建筑与城市物理环境概论--声环境

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1、建筑与城市物理环境概论---声环境声音的物理特性声波、声速、波长声压及声压级，dB,响度；频率，Hz,音调；声压级叠加；噪声的声级和频谱。人耳的听觉特性听觉范围：0120dB；2020000Hz；听觉频率特性掩蔽效应建筑声环境声源—传声途径—接收者房间的声学特性材料和结构的声学特性：吸声、隔声、反射建筑环境中的噪声及其传播建筑环境噪声控制：保证建筑环境的安静要求室内音质设计：保证声音信息（语言、音乐）交流的质量剧场音质AAAAAArchitecturalAcousticsAsanArt厅堂音质与其说是科学

2、不如说是一门艺术.轰动一时的失败1960年代，著名美国建筑声学家白瑞纳克（Beranek）有两件事轰动国际建筑声学界：1962年出版了一部巨著：“Music，AcousticsandArchitecture”。以他为声学顾问的纽约菲哈莫尼音乐厅建成后，其音质很差，成为轰动一时的失败。现代建筑声学诞生于1900年前后，100年来进行了大量的科学研究和技术探索，但目前公认的音质最好的音乐厅却是在现代建筑声学诞生以前就建成了。Schroeder将厅堂音质问题归结为三个方面：1）物理方面：给定了形状和界面材料的房间里

3、，声波在其间是如何传播的？2）心理声学方面：给定了已知的声场，人们在其间听到了什么？3）美学方面：给定了已知的声场和可听的内容的全部信息，人们喜欢什么样的音质？物理方面：几何声学20世纪前声线作图求反射1898年賽宾提出混响公式1911年Jaeger用几何声学的统计方法导出賽宾公式1920~30导出伊林公式基于几何声学的计算机模拟波动声学1900年，刚性界面矩形房间简正振动及简正频率数公式1929~30年，混响由简正模式的衰变构成1936年，均匀阻尼界面矩形房间的简正模式及衰变的解1938~39年，马大猷对简

4、正频率数公式的修正和给出均匀阻尼界面矩形房间的混响解有限差分、有限元、边界元法的计算机求解系统分析1929年，在厅堂内开枪诊断回声1935年，房间声频率传递函数提出40年代用电火花作声源测回声图50年代房间声频率传递函数的研究60年代厅堂脉冲响应数字信号处理：FFT、相关心理声学方面1854年，Henry研究了反射声的“感知极限”：50ms。1898年，赛宾（Sabine）提出混响时间T1951年，Hass效应1953年，Thiele提出清晰度（definition)D：50ms前到达的声能/全部到达的声能1

5、962年，Beranek出版《MusicAcousticsandArchitecture》提出初始延迟间隙(initial-time-delaygap)：第一个反射声相对于直达声的延迟时间，与亲切感（intimacy）有关；1967年，Marshall提出側向反射声对音质的重要性；1968年，Barron提出空间感的客观量度S：早期（5~80ms）側向反射声能/早期（0~80ms）非側向反射声能1970年，Jordan提出“早期衰减时间”EDT；1974年，AbdelAlim提出明晰度（clarity）C,用

6、于音乐的清晰度：80ms前到达的声能/80ms后到达的声能1976年，Lehmann提出强度指数G作为厅堂中响度的度量接收点接收到的声能/参考点接受到的声能（dB表达）1967~1985，Damaske、Schroeder、Ando等研究双耳听闻1985年，安藤四一（Ando）提出双耳互相关系数IACC音质主观评价一个厅堂其音质的客观参量可以通过声学测量获得，但音质优劣的最终评价决定于听众的主观感受。一个公认为音质优异的厅堂，肯定具有最佳的客观声学参量；然而一个具备各项最佳（设计取值）客观声学参量的厅堂，却不

7、一定会被公认为是音质优异的大厅。原因在于音质的主观评价是多种因素综合评价的结果。首先当然与客观声学参量有关，但还与厅堂的视觉效果、舒适程度、所处的环境、演唱（奏）曲目的类别以及评价者的素质、音乐修养、民族、爱好、年龄等诸多因素有关，从而使主观评价带有一定的模糊性。因此，采取何种方法能较确切地评价厅堂的音质效果，是声学设计中的一项尚待解决的课题。Beranek对厅堂音质评价进行研究，1962年提出了认为是独立的五个主观参量：响度、混响感、亲切感、温暖感和环绕感，并提出相对应的客观量。在对一个厅堂进行评价时，先对

8、于各个指标进行评分，最后加权得到厅堂音质的总分。这一方法的最大问题是加权的根据不足。20世纪70年代，德国哥廷根大学、柏林技术大学运用现代心理学的实验方法和多变量分析中的因子分析方法进行了厅堂音质研究工作。哥廷根大学利用录制的“干”信号在厅堂中重放，并在厅堂中不同座席上用人工头进行双耳录音。用录制的信号在消声室内做听音试验，通过成对比较，提出了厅堂音质的三个参量：混响时间（RT），明晰度（C）和双耳