又是新的一周，制圖教室和大家準(zhǔn)時(shí)相見(jiàn)~在之前的兩篇建筑聲學(xué)與pachyderm模擬教程中我們一起學(xué)習(xí)了關(guān)于聲音強(qiáng)度的一系列理論概念（聲功率，聲強(qiáng)，聲強(qiáng)級(jí)，聲壓和聲壓級(jí)），在Pachyderm里面設(shè)置基本聲源和分析聲音強(qiáng)度的方法，關(guān)于降噪,聲反射和聲吸收的基本知識(shí)，以及復(fù)雜聲學(xué)材質(zhì)的設(shè)置方法。那么在今天的第三篇教程里，我們就需要以之前的內(nèi)容為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的部分：混響。相較于我們上一篇教程里面介紹的降噪，混響應(yīng)該是一個(gè)大家相對(duì)比較陌生的概念，所以首先我們需要花點(diǎn)時(shí)間介紹一下混響。各位應(yīng)該都知道聲波在室內(nèi)傳播時(shí)，當(dāng)其碰撞到諸如墻壁、天花板、地板等物體后會(huì)出現(xiàn)聲音的反射，吸收和穿透。根據(jù)我們之前在聲音衰減那塊的介紹，每次同物體接觸后，由于吸收和穿透的存在，反射的聲音強(qiáng)度會(huì)低于入射的聲音強(qiáng)度，但是由于常規(guī)材料的吸聲性能有限，當(dāng)聲源停止發(fā)聲后，聲波在室內(nèi)需要經(jīng)過(guò)多次反射和吸收最后才會(huì)最終消失，所以我們就感覺(jué)到聲源停止發(fā)聲后還有若干個(gè)聲波混合持續(xù)一段時(shí)間（室內(nèi)聲源停止發(fā)聲后仍然存在的聲延續(xù)現(xiàn)象）。這種現(xiàn)象叫做混響，而聲源停止發(fā)聲后，聲壓級(jí)減少60dB所需要時(shí)間即為混響時(shí)間T60，單位為秒。對(duì)于混響和混響時(shí)間，大家有兩個(gè)點(diǎn)需要明確一下。第一點(diǎn)是生活中處處有混響，雖然對(duì)于混響的研究一般集中在音樂(lè)廳等特殊建筑類(lèi)型上，但是作為一個(gè)客觀的物理現(xiàn)象，只要存在聲音的反射，就必然會(huì)導(dǎo)致混響。（理論上如果存在一個(gè)建筑的內(nèi)部材料可以百分百反射聲音，那它的混響時(shí)間就是無(wú)窮大）因此除非你是在一個(gè)絕對(duì)空曠場(chǎng)地（你發(fā)出的聲波不會(huì)遇到反射）否則你就會(huì)遇到混響。
第二點(diǎn)是混響時(shí)間本身無(wú)所謂好壞，合適的混響時(shí)間取決于不同的建筑功能需求。我們?cè)倏聪禄祉憰r(shí)間的定義，聲源停止發(fā)聲后，聲壓級(jí)減少60dB所需要時(shí)間即為混響時(shí)間，單位為秒。所以混響時(shí)間越長(zhǎng)，單個(gè)聲音持續(xù)的時(shí)間就越長(zhǎng)。那么假設(shè)我們現(xiàn)在發(fā)了2個(gè)音：A和B，每個(gè)音發(fā)音的間隔為1S。如果混響時(shí)間為1.5S的話，那么當(dāng)我發(fā)完A的音之后，它需要1.5S才會(huì)停止。而我們的B是在A發(fā)出后1S就發(fā)出了，這也就意味著，B的發(fā)音會(huì)有0.5S的時(shí)間是與A的聲音重合的。那么這也就意味著，如果混響時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)于持續(xù)的發(fā)音，之前的音和之后的音的混合就會(huì)越嚴(yán)重。所以混響時(shí)間越短，聲音區(qū)分越清楚，但是由于缺乏聲音的混合，聲音越發(fā)干，枯燥無(wú)味不親切自然，并且由于缺乏反射和重合，聲音響度也會(huì)略低。而混響時(shí)間越長(zhǎng)，聲音越含混不清：但是由于聲音的混合，會(huì)顯得圓潤(rùn)動(dòng)聽(tīng)，響度也會(huì)得到加強(qiáng)。（對(duì)于不同混響時(shí)間對(duì)于聲音的影響大家可以參考下這個(gè)視頻：https://www.bilibili.com/video/av79479768/）因此對(duì)于不同的建筑類(lèi)型會(huì)有不同合適的混響時(shí)間。比如在這我們可以對(duì)比一下三個(gè)不同類(lèi)型的建筑（學(xué)術(shù)報(bào)告廳，流行音樂(lè)廳，古典音樂(lè)廳）它們的混響時(shí)間。對(duì)于學(xué)術(shù)報(bào)告廳，相較于聲音的圓潤(rùn)動(dòng)聽(tīng)我們更追求聲音的清晰明確，所以混響時(shí)間會(huì)最低。