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。

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聲音的傳播特性

　　聲音是由物體振動產生的聲波，通過介質進行傳播，在聲場中傳播包括直達聲、反射、折射、繞射、穿透和吸收等形式。室內觀眾區聽到的聲音除了直達聲，還有經過反射的近次反射聲和混響聲，這些聲音的共同作用形成了系統的音質效果。

　　直達聲 ：指從聲源直接傳播到聽音點的聲音，其傳播路徑是從聲源到該點的直線段。主要起到提供聲源的方向，提高聲音清晰度和聲壓級的主要來源。

　　近次反射聲 ：指相對直達聲延遲50ms以內到達的反射聲。近次反射聲難以和直達聲分開，相互融合。主要起到提高聲壓級和聲音清晰度，增強聲音的空間感。

　　混響聲 ：指在近次反射聲后陸續到達的、經過多次反射的聲音。沒有方向性和聲音信息，但它使聲場分布均勻，音質豐滿。若混響時間合適則聲音豐滿，語音飽滿;混響時間短則聲音較干硬、呆板;若混響聲過長則聲音含混不清，語音清晰度下降，樂音缺乏力度和節奏感。

　　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。

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　　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”。 為保證擴聲的清晰度和層次感，各類廳堂的最佳混響時間建議參考如下;

　　1.普通會議室最佳混響時間：0.6–1.0秒。小型教室建議0.4–0.6秒。大型階梯教室需避免回聲，混響時間不超過1.0秒。

　　2.視頻會議室最佳混響時間：0.6秒。為避免給遠端造成視頻會議“回聲”問題，建議0.6秒左右。

　　3.多功能廳最佳混響時間：0.8–1.4秒。以語言清晰度為主時(如演講、會議)，建議0.8–1.2秒;兼顧小型演出時，不得超過1.4秒。

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　　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 。若建聲條件不佳，即使使用高端擴聲設備，也難以獲得理想音質;當然，合理的擴聲設計可以一定程度上彌補建聲缺陷，通過合理的聲學補償和系統優化來提升語音清晰度和聽感。擴聲系統通過技術手段可部分修正建聲缺陷，但無法完全替代良好的建聲基礎。整體協同原則：

　　充分利用直達聲 。應使廳內早期反射聲聲場均勻分布，減少多次反射聲(混響聲)，使到達觀眾席的早期反射聲相對于直達聲的延遲時間宜小于或等于50ms(相當于聲程差17m)。在擴聲設計音箱位置時應考慮主音箱直達聲覆蓋范圍，保證坐席區所有位置能聽到音箱的直達聲。

　　造型吊頂消除聲缺陷 。吊頂可根據聲線分析設計宜于擴散的造型，吊頂造型能為后排觀眾提供足夠的反射聲，由于聲音會通過距離的增長而衰減，但通過反射聲的補充可以補充聲能，使后排觀眾獲得良好音質。

　　合理布置音箱，保證聲場均勻 。一般來說，多功能廳側墻宜設計成反射、擴散功能的墻體，為觀眾提供早期側向反射聲，使觀眾獲得良好的音效。同時控制廳內混響時間控制在報告廳容積所對應的最佳混響時間范圍內，在擴散體表面增加吸聲材料增加吸聲量，以使聲場盡可能均勻。

　　合理控制混響時間 。為控制混響時間，提高聲音的清晰度，則兩邊的側墻需補充適當的吸聲材料。為防止聲音通過后墻反射至觀眾前區而引起回聲缺陷，報告廳的后墻必須鋪設強吸聲材料，控制反射聲能，避免聲學缺陷的產生。

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　　建聲與擴聲的設計指引

　　建聲設計思路: 在裝修設計時，不僅要注意美觀性、實用性和造價成本，也必須注意建聲的問題，應優先考慮聲學處理，否則后期音響系統效果達不到理想要求。

　　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，如空曠場所聲音反射過多，導致語音清晰度下降。

　　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 ，如在主要擴聲區均勻設置吸頂音箱。

　　聲場均勻度： 如不規則廳堂，特別是圓形或穹頂結構的房間，或硬質墻面容易引發駐波或聲聚焦。

　　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：在連續說話過程中(一二……)，觀眾席聽到輔助音箱發出“二”時，主音箱的聲音到聽眾還在發出“一”。

　　建聲是基礎： 決定了聲音傳播的“底色”，無法通過擴聲完全修正嚴重缺陷(如極端混響或噪聲)，因此做好建聲處理非常重要，不能只考慮裝修裝飾的美觀性，而忽略對音響系統的實用性。

　　擴聲是工具： 通過技術手段優化聲能分布和音質，但需依賴建聲條件，在有限的建聲條件基礎上，只能做適當優化和提升，不能根本解決問題。

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　　案例應用分享

　　案例1：某省級氣象局

　　基本情況： 某省氣象局采用短桿話筒，4只8寸多功能音箱，整個房間面積為160㎡左右，吊完頂后層高約為4.5m。現場使用話筒講話時，回聲嚴重，聲音清晰度極差。

　　現場房間布局圖

　　現場情況： 吊頂采用鋁合金格柵，房間硬反射面(玻璃、墻面、弧形屏等)導致聲波多次反射，基本沒有吸聲處理。

　　測試數據： 混響時間(RT60)長達2秒左右。甚至有些地方超過了2.3秒，遠超正常會議室標準(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： 某該報告廳體型為長方形，長18.3米 X 寬13.5米 X 高6.7米。該報告廳體型面積約248㎡，容積約1660m³。采用6只多功能音箱采用落地支架安裝。現場存在明顯回聲、聲場不均勻，語言清晰度差，聽感不適，影響報告廳的正常使用等問題。

　　現場房間布局圖

　　現場情況： 該報告廳墻面采用木飾面、布藝硬包，吊頂普通裝飾板，地面為地毯，且存在大面積玻璃。整個廳堂吸音量不足，平行面易產生顫抖回聲、多重回聲等不良聲學現象。

　　測試數據： 混響時間(RT60)長達2秒左右。甚至有些地方超過了2.21秒，遠超正常大會議室標準(推薦RT60≤0.8-1秒)。

　　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 ，聲音可以更集中傳輸到聽眾區域，以減少較大聲壓級在墻面、地面和天花頂面等反射，提高聲場均勻度，從而提高整體的清晰度。

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