么對(duì)明晰度較敏感。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)混響時(shí)間除了對(duì)響度有影響外，對(duì)音質(zhì)的關(guān)系不敏感，只需在混響時(shí)間低于1.7s時(shí)才對(duì)音質(zhì)有明顯的影響。安藤四一〔Ando〕在哥廷根大學(xué)經(jīng)過(guò)人工合成聲場(chǎng)模擬廳堂中的聲場(chǎng)，合成聲場(chǎng)中包括直達(dá)聲和反射聲，其中反射聲的方向、強(qiáng)度及混響時(shí)間是可變的。實(shí)驗(yàn)得出決議音樂(lè)廳音質(zhì)的4個(gè)獨(dú)立參量：響度、親切感、混響、雙耳相互關(guān)IACC。根據(jù)這4個(gè)參量，安藤提出了相應(yīng)的音質(zhì)評(píng)分方法，但由于該方法丈量時(shí)，聲源特性不同和接納點(diǎn)位置稍有偏移，結(jié)果影響很大，因此，對(duì)運(yùn)用該方法目前尚有爭(zhēng)議。布朗〔M．Barron〕組織20個(gè)有閱歷的音質(zhì)評(píng)價(jià)人員，大部分為聲學(xué)顧問(wèn)，對(duì)英國(guó)的11個(gè)廳堂進(jìn)展了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)者在廳內(nèi)不同的位置聽(tīng)音，根據(jù)問(wèn)卷調(diào)查對(duì)各客觀目的作出評(píng)價(jià)。最后對(duì)廳堂總的音質(zhì)分成7個(gè)級(jí)別，從“頂級(jí)〞到“很差〞。結(jié)果顯示5個(gè)音質(zhì)目的，即明晰度、混響感、環(huán)繞感、親切感和響度是相互獨(dú)立的，而廳堂音質(zhì)的總印象與混響、環(huán)繞感、親切感的相關(guān)性最高。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)評(píng)價(jià)人員對(duì)于廳堂音質(zhì)有不同的偏好，一部分傾向于混響感，而另一部分那么傾向于親切感。1996年Beranek在他的新著<HowTheySound:ConcertandOperaHalls>一書(shū)中，總結(jié)了廳堂音質(zhì)過(guò)去30年的研討任務(wù)及對(duì)76個(gè)大廳的客觀調(diào)查評(píng)價(jià)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析后，提出了7個(gè)廳堂音質(zhì)客觀評(píng)價(jià)參量及相關(guān)的客觀物理量，即響度〔G〕、混響時(shí)間〔RT〕、明晰度〔C〕、親切感〔ITDG〕、空間感〔IACCLF〕、暖和感〔BR〕和舞臺(tái)支持〔STI〕，并提出了根據(jù)廳堂中實(shí)測(cè)客觀參量值的音質(zhì)綜合評(píng)價(jià)法。運(yùn)用這套方法對(duì)其中37個(gè)廳堂進(jìn)展了評(píng)價(jià)，按其音質(zhì)分成三個(gè)檔次，其結(jié)果與客觀調(diào)查符合較好，由此提出了各客觀量的最正確設(shè)計(jì)值。這種方法，應(yīng)該說(shuō)是至今較為全面、可靠性較大的一種客觀評(píng)價(jià)方法，但丈量任務(wù)量很大，且有些目的如IACC等可以測(cè)試的單位多，也不夠成熟，難以推行運(yùn)用。荷蘭阿姆斯特丹Concertgebouw1888年波士頓交響音樂(lè)廳1900年奧地利維也納音樂(lè)廳1870年瑞士BaselStadt-Casino1776年柏林Schauspielhaus1821年英國(guó)Gadiff,St.David’sHall1982年紐約CarnegieHall1891建，1986和1989年改