節(jié)奏鮮明的流行音樂(lè)廳，相較于學(xué)術(shù)報(bào)告廳，我們對(duì)于聲音的清晰度要求會(huì)低一些，而對(duì)于音色的要求會(huì)高一些，但是如果混響時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，原本節(jié)奏就比較快的樂(lè)曲就更難于聽(tīng)懂，比如大家可以設(shè)想有人在一個(gè)高混響時(shí)間的房間里面唱Rap是個(gè)什么場(chǎng)景，每個(gè)句子的發(fā)音都會(huì)混在一起，完全聽(tīng)不懂唱的是什么。而對(duì)于古典音樂(lè)廳，因?yàn)楣诺湟魳?lè)節(jié)奏較慢而偏于抒情，我們對(duì)于清晰度幾乎沒(méi)有要求，相反我們更注重聲音的醇厚和源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，所以更長(zhǎng)的混響時(shí)間則更為合適。下面這張圖是一個(gè)對(duì)于不同建筑類(lèi)型大致適宜的混響時(shí)間的一個(gè)介紹。大家可以做一個(gè)參照。明白了混響時(shí)間是什么之后，我們?cè)倭私庖幌?/span>混響時(shí)間的長(zhǎng)短是由什么決定的。因?yàn)榛祉懼傅氖锹曉赐Ｖ拱l(fā)聲后，聲波在室內(nèi)要經(jīng)過(guò)多次反射和吸收，最后才消失的物理現(xiàn)象，所以很明顯聲波反射的強(qiáng)弱和反射時(shí)間的長(zhǎng)短決定了混響時(shí)間的長(zhǎng)短。那對(duì)于建筑來(lái)說(shuō)，房間的混響長(zhǎng)短是由它的吸聲量和體積大小所決定的，體積大且吸聲量小（空曠）的房間，混響時(shí)間長(zhǎng)。相反體積小且吸聲強(qiáng)（密集）的房間，混響時(shí)間就要短。因?yàn)榛祉憰r(shí)間受周?chē)矬w的吸聲量影響，所以混響時(shí)間就又涉及到我們之前第二篇教程里面說(shuō)的聲音衰減了，而聲音衰減部分里面介紹的一系列措施和方法同樣適用于建筑混響時(shí)間的調(diào)整，比如我們可以使用特定的吸音材料和吸音結(jié)構(gòu)（薄膜，多孔，共振等等）來(lái)降低混響時(shí)間，或者通過(guò)低吸聲系數(shù)的高反射材料來(lái)延長(zhǎng)建筑的混響時(shí)間。
通過(guò)聲學(xué)材料的改變，我們可以在建筑方案不變的前提下，改變房間的混響時(shí)間，使其與特定的建筑功能相匹配。最后對(duì)于混響時(shí)間，各位需要知道的是在實(shí)際使用過(guò)程中，建筑的混響時(shí)間是會(huì)改變的。之前說(shuō)過(guò)混響時(shí)間是由吸聲量決定，而建筑使用者，也就是我們人體本身，其實(shí)也是一個(gè)額外的吸聲體，當(dāng)人多的時(shí)候整體的吸聲效果肯定是要大于人少的時(shí)候，所以相應(yīng)的混響時(shí)間會(huì)變少。比如說(shuō)北京“首都劇場(chǎng)”的混響時(shí)間，坐滿觀眾時(shí)為1.36秒，空的時(shí)候是3.3秒。而人們說(shuō)的最佳混響時(shí)間一般是指滿座時(shí)的混響時(shí)間。其次對(duì)于高級(jí)的音樂(lè)廳或劇場(chǎng)，為了滿足不同的功能要求，是需要人工調(diào)節(jié)混響時(shí)間的。其中一種辦法是改變廳堂的吸聲情況。比如在廳堂內(nèi)安裝一組可以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱體，柱面的一半是反射面，反射強(qiáng)、吸收少；另一半是吸聲面，反射弱、吸收多．把反射面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)表面，混響時(shí)間就變長(zhǎng)；反之，把吸收面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)表面，混響時(shí)間就變短。
了解了混響和混響時(shí)間的相關(guān)知識(shí)之后，下面我們就在Pachyderm里面模擬一下房間的混響時(shí)間。
首先我們還是需要布置房間。
使用insert命令放置聲源和接收器。
