建筑與城市物理環(huán)境概論--聲環(huán)境

建筑與城市物理環(huán)境概論--聲環(huán)境

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1、建筑與城市物理環(huán)境概論---聲環(huán)境聲音的物理特性聲波、聲速、波長(zhǎng)聲壓及聲壓級(jí),dB,響度;頻率,Hz,音調(diào);聲壓級(jí)疊加;噪聲的聲級(jí)和頻譜。人耳的聽覺(jué)特性聽覺(jué)范圍:0?120dB;20?20000Hz;聽覺(jué)頻率特性掩蔽效應(yīng)建筑聲環(huán)境聲源—傳聲途徑—接收者房間的聲學(xué)特性材料和結(jié)構(gòu)的聲學(xué)特性:吸聲、隔聲、反射建筑環(huán)境中的噪聲及其傳播建筑環(huán)境噪聲控制:保證建筑環(huán)境的安靜要求室內(nèi)音質(zhì)設(shè)計(jì):保證聲音信息(語(yǔ)言、音樂(lè))交流的質(zhì)量劇場(chǎng)音質(zhì)AAAAAArchitecturalAcousticsAsanArt廳堂音質(zhì)與其說(shuō)是科學(xué)

2、不如說(shuō)是一門藝術(shù).轟動(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)有兩件事轟動(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,成為轟動(dòng)一時(shí)的失敗?,F(xiàn)代建筑聲學(xué)誕生于1900年前后,100年來(lái)進(jìn)行了大量的科學(xué)研究和技術(shù)探索,但目前公認(rèn)的音質(zhì)最好的音樂(lè)廳卻是在現(xiàn)代建筑聲學(xué)誕生以前就建成了。Schroeder將廳堂音質(zhì)問(wèn)題歸結(jié)為三個(gè)方面:1)物理方面:給定了形狀和界面材料的房間里

3、,聲波在其間是如何傳播的?2)心理聲學(xué)方面:給定了已知的聲場(chǎng),人們?cè)谄溟g聽到了什么?3)美學(xué)方面:給定了已知的聲場(chǎng)和可聽的內(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)模擬波動(dòng)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)正模式的衰變構(gòu)成1936年,均勻阻尼界面矩形房間的簡(jiǎn)正模式及衰變的解1938~39年,馬大猷對(duì)簡(jiǎn)

4、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、邊界元法的計(jì)算機(jī)求解系統(tǒng)分析1929年,在廳堂內(nèi)開槍診斷回聲1935年,房間聲頻率傳遞函數(shù)提出40年代用電火花作聲源測(cè)回聲圖50年代房間聲頻率傳遞函數(shù)的研究60年代廳堂脈沖響應(yīng)數(shù)字信號(hào)處理:FFT、相關(guān)心理聲學(xué)方面1854年,Henry研究了反射聲的“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提出清晰度(definition)D:50ms前到達(dá)的聲能/全部到達(dá)的聲能1

5、962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

6、于音樂(lè)的清晰度: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收點(diǎn)接收到的聲能/參考點(diǎn)接受到的聲能(dB表達(dá))1967~1985,Damaske、Schroeder、Ando等研究雙耳聽聞1985年,安藤四一(Ando)提出雙耳互相關(guān)系數(shù)IACC音質(zhì)主觀評(píng)價(jià)一個(gè)廳堂其音質(zhì)的客觀參量可以通過(guò)聲學(xué)測(cè)量獲得,但音質(zhì)優(yōu)劣的最終評(píng)價(jià)決定于聽眾的主觀感受。一個(gè)公認(rèn)為音質(zhì)優(yōu)異的廳堂,肯定具有最佳的客觀聲學(xué)參量;然而一個(gè)具備各項(xiàng)最佳(設(shè)計(jì)取值)客觀聲學(xué)參量的廳堂,卻不

7、一定會(huì)被公認(rèn)為是音質(zhì)優(yōu)異的大廳。原因在于音質(zhì)的主觀評(píng)價(jià)是多種因素綜合評(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、舒適程度、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)修養(yǎng)、民族、愛(ài)好、年齡等諸多因素有關(guān),從而使主觀評(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)尚待解決的課題。Beranek對(duì)廳堂音質(zhì)評(píng)價(jià)進(jìn)行研究,1962年提出了認(rèn)為是獨(dú)立的五個(gè)主觀參量:響度、混響感、親切感、溫暖感和環(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)行評(píng)價(jià)時(shí),先對(duì)

8、于各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(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)不足。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)代心理學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和多變量分析中的因子分析方法進(jìn)行了廳堂音質(zhì)研究工作。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)行雙耳錄音。用錄制的信號(hào)在消聲室內(nèi)做聽音試驗(yàn),通過(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

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