音樂聲學中反射與混響時間

1、表面的聲吸收

當聲音投射到一個固體障礙物上時，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。

2.直接聲與反射聲

由舞臺上傳出的樂聲，通過五種途徑到達聽眾的耳中：

第一，直接聲D，由樂聲聲源按近似球面波的形式，直接傳達聽眾耳中。這時聲能密度，也即聲強，大致與距離平方成反比，由于聽眾的眼睛基本上處在舞臺聲源到他 耳朵的聯線上，因此可以說，凡是看得見舞臺聲源的聽眾也能聽到發(fā)自該聲源的直接聲；反之也是。有的音樂廳樓廳的某些座位，聽眾靠在座位上就看不見舞臺的聲 源，這樣就不能聽到直接聲，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到達聽眾耳中的時間延遲和響度（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。就正廳中心軸線的座位而言。由于對稱，R1和R2同時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，到達聽眾耳中便是R3。R3的時間延遲、響度及頻譜和大廳高度，附加天花板（有時稱為”浮云“）的傾斜角度及其具體構造有關。

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

第五，多次反射聲，從舞臺上發(fā)出的聲音經大廳的側墻、地面、舞臺罩、天花板等處多次反射后傳出聽眾耳中的聲音。由于經歷一次反射，聲音便被吸收一些（其 頻譜也多少會有變化），所以經歷的反射次數越多，響度也越弱，方向也更雜亂而趨于各向同性。與此同時，由于多次反射聲的傳播路徑較長，到達聽眾耳中的時間 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。

3.初始時間延遲間隙及混響

從時間上看，直接聲和它和各種反射聲的時間分布如圖所示，這里，當測聽者座位不在正廳中軸線時，R1，R2并不等時，圖中，直接聲和R1之間的時間間隙被稱為初始時間延遲間隙（通常以毫秒度量）。

它是音樂廳音質的四個客觀標準中的一個，并且直接關系到主觀優(yōu)選評價中的一個重要項目——親切感。如果這個間隙小于20毫秒，聽起來R1和直接聲將共同 形成一個響度較大、音質較好的聲音；如果廳的尺寸很大，使這個間隙大于70毫秒，聽起來R1便是回聲。在R4之后已屬于多次反射聲，經們越來越多，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。

混響聲的定義是：在直接聲消失后，室內持續(xù)的聲音。為度量混響的時間，通常定義混響時間T為：混響聲和聲壓級下降60分貝所需的時間（以秒度量）。由于聲吸收通常和頻率有關。因此混響時間一般與頻率有關。所以通常區(qū)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），混響時間是音樂廳音質的四個客觀標準中的另一個。對于語言廳，由于要求語言清晰，混響時間 效短，通常T500-（0.5-1.2秒）；但對交響樂音樂廳，由于要求聲音有很好的豐滿性(參見下節(jié)敘述），混響時間要求較長：T500-（0.5- 2.2秒）。ss混響時間T500可用下面伊松公式確定。

混響時間

(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），如果考慮聽眾的聲吸收，可以認為每個人相當于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

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