之前的兩篇教程里面對(duì)于聲音的設(shè)置我們都是直接使用insert-source的命令，那么除了使用insert-source植入這樣一個(gè)基本聲源之外，另外一個(gè)Pachyderm使用頻率更高的聲源命令叫做insert-speaking person。因?yàn)榇蠹蚁胍幌拢覀兇蟛糠值氖覂?nèi)聲學(xué)模擬的聲源其實(shí)都是我們?nèi)祟?lèi)自己。無(wú)論是演講廳，歌劇院還是舞臺(tái)，那對(duì)于人聲了，首先在不同情況下我們會(huì)有不同的聲音強(qiáng)度，你演講，交談，私語(yǔ)的強(qiáng)度都不同，并且人聲在不同頻率的聲強(qiáng)也不相同，男生的聲音偏低，女生的聲音偏高，所以針對(duì)人聲這樣一種復(fù)雜的聲源情況，我們使用標(biāo)準(zhǔn)聲源進(jìn)行設(shè)置是很麻煩的，我們要求網(wǎng)絡(luò)上找各種各樣的參數(shù)，然后在source的屬性欄里面根據(jù)不同的頻率進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)置。但是借助insert-speaker，所有這些麻煩就不復(fù)存在。輸入insert-speaking person，在輸入位置之后軟件就會(huì)讓我們選擇發(fā)聲者的類(lèi)別然后選擇具體的發(fā)聲情況，比如在這里面我們可以選擇一個(gè)唱歌的男人。確定之后大家就可以看到這里面每個(gè)頻率波段的聲強(qiáng)值就都設(shè)置好了，所以借助這個(gè)命令可以大大加快我們對(duì)于聲源的設(shè)置。之后指派聲學(xué)材料，打開(kāi)Pachyderm主菜單，點(diǎn)開(kāi)第二個(gè)卷展欄material。
在這大家可以像我們第一篇教程里面那樣選擇官方庫(kù)中的材質(zhì)，或者像第二篇教程里面一樣自行設(shè)置復(fù)雜的聲學(xué)材質(zhì)。將材質(zhì)賦予物體之后，點(diǎn)擊impulse欄目中的Calculate即可開(kāi)始聲學(xué)的計(jì)算。
經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的計(jì)算我們就能得到分析的結(jié)果。在analysis里面我們可以選擇混響時(shí)間。
不過(guò)大家看到這里面的混響顯示的是T30和T15，而我們之前對(duì)于混響時(shí)間的介紹是：聲源停止發(fā)聲后，聲壓級(jí)減少60dB所需要時(shí)間，也就是室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，聲源突然停止發(fā)聲，室內(nèi)聲壓級(jí)按線性衰減60dB所經(jīng)歷的時(shí)間叫混響時(shí)間T60，單位S。之所以這里面沒(méi)有顯示T60而是T30和T15，主要原因就是實(shí)際的混響衰減曲線由于衰減量程及本底噪聲的干擾，很難造成在60dB內(nèi)都有良好的線性衰減曲線，因此有時(shí)人們會(huì)取衰減30db和或衰減15分貝的曲線代替衰減60分貝的曲線。
不過(guò)在這有個(gè)事情需要和大家強(qiáng)調(diào)一下，因?yàn)楹芏嗳藭?huì)以為T(mén)30和T15指的是聲音降低30分貝和15分貝所需要的時(shí)間，加之聲壓級(jí)成線性衰減，所以有學(xué)生就會(huì)以為T(mén)60=4T15=2T30，這個(gè)實(shí)際上是不對(duì)的，所有混響時(shí)間都是以聲音降低60分貝的時(shí)間進(jìn)行判定的，這里面的T30實(shí)際上的含義是，通過(guò)計(jì)算降低30分貝的時(shí)間來(lái)推測(cè)降低60分貝的時(shí)間，而T15指的是通過(guò)計(jì)算降低15分貝的時(shí)間來(lái)推測(cè)降低60分貝的時(shí)間，
那么有了混響時(shí)間的數(shù)值我們就可進(jìn)行很多操作了，比如你可以通過(guò)改變不同室內(nèi)的材質(zhì)來(lái)測(cè)試其對(duì)于混響時(shí)間的影響，或者你可以在室內(nèi)布置一下額外的三維吸音體來(lái)測(cè)試其吸收的能力，或者測(cè)試不同的房間造型對(duì)于混響時(shí)間的影響等等，最終使房間的混響時(shí)間與房間的功能需求相匹配。今天的教程到此為止了，最后總結(jié)下本次教程的重點(diǎn)：3：不同建筑類(lèi)型合適的混響時(shí)間制圖教室交流群
制圖教室群二維碼（QQ）
本站僅提供存儲(chǔ)服務(wù)，所有內(nèi)容均由用戶發(fā)布，如發(fā)現(xiàn)有害或侵權(quán)內(nèi)容，請(qǐng)
點(diǎn)擊舉報(bào)。
