建聲與電聲的協(xié)同效應：物理場(chǎng)域中現代聲學(xué)環(huán)境應用研究

　　聲音，在我們的生活中無(wú)處不在，但大家未必了解聲音的物理特性，比如在空氣中的傳輸特性，影響聲音效果的因素，以及如何改善音質(zhì)等。首先要明白建筑聲學(xué)的重要性，尤其是聲場(chǎng)環(huán)境不佳的情況下，如何通過(guò)擴聲設計改善音質(zhì)問(wèn)題，一直是“音響人”經(jīng)常遇到的頭疼問(wèn)題，下面將給大家細細道來(lái)。

01

聲音的傳播特性

　　聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的聲波，通過(guò)介質(zhì)進(jìn)行傳播，在聲場(chǎng)中傳播包括直達聲、反射、折射、繞射、穿透和吸收等形式。室內觀(guān)眾區聽(tīng)到的聲音除了直達聲，還有經(jīng)過(guò)反射的近次反射聲和混響聲，這些聲音的共同作用形成了系統的音質(zhì)效果。

　　直達聲 ：指從聲源直接傳播到聽(tīng)音點(diǎn)的聲音，其傳播路徑是從聲源到該點(diǎn)的直線(xiàn)段。主要起到提供聲源的方向，提高聲音清晰度和聲壓級的主要來(lái)源。

　　近次反射聲 ：指相對直達聲延遲50ms以?xún)鹊竭_的反射聲。近次反射聲難以和直達聲分開(kāi)，相互融合。主要起到提高聲壓級和聲音清晰度，增強聲音的空間感。

　　混響聲 ：指在近次反射聲后陸續到達的、經(jīng)過(guò)多次反射的聲音。沒(méi)有方向性和聲音信息，但它使聲場(chǎng)分布均勻，音質(zhì)豐滿(mǎn)。若混響時(shí)間合適則聲音豐滿(mǎn)，語(yǔ)音飽滿(mǎn);混響時(shí)間短則聲音較干硬、呆板;若混響聲過(guò)長(cháng)則聲音含混不清，語(yǔ)音清晰度下降，樂(lè )音缺乏力度和節奏感。

　　因此，要獲得良好的音響效果，除良好性能的音響器材和合理的系統設計外，還需具備良好建聲基礎，即聲場(chǎng)建聲環(huán)境。

　　02

　　最佳混響時(shí)間

　　混響，是一種物理現象。 聲波在室內傳播時(shí)，被墻壁、天花板、地板等障礙物吸吸和反射，直到完全消散。當聲源停止發(fā)聲后，聲波在室內要經(jīng)過(guò)多次反射和吸收，最后才消失。聲學(xué)中的混響時(shí)間RT60定義即聲音突然停止發(fā)聲，到平均聲能密度自原始值衰變到其百萬(wàn)分之一，即聲壓級降低 60 dB 所用的時(shí)間，單位為“秒”。 為保證擴聲的清晰度和層次感，各類(lèi)廳堂的最佳混響時(shí)間建議參考如下;

　　1.普通會(huì )議室最佳混響時(shí)間：0.6–1.0秒。小型教室建議0.4–0.6秒。大型階梯教室需避免回聲，混響時(shí)間不超過(guò)1.0秒。

　　2.視頻會(huì )議室最佳混響時(shí)間：0.6秒。為避免給遠端造成視頻會(huì )議“回聲”問(wèn)題，建議0.6秒左右。

　　3.多功能廳最佳混響時(shí)間：0.8–1.4秒。以語(yǔ)言清晰度為主時(shí)(如演講、會(huì )議)，建議0.8–1.2秒;兼顧小型演出時(shí)，不得超過(guò)1.4秒。

　　03

　　建聲與擴聲協(xié)同原則

　　建筑聲學(xué)條件（簡(jiǎn)稱(chēng)“建聲”）與擴聲系統設計之間的關(guān)系密不可分，兩者共同決定了聲音的最終表現效果 。建聲是空間本身的聲學(xué)特性，在建筑聲學(xué)條件不佳(如混響時(shí)間過(guò)長(cháng)、回聲嚴重、聲聚焦等)的會(huì )議廳中，無(wú)法通過(guò)擴聲完全修正嚴重缺陷。而擴聲是人為通過(guò)設備增強和優(yōu)化聲音的過(guò)程 。若建聲條件不佳，即使使用高端擴聲設備，也難以獲得理想音質(zhì);當然，合理的擴聲設計可以一定程度上彌補建聲缺陷，通過(guò)合理的聲學(xué)補償和系統優(yōu)化來(lái)提升語(yǔ)音清晰度和聽(tīng)感。擴聲系統通過(guò)技術(shù)手段可部分修正建聲缺陷，但無(wú)法完全替代良好的建聲基礎。整體協(xié)同原則：

