建聲與電聲的協同效應：物理場域中現代聲學環境應用研究

　　聲音，在我們的生活中無處不在，但大家未必了解聲音的物理特性，比如在空氣中的傳輸特性，影響聲音效果的因素，以及如何改善音質等。首先要明白建筑聲學的重要性，尤其是聲場環境不佳的情況下，如何通過擴聲設計改善音質問題，一直是“音響人”經常遇到的頭疼問題，下面將給大家細細道來。

01

聲音的傳播特性

　　聲音是由物體振(zhen)動產生的(de)聲波，通過(guo)介質進行傳播，在聲場(chang)中(zhong)傳播包括直達(da)聲、反射、折射、繞射、穿透和吸收等形(xing)式。室(shi)內觀(guan)眾(zhong)區聽(ting)到(dao)的(de)聲音除了(le)直達(da)聲，還有(you)經過(guo)反射的(de)近(jin)次反射聲和混響(xiang)聲，這些聲音的(de)共同作用形(xing)成(cheng)了(le)系(xi)統的(de)音質效果。

　　直達聲 ：指(zhi)從(cong)聲源直接傳(chuan)播(bo)到聽音(yin)點(dian)的(de)聲音(yin)，其傳(chuan)播(bo)路徑是從(cong)聲源到該點(dian)的(de)直線段(duan)。主要起到提供聲源的(de)方向，提高(gao)聲音(yin)清晰(xi)度和聲壓(ya)級的(de)主要來(lai)源。

　　近次反射聲 ：指相(xiang)對直達(da)聲(sheng)延遲(chi)50ms以(yi)內到達(da)的(de)反射(she)聲(sheng)。近次反射(she)聲(sheng)難(nan)以(yi)和(he)直達(da)聲(sheng)分開，相(xiang)互融(rong)合(he)。主要起到提(ti)高聲(sheng)壓級和(he)聲(sheng)音(yin)清晰度，增強(qiang)聲(sheng)音(yin)的(de)空間感。

　　混響聲 ：指在近次反射聲(sheng)(sheng)后(hou)陸續(xu)到達的(de)、經過多(duo)次反射的(de)聲(sheng)(sheng)音(yin)。沒有方向(xiang)性和聲(sheng)(sheng)音(yin)信息，但它使(shi)聲(sheng)(sheng)場分(fen)布(bu)均(jun)勻，音(yin)質豐滿。若(ruo)混(hun)(hun)響(xiang)時間合適則(ze)(ze)(ze)聲(sheng)(sheng)音(yin)豐滿，語(yu)音(yin)飽滿;混(hun)(hun)響(xiang)時間短則(ze)(ze)(ze)聲(sheng)(sheng)音(yin)較干(gan)硬、呆(dai)板;若(ruo)混(hun)(hun)響(xiang)聲(sheng)(sheng)過長(chang)則(ze)(ze)(ze)聲(sheng)(sheng)音(yin)含混(hun)(hun)不清(qing)，語(yu)音(yin)清(qing)晰(xi)度(du)下(xia)降，樂音(yin)缺乏力(li)度(du)和節奏感。

　　因此，要獲得良好的音響效果，除良好性能的音響器材和合理的系統設計外，還需具備良好建聲基礎，即聲場建聲環境。

　　02

　　最佳混響時間

　　混響，是一種物理現象。 聲波在室內傳播時，被墻壁、天花板、地板等障礙物吸吸和反射，直到完全消散。當聲源停止發聲后，聲波在室內要經過多次反射和吸收，最后才消失。聲學中的混響時間RT60定義即聲音突然停止發聲，到平均聲能密度自原始值衰變到其百萬分之一，即聲壓級降低 60 dB 所用的時間，單位為“秒”。 為保證擴聲的(de)清晰度(du)和層次感，各類廳堂的(de)最(zui)佳混響時間(jian)建議參考(kao)如下;

　　1.普通會議(yi)室(shi)最佳混(hun)(hun)響時間：0.6–1.0秒(miao)(miao)。小型教室(shi)建議(yi)0.4–0.6秒(miao)(miao)。大型階(jie)梯(ti)教室(shi)需避免(mian)回聲，混(hun)(hun)響時間不超過1.0秒(miao)(miao)。

