舞臺聲學(xué)中的反射與混響時(shí)間

　　混響聲的定義是：在直接聲消失后，室內持續的聲音。為度量混響的時(shí)間，通常定義混響時(shí)間T為：混響聲和聲壓級下降60分貝所需的時(shí)間(以秒度量)。由于聲吸收通常和頻率有關(guān)。因此混響時(shí)間一般與頻率有關(guān)。所以通常區分為低頻混響(取頻率67，125，250赫茲)、中頻混響(取頻率500赫茲或500-1000赫茲)、高頻混響(頻率≧2000赫茲以上)，混響時(shí)間是音樂(lè )廳音質(zhì)的四個(gè)客觀(guān)標準中的另一個(gè)。對于語(yǔ)言廳，由于要求語(yǔ)言清晰，混響時(shí)間效短，通常T500-(0.5-1.2秒);但對交響樂(lè )音樂(lè )廳，由于要求聲音有很好的豐滿(mǎn)性，混響時(shí)間要求較長(cháng)：T500-(0.5- 2.2秒)。ss混響時(shí)間T500可用下面伊松公式確定。

　　(7-1)=這里V是廳的體積(m3)，為平均吸收系數為廳內N種表面中的第I種表面的吸收系數，S為第I種表面的面積(m2)，如果考慮聽(tīng)眾的聲吸收，可以認為每個(gè)人相當于0.4m2的吸收面 積(a=1)，相應的座位不再計入吸收面積。4mV項是考慮空氣對高頻聲的吸收。

　　舞臺的周邊有一些柔軟多孔的吸聲材料。吸收性能較好，會(huì )有多次發(fā)射聲，經(jīng)大廳的側墻、地面、舞臺罩、天花板等處多次反射后傳出聽(tīng)眾耳中的聲音，就是混響聲。通過(guò)以下幾個(gè)方面詳細解釋音樂(lè )聲學(xué)中的發(fā)射與混響時(shí)間。

　　一、表面的聲吸收

　　當聲音投射到一個(gè)固體障礙物上時(shí)，大部分聲能將被障礙物表面反射;一小部分被障礙物吸收并最終轉化為熱能;另一小部分將穿透這個(gè)障礙物。這三部分的相對份額要視障礙物表面光滑程度、障礙物材料的比重和障礙物的形狀及厚度等因素而定。光滑堅硬表面的聲能反射系數比較大，一般在90%以上，而減少聲波反射的最常用辦法是增加聲能的吸收和透射。這里存在兩種物理機制：共振吸聲和多孔吸聲，一些柔軟多孔的吸聲材料，吸收性能較好。

　　二、直接聲與反射聲

　　由舞臺上傳出的樂(lè )聲，通過(guò)五種途徑到達聽(tīng)眾的耳中：

　　第一，直接聲D，由樂(lè )聲聲源按近似球面波的形式，直接傳達聽(tīng)眾耳中。這時(shí)聲能密度，也即聲強，大致與距離平方成反比，由于聽(tīng)眾的眼睛基本上處在舞臺聲源到他 耳朵的聯(lián)線(xiàn)上，因此可以說(shuō)，凡是看得見(jiàn)舞臺聲源的聽(tīng)眾也能聽(tīng)到發(fā)自該聲源的直接聲;反之也是。有的音樂(lè )廳樓廳的某些座位，聽(tīng)眾靠在座位上就看不見(jiàn)舞臺的聲 源，這樣就不能聽(tīng)到直接聲，越靠近舞臺，直接聲越大，越遠離舞臺，直接聲越小。

　　第二，大廳兩側墻壁的反射聲R1，R2，R1，R2到達聽(tīng)眾耳中的時(shí)間延遲和響度(相對于直接聲而言)均和大廳跨度、側墻敷面材料及表面形狀有關(guān)。就正廳中心軸線(xiàn)的座位而言。由于對稱(chēng)，R1和R2同時(shí)到達并且響度也相等。

　　第三，天花板反射聲R3。舞臺上的聲音傳向天花板，再反射，到達聽(tīng)眾耳中便是R3。R3的時(shí)間延遲、響度及頻譜和大廳高度，附加天花板(有時(shí)稱(chēng)為”浮云“)的傾斜角度及其具體構造有關(guān)。

　　第四，舞臺罩反射聲R4。舞臺上的聲音傳向舞臺罩，再經(jīng)舞臺罩反射后轉傳向聽(tīng)眾的反射聲。R4和舞臺罩的形狀和材料有關(guān)。

　　第五，多次反射聲，從舞臺上發(fā)出的聲音經(jīng)大廳的側墻、地面、舞臺罩、天花板等處多次反射后傳出聽(tīng)眾耳中的聲音。由于經(jīng)歷一次反射，聲音便被吸收一些(其頻譜也多少會(huì )有變化)，所以經(jīng)歷的反射次數越多，響度也越弱，方向也更雜亂而趨于各向同性。與此同時(shí)，由于多次反射聲的傳播路徑較長(cháng)，到達聽(tīng)眾耳中的時(shí)間 也更加延遲。如此多次反射，聲音逐漸溶入混響之中并逐漸消失。

　　三、初始時(shí)間延遲間隙及混響

　　當測聽(tīng)者座位不在正廳中軸線(xiàn)時(shí)，R1，R2并不等時(shí)，直接聲和R1之間的時(shí)間間隙被稱(chēng)為初始時(shí)間延遲間隙(通常以毫秒度量)。

　　它是音樂(lè )廳音質(zhì)的四個(gè)客觀(guān)標準中的一個(gè)，并且直接關(guān)系到主觀(guān)優(yōu)選評價(jià)中的一個(gè)重要項目——親切感。如果這個(gè)間隙小于20毫秒，聽(tīng)起來(lái)R1和直接聲將共同 形成一個(gè)響度較大、音質(zhì)較好的聲音;如果廳的尺寸很大，使這個(gè)間隙大于70毫秒，聽(tīng)起來(lái)R1便是回聲。在R4之后已屬于多次反射聲，經(jīng)們越來(lái)越多，越重 疊，越弱。逐漸溶成室內音特有的混響，混響聲的強度大體呈指數下降。