　　充分利用直達聲 。應使廳內早期反射聲聲場(chǎng)均勻分布，減少多次反射聲(混響聲)，使到達觀(guān)眾席的早期反射聲相對于直達聲的延遲時(shí)間宜小于或等于50ms(相當于聲程差17m)。在擴聲設計音箱位置時(shí)應考慮主音箱直達聲覆蓋范圍，保證坐席區所有位置能聽(tīng)到音箱的直達聲。

　　造型吊頂消除聲缺陷 。吊頂可根據聲線(xiàn)分析設計宜于擴散的造型，吊頂造型能為后排觀(guān)眾提供足夠的反射聲，由于聲音會(huì )通過(guò)距離的增長(cháng)而衰減，但通過(guò)反射聲的補充可以補充聲能，使后排觀(guān)眾獲得良好音質(zhì)。

　　合理布置音箱，保證聲場(chǎng)均勻 。一般來(lái)說(shuō)，多功能廳側墻宜設計成反射、擴散功能的墻體，為觀(guān)眾提供早期側向反射聲，使觀(guān)眾獲得良好的音效。同時(shí)控制廳內混響時(shí)間控制在報告廳容積所對應的最佳混響時(shí)間范圍內，在擴散體表面增加吸聲材料增加吸聲量，以使聲場(chǎng)盡可能均勻。

　　合理控制混響時(shí)間 。為控制混響時(shí)間，提高聲音的清晰度，則兩邊的側墻需補充適當的吸聲材料。為防止聲音通過(guò)后墻反射至觀(guān)眾前區而引起回聲缺陷，報告廳的后墻必須鋪設強吸聲材料，控制反射聲能，避免聲學(xué)缺陷的產(chǎn)生。

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　　建聲與擴聲的設計指引

　　建聲設計思路: 在裝修設計時(shí)，不僅要注意美觀(guān)性、實(shí)用性和造價(jià)成本，也必須注意建聲的問(wèn)題，應優(yōu)先考慮聲學(xué)處理，否則后期音響系統效果達不到理想要求。

　　吸音材料：如木質(zhì)吸音板、礦棉吸音板、聚酯纖維吸音板等，安裝于墻面、天花，有效吸收多余聲能，降低混響時(shí)間，提升語(yǔ)言清晰度。 吸音棉/氈：填充于墻體、吊頂空腔，或制成吸音模塊，高效吸聲，減少回聲與噪聲。 吸音軟包：布藝或皮革包裹的吸聲材料，安裝于墻面，兼具吸聲與裝飾效果。

　　聲學(xué)擴散材料：如QRD擴散板、圓柱擴散體、金字塔擴散體等，分散聲波能量，消除聲聚焦，使聲場(chǎng)均勻分布，提升音質(zhì)。

　　隔音材料：隔音墻/隔斷：采用隔音磚、隔音板、隔音窗等構建，阻隔外部噪聲干擾，確保內部聲環(huán)境的純凈。 隔音門(mén)：特制的隔音門(mén)體，配備密封條與隔音玻璃，有效隔絕聲音傳播。

　　吸音窗簾/簾幕：懸掛在窗戶(hù)或舞臺兩側，吸收高頻聲波，降低反射聲，增加聲學(xué)舒適度。

　　聲學(xué)地毯：鋪設于地面，吸收腳步聲、座椅移動(dòng)聲等低頻噪聲，提升聽(tīng)音舒適度。

　　聲學(xué)涂料：涂覆于墻面，形成吸聲涂層，實(shí)現既有空間的聲學(xué)改造，兼顧裝飾性。

　　電聲設計與調試： 混響時(shí)間過(guò)長(cháng)，如空曠場(chǎng)所聲音反射過(guò)多，導致語(yǔ)音清晰度下降。

　　選用輻射角度較小的強指向性音箱 ，讓聲音更精準傳輸到擴聲目標區域，減少頂面、墻面和地面反射，適用于高混響空間。選用聲音透亮的偏語(yǔ)言類(lèi)音箱 ，避免音箱低頻較多造成音染，影響聲音的清晰度和層次感。多點(diǎn)布置小功率音箱減少聲反射 ，如在主要擴聲區均勻設置吸頂音箱。