　　2.視頻會(hui)(hui)議室最佳混(hun)響(xiang)時間：0.6秒。為(wei)避免給遠端(duan)造(zao)成視頻會(hui)(hui)議“回聲”問題，建議0.6秒左右。

　　3.多功能廳最佳(jia)混響(xiang)時間(jian)：0.8–1.4秒。以語言(yan)清(qing)晰度為(wei)主時(如(ru)演(yan)講、會議)，建議0.8–1.2秒;兼顧小型演(yan)出時，不(bu)得超過1.4秒。

　　03

　　建聲與擴聲協同原則

　　建筑聲學條件（簡稱“建聲”）與擴聲系統設計之間的關系密不可分，兩者共同決定了聲音的最終表現效果 。建聲是空間本身的聲學特性，在建筑聲學條件不佳(如混響時間過長、回聲嚴重、聲聚焦等)的會議廳中，無法通過擴聲完全修正嚴重缺陷。而擴聲是人為通過設備增強和優化聲音的過程 。若(ruo)建(jian)聲(sheng)條件(jian)不(bu)佳，即使使用高端擴(kuo)聲(sheng)設備，也(ye)難以獲得理想音質;當然，合(he)理的(de)擴(kuo)聲(sheng)設計可(ke)(ke)以一定程度(du)上彌補建(jian)聲(sheng)缺陷(xian)，通(tong)過合(he)理的(de)聲(sheng)學補償和(he)系統優化來提升語音清(qing)晰度(du)和(he)聽感。擴(kuo)聲(sheng)系統通(tong)過技術(shu)手段可(ke)(ke)部(bu)分修正建(jian)聲(sheng)缺陷(xian)，但無法完全替代良好的(de)建(jian)聲(sheng)基礎。整體(ti)協(xie)同原則：

　　充分利用直達聲 。應使(shi)(shi)廳內早(zao)期反(fan)(fan)射聲(sheng)(sheng)(sheng)聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)均勻分布，減少多次(ci)反(fan)(fan)射聲(sheng)(sheng)(sheng)(混響聲(sheng)(sheng)(sheng))，使(shi)(shi)到達觀眾席的(de)早(zao)期反(fan)(fan)射聲(sheng)(sheng)(sheng)相(xiang)對于(yu)(yu)直(zhi)達聲(sheng)(sheng)(sheng)的(de)延遲時間(jian)宜小于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)50ms(相(xiang)當于(yu)(yu)聲(sheng)(sheng)(sheng)程(cheng)差17m)。在擴聲(sheng)(sheng)(sheng)設計(ji)音(yin)箱(xiang)(xiang)位(wei)置時應考慮(lv)主音(yin)箱(xiang)(xiang)直(zhi)達聲(sheng)(sheng)(sheng)覆蓋范圍，保(bao)證坐(zuo)席區所有(you)位(wei)置能聽到音(yin)箱(xiang)(xiang)的(de)直(zhi)達聲(sheng)(sheng)(sheng)。

　　造型吊頂消除聲缺陷 。吊頂可(ke)根據聲(sheng)線分析設計宜(yi)于擴散(san)的(de)造型(xing)，吊頂造型(xing)能(neng)為后排觀眾提供足夠的(de)反(fan)射聲(sheng)，由(you)于聲(sheng)音(yin)會(hui)通過(guo)距離(li)的(de)增長(chang)而(er)衰減，但通過(guo)反(fan)射聲(sheng)的(de)補充可(ke)以補充聲(sheng)能(neng)，使后排觀眾獲(huo)得良好音(yin)質。

　　合理布置音箱，保證聲場均勻 。一般來說(shuo)，多功能(neng)廳(ting)側墻(qiang)宜設(she)計成反(fan)射(she)、擴散功能(neng)的(de)(de)墻(qiang)體(ti)，為觀(guan)眾提供(gong)早期(qi)側向反(fan)射(she)聲(sheng)，使觀(guan)眾獲得良(liang)好的(de)(de)音(yin)效。同時(shi)控制廳(ting)內混(hun)響時(shi)間(jian)控制在報(bao)告廳(ting)容積所對應的(de)(de)最佳混(hun)響時(shi)間(jian)范圍內，在擴散體(ti)表面增加吸聲(sheng)材料(liao)增加吸聲(sheng)量，以(yi)使聲(sheng)場盡(jin)可能(neng)均勻。

