【技术】要靓声,首先要建声 建筑声学基础介绍

THX、HAA家庭影院工程师认证课程先后引入中国市场后为影音及智能行业培育出一批又一批的优秀从业人员。课程的主要内容是让从业人员学会设计家庭影院音频系统。包括房间声学和光学处理、设备选用、安装和后期调试等等。从课程内容的编排上可以看出,一个音效出色的家庭影院音频系统,首要条件就是拥有一个声学效果好的空间环境。在建造一个家庭影院视听室时,背景噪音、混响时间、声音反射、共振/驻波问题都是必然遇到的声学问题,从业人员必须在客户给出的预算范围内妥善地解决。因此,若想靓声,首先要建声。

要建声,我们需要引申出建筑声学的话题。上述的背景噪音、混响时间、声音反射、共振/驻波问题都是属于建筑声学问题。到底什么是建筑声学?建筑声学是研究建筑中声学环境问题的科学,目的在于如何让人们在建筑中获得良好的声音环境,涉及问题不仅仅在于声音本身,还包括心理感受、建筑学、结构学,材料学甚至群体行为学等多方面的问题。而且建筑声学的应用非常广泛,除了影音视听室,剧院、音乐厅、教室、办公室、酒店、KTV、餐厅等场合,且不同的应用场合都有不同的声学要求。

最近,笔者参加了由广州声博士声学材料有限公司举办建筑声学培训课程,尽管这次的课程是基础课程(AA1,最高为AA5,共五级),课程给我的感觉还是相当实用的,所以笔者就结合了一些课程内容而组织了这个小专题,希望能让大家对建筑声学一个初步的认知。

一切从噪音开始

噪声是建筑声学里面一个重要的参数,也是学习建筑声学时首先要了解的一个概念。到底什么是噪音呢?或许说到这里,大家会想到噪音就是音量很大,听起来很难受的声音,其实不然,建筑声学里面对噪声的定义是,只要我们在日常生活中不想听到的声音都统称为噪音。

在现实生活当中,我们会经常接触到不同类型的噪音,而噪音会对我们的日常生活构成各种各样的影响。到底会产生什么样的影响?以下先列举一些研究数据。在教学领域,77%的学生认为噪音是课堂上最大的干扰,使得学生无法听清楚老师的讲课内容,而且噪音污染每增加10dB,8-9岁的小学生在全国标准测试中的成绩就降低5.5分;在职场里面,74.6%的办公室职员认为噪音污染会让职员的工作效绩降低66%。此外,噪音污染还会影响到我们的作息时间,从而严重影响到睡眠质量,关系到我们的身心健康,对于听音乐和看电影,噪音污染会则会分散我们的注意力和音质的清晰度。

我们生活当中会面对哪些噪音?

刚刚我们说到噪音对日常生活的各种影响,那么在我们日常生活当中会面对哪些噪音呢?根据建筑声学里面的描述,噪音的类型有三种,包括:侧翼噪音、背景噪音和冲击噪音。

侧翼噪音就是在我们在大自然中常常听到的各种声音,这些声音经空气中传播,然后通过门、窗、电器插座的缝隙,通风管道等途径传到房间里面,让我们听到,这类的噪音称之为侧翼噪音。

背景噪音,这类噪音即使在噪声源停止的情况下依然会存在的,也叫环境噪音。音乐厅、录音棚,以及我们的影音视听室往往都需要较低的背景噪音,这样可以避免背景噪音掩盖声音里面弱信息,使得我们听到更多微弱的声音细节。

冲击噪音则是以结构传播的方式传到房间里面。例如,人走路是发出的声音,或者说有人在外面突然大力拍打墙体,又或者你的隔壁开着一个低音炮,且开大音量看电影等,这些声音都会通过建筑结构传到你的房间。这类噪音往往比较短暂,甚至是一瞬间的事情,会让你的注意力突然间改变。

噪音的其中一个最大的危害就是影响我们的日常生活,例如,让人在晚上无法入睡,从而影响到睡眠质量

在现实生活中我们会遇到各种各样来自不同产生方式的噪音,而这些噪音会通过各种途径进入到房间里面。所以,噪声控制是非常重要的

噪音的等级划分,单位为dBA。dBA是建筑声学里面常用的一个声压级计量单位,它更接近人耳实际听到的声压级

关于噪音控制

好了!既然知道噪声对我们日常生活的影响以及噪声的类型和传播途径,那么我们就可以对噪声进行针对性地控制,从而降低噪音对我们的影响。

噪声控制最常见的方式是隔离空气声。简单地说,你把门窗都关好,并且将缝隙堵住,那么噪音问题就会得到一定程度的控制。当然,仅仅是通过这种方式来控制噪音是不够充分的,门、窗、墙体、地面、天花板等建筑构件都会影响到噪音控制的结果。

高速公路,高架路旁边筑起的隔音板可以降低汽车经过时所产生的噪音,也是城市里面最常见的噪音控制方式之一

对于高端的视听室,或者录音棚,常常会采用“房中房”的结构来进行噪音控制。这种方式采用非硬性接触的方式连接,不仅仅可以有效地隔离噪音,还能更好地降低冲击噪音的危害

对于家庭环境,我们可以将窗户,或门的缝隙部分用橡胶带堵住,防止噪音通过缝隙传播到室内

在建筑声学里面,“TL(transmission loss)”中文名为“传输声失”,是建筑构件在空气中隔声性能的参数,参数值越高,噪音减弱能力越强。TL的单位为dB。每种不同结构的建筑构件都有相应的TL参数,而且在不同倍频程,每个建筑构件的TL参数都是不同的。然而,建筑构件生产商通常会取250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz这四个倍频程的TL参数的平均值作为建筑构件声音传输等级(STC)给予用户进行参考。

但实际上,TL仅仅是一个描述建筑构件隔声量的参数,并不反映出实际能降低多少个dB的噪音。TL参数还需要补充公共分区的面积和房间的总吸声量才能决定到底能让房间降低多少个dB的噪音。此外,由于低频的波长大,传输距离更远,能非常容易地穿过建筑构件进入房间内部,所以在选购或设计建筑构件的时候,还需要注意63Hz、125H和250Hz这三个倍频程的参数。

对于结构传声所产生的冲击噪音,采用隔离空气声的方式是一定奏效,毕竟声音传输的方式不一样,需要加入阻尼结构来减少冲击噪音所带来的影响。例如,可以采用“弹性减震墙”,“浮筑地板”这类带有阻尼器结构的建筑构件来减少冲击噪音。而且国际建筑规范也有针对建筑构件对隔离冲击噪音的性能制定标准,称为IIC(Impact Isolation Class),即“冲击隔离等级”。国际建筑规范的IIC最低标准为50。

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