　　聲場(chǎng)均勻度： 如不規則廳堂，特別是圓形或穹頂結構的房間，或硬質(zhì)墻面容易引發(fā)駐波或聲聚焦。

　　采用合理音箱布局，盡量采用分散式聲場(chǎng)，避免出現多只音箱相互干涉。 音箱安裝應杜絕安裝在廳堂角落，避免形成駐波，而降低聲音清晰度。

　　數字信號處理： 通過(guò)反饋抑制處理。調試好話(huà)筒在合適拾音距離不產(chǎn)生嘯叫，避免反饋導致聲音不清晰。 通過(guò)數字均衡調整優(yōu)化。結合相關(guān)軟件測試房間混響過(guò)長(cháng)的主要頻率，通過(guò)數字音頻處理設備適當衰減混響過(guò)長(cháng)的頻率。設置合理的延時(shí)。在大型廳堂的多音箱系統中，主、輔音箱應根據距離設置正確的延時(shí)，避免聲音不同步導致聲音不清晰。 例如：在連續說(shuō)話(huà)過(guò)程中(一二……)，觀(guān)眾席聽(tīng)到輔助音箱發(fā)出“二”時(shí)，主音箱的聲音到聽(tīng)眾還在發(fā)出“一”。

　　建聲是基礎： 決定了聲音傳播的“底色”，無(wú)法通過(guò)擴聲完全修正嚴重缺陷(如極端混響或噪聲)，因此做好建聲處理非常重要，不能只考慮裝修裝飾的美觀(guān)性，而忽略對音響系統的實(shí)用性。

　　擴聲是工具： 通過(guò)技術(shù)手段優(yōu)化聲能分布和音質(zhì)，但需依賴(lài)建聲條件，在有限的建聲條件基礎上，只能做適當優(yōu)化和提升，不能根本解決問(wèn)題。

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　　案例應用分享

　　案例1：某省級氣象局

　　基本情況： 某省氣象局采用短桿話(huà)筒，4只8寸多功能音箱，整個(gè)房間面積為160㎡左右，吊完頂后層高約為4.5m?，F場(chǎng)使用話(huà)筒講話(huà)時(shí)，回聲嚴重，聲音清晰度極差。

　　現場(chǎng)房間布局圖

　　現場(chǎng)情況： 吊頂采用鋁合金格柵，房間硬反射面(玻璃、墻面、弧形屏等)導致聲波多次反射，基本沒(méi)有吸聲處理。

　　測試數據： 混響時(shí)間(RT60)長(cháng)達2秒左右。甚至有些地方超過(guò)了2.3秒，遠超正常會(huì )議室標準(推薦RT60≤0.6-0.8秒)。

　　處理辦法： 將原壁掛音箱音量調小，減少較大聲壓級在墻面、 地面和天花頂面等反射，并在會(huì )議桌上方增加8只吸頂音箱，使吸頂音箱成主擴，提高聲場(chǎng)均勻度，從而提高整體的清晰度。

　　案例2：某報告廳

　　基本情況： 某該報告廳體型為長(cháng)方形，長(cháng)18.3米 X 寬13.5米 X 高6.7米。該報告廳體型面積約248㎡，容積約1660m³。采用6只多功能音箱采用落地支架安裝?，F場(chǎng)存在明顯回聲、聲場(chǎng)不均勻，語(yǔ)言清晰度差，聽(tīng)感不適，影響報告廳的正常使用等問(wèn)題。

　　現場(chǎng)房間布局圖

　　現場(chǎng)情況： 該報告廳墻面采用木飾面、布藝硬包，吊頂普通裝飾板，地面為地毯，且存在大面積玻璃。整個(gè)廳堂吸音量不足，平行面易產(chǎn)生顫抖回聲、多重回聲等不良聲學(xué)現象。

　　測試數據： 混響時(shí)間(RT60)長(cháng)達2秒左右。甚至有些地方超過(guò)了2.21秒，遠超正常大會(huì )議室標準(推薦RT60≤0.8-1秒)。

　　處理辦法： 將原多功能音箱更換為音柱音箱，減少音箱過(guò)多的中低頻輸出 ，從面提高聲音清晰度。同時(shí)選用音箱的覆蓋角度更窄 ，聲音可以更集中傳輸到聽(tīng)眾區域，以減少較大聲壓級在墻面、地面和天花頂面等反射，提高聲場(chǎng)均勻度，從而提高整體的清晰度。

　　廣州市艾索技術(shù)有限公司成立于2007年 ，公司專(zhuān)注于音視頻技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)融合應用，致力于為用戶(hù)提供全空間業(yè)務(wù)場(chǎng)景音視訊軟硬件產(chǎn)品和信息化融合解決方案，集生產(chǎn)、銷(xiāo)售、方案設計和技術(shù)服務(wù) 為一體的國家級高新技術(shù)企業(yè)。

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