　　合理控制混響時間 。為(wei)控(kong)制混響時間，提(ti)高聲(sheng)音(yin)的(de)清(qing)晰(xi)度，則兩邊的(de)側墻(qiang)需補充適當(dang)的(de)吸(xi)聲(sheng)材料。為(wei)防(fang)止(zhi)聲(sheng)音(yin)通過后(hou)墻(qiang)反(fan)射至觀(guan)眾(zhong)前區而(er)引起(qi)回聲(sheng)缺陷(xian)，報(bao)告(gao)廳的(de)后(hou)墻(qiang)必須鋪(pu)設(she)強吸(xi)聲(sheng)材料，控(kong)制反(fan)射聲(sheng)能，避免(mian)聲(sheng)學缺陷(xian)的(de)產生。

　　04

　　建聲與擴聲的設計指引

　　建聲設計思路: 在裝修設計(ji)時，不僅要注(zhu)意美(mei)觀性(xing)、實用性(xing)和造價(jia)成本，也必須注(zhu)意建聲(sheng)的問題(ti)，應優(you)先考慮聲(sheng)學處(chu)理，否則后期音響系統效(xiao)果達(da)不到(dao)理想要求。

　　吸音材料：如木質吸音板、礦棉吸音板、聚酯纖維吸音板等，安裝于墻面、天花，有效吸收多余聲能，降低混響時間，提升語言清晰度。 吸音棉/氈：填充于墻體、吊頂空腔，或制成吸音模塊，高效吸聲，減少回聲與噪聲。 吸音軟包：布藝或皮革包裹的吸聲材料，安裝于墻面，兼具吸聲與裝飾效果。

　　聲學擴散材料：如QRD擴散板、圓柱擴散體、金字塔擴散體等，分散聲波能量，消除聲聚焦，使聲場均勻分布，提升音質。

　　隔音材料：隔音墻/隔斷：采用隔音磚、隔音板、隔音窗等構建，阻隔外部噪聲干擾，確保內部聲環境的純凈。 隔音門：特制的隔音門體，配備密封條與隔音玻璃，有效隔絕聲音傳播。

　　吸音窗簾/簾幕：懸掛在窗戶或舞臺兩側，吸收高頻聲波，降低反射聲，增加聲學舒適度。

　　聲學地毯：鋪設于地面，吸收腳步聲、座椅移動聲等低頻噪聲，提升聽音舒適度。

　　聲學涂料：涂覆于墻面，形成吸聲涂層，實現既有空間的聲學改造，兼顧裝飾性。

　　電聲設計與調試： 混響時間過長，如(ru)空曠場所聲音反射過多，導致語(yu)音清(qing)晰度下降。

　　選用輻射角度較小的強指向性音箱 ，讓聲音更精準傳輸到擴聲目標區域，減少頂面、墻面和地面反射，適用于高混響空間。選用聲音透亮的偏語言類音箱 ，避免音箱低頻較多造成音染，影響聲音的清晰度和層次感。多點布置小功率音箱減少聲反射 ，如在主要擴聲區(qu)均勻設置吸頂(ding)音箱。

　　聲場均勻度： 如不規則廳堂，特別是圓(yuan)形或穹頂結構(gou)的房間(jian)，或硬質(zhi)墻面容(rong)易(yi)引發駐波或聲聚焦。

　　采用合理音箱布局，盡量采用分散式聲場，避免出現多只音箱相互干涉。 音箱安裝應杜絕安裝在廳堂角落，避免形成駐波，而降低聲音清晰度。

　　數字信號處理： 通過反饋抑制處理。調試好話筒在合適拾音距離不產生嘯叫，避免反饋導致聲音不清晰。 通過數字均衡調整優化。結合相關軟件測試房間混響過長的主要頻率，通過數字音頻處理設備適當衰減混響過長的頻率。設置合理的延時。在大型廳堂的多音箱系統中，主、輔音箱應根據距離設置正確的延時，避免聲音不同步導致聲音不清晰。 例如：在(zai)連續說話(hua)過(guo)程中(一二……)，觀(guan)眾席聽到輔(fu)助音箱(xiang)發出“二”時，主音箱(xiang)的聲音到聽眾還在(zai)發出“一”。

　　建聲是基礎： 決定了聲(sheng)音傳播的“底色”，無法通過擴聲(sheng)完全修(xiu)正嚴重缺陷(如極端混(hun)響或噪聲(sheng))，因(yin)此做(zuo)好建聲(sheng)處(chu)理非常重要(yao)，不能只考慮裝(zhuang)修(xiu)裝(zhuang)飾的美觀(guan)性，而忽略對(dui)音響系統的實用(yong)性。

　　擴聲是工具： 通過技術手段優化聲(sheng)(sheng)能(neng)分(fen)布和(he)音質(zhi)，但(dan)需依賴(lai)建(jian)聲(sheng)(sheng)條件(jian)，在有限的建(jian)聲(sheng)(sheng)條件(jian)基礎(chu)上，只能(neng)做適當優化和(he)提升，不(bu)能(neng)根本解決(jue)問題。

　　05

　　案例應用分享

　　案例1：某省級氣象局

　　基本情況： 某省氣象局采(cai)用短桿話(hua)筒(tong)，4只(zhi)8寸多(duo)功能音(yin)箱，整個房間面(mian)積(ji)為(wei)160㎡左右(you)，吊完(wan)頂后層高約為(wei)4.5m。現場使用話(hua)筒(tong)講(jiang)話(hua)時，回聲(sheng)嚴重，聲(sheng)音(yin)清晰度(du)極差(cha)。

　　現(xian)場(chang)房間布(bu)局圖

　　現場情況： 吊(diao)頂(ding)采用鋁合金格(ge)柵(zha)，房(fang)間(jian)硬反射面(mian)(玻璃(li)、墻面(mian)、弧形屏(ping)等)導致聲波多次反射，基(ji)本沒有吸聲處理。

　　測試數據： 混響時間(jian)(RT60)長達2秒左右(you)。甚至有些地(di)方超過了2.3秒，遠超正常(chang)會議室標準(zhun)(推薦RT60≤0.6-0.8秒)。

　　處理辦法： 將原壁掛音箱音量調小，減少較大聲壓級在墻面、 地面和天花頂面等反射，并在會議桌上方增加8只吸頂音箱，使吸頂音箱成主擴，提高聲場均勻度，從而提高整體的清晰度。

　　案例2：某報告廳

　　基本情況： 某該報告(gao)廳體(ti)型(xing)(xing)為長方形，長18.3米 X 寬13.5米 X 高6.7米。該報告(gao)廳體(ti)型(xing)(xing)面積約(yue)248㎡，容積約(yue)1660m³。采用6只多功能音(yin)箱采用落地支(zhi)架(jia)安裝。現(xian)場存在明顯回聲、聲場不均(jun)勻(yun)，語言(yan)清(qing)晰度差，聽感不適(shi)，影響(xiang)報告(gao)廳的正常使用等問題。

　　現場房間布局圖

　　現場情況： 該(gai)報告廳(ting)(ting)墻面(mian)采用木飾(shi)面(mian)、布藝硬包，吊頂普通裝飾(shi)板，地面(mian)為地毯，且存(cun)在大面(mian)積玻璃。整個(ge)廳(ting)(ting)堂(tang)吸(xi)音量不足，平(ping)行(xing)面(mian)易產(chan)生顫抖回(hui)聲(sheng)(sheng)、多(duo)重回(hui)聲(sheng)(sheng)等不良聲(sheng)(sheng)學現(xian)象。

　　測試數據： 混響時間(RT60)長(chang)達2秒(miao)左(zuo)右。甚至(zhi)有些地方超(chao)過了2.21秒(miao)，遠超(chao)正常大會議(yi)室標準(推薦RT60≤0.8-1秒(miao))。

　　處理辦法： 將原多功能音箱更換為音柱音箱，減少音箱過多的中低頻輸出 ，從面提高聲音清晰度。同時選用音箱的覆蓋角度更窄 ，聲(sheng)(sheng)音可以(yi)更集中(zhong)傳輸到(dao)聽眾區域，以(yi)減少較大聲(sheng)(sheng)壓(ya)級在(zai)墻面、地面和天花頂(ding)面等反射，提高聲(sheng)(sheng)場均勻度(du)，從(cong)而提高整體的清晰度(du)。

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