聲學(xué)手冊(cè)：聲學(xué)設(shè)計(jì)與建筑聲學(xué)實(shí)用指南（第5版）

1　聲學(xué)基礎(chǔ)　1
1．1　正弦波　2
1．2　介質(zhì)中的聲音　3
1．2．1　質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)　3
1．2．2　聲音的傳播　4
1．2．3　聲音的速度　5
1．3　波長(zhǎng)和頻率　6
1．4　復(fù)合波　8
1．4．1　諧波　8
1．4．2　相位　9
1．4．3　泛音　11
1．5　倍頻程　12
1．6　頻譜　14
1．7　電子、機(jī)械和聲學(xué)類比　17
2　聲壓級(jí)和分貝　18
2．1　比值與差值　18
數(shù)字的表達(dá)　19
2．2　對(duì)數(shù)　20
2．3　分貝　20
2．4　參考聲壓級(jí)　21
2．5　對(duì)數(shù)與指數(shù)公式的比較　23
2．6　聲功率　24
2．7　分貝的使用　26
2．7．1　例1：聲壓級(jí)　26
2．7．2　例2：揚(yáng)聲器的聲壓級(jí)　26
2．7．3　例3：話筒特性　27
2．7．4　例4：線性放大器　27
2．7．5　例5：通用放大器　27
2．7．6　例6：音樂(lè)廳　27
2．7．7　例7：分貝疊加　28
2．8　聲壓級(jí)的測(cè)量　29
2．9　正弦波的測(cè)量　30
3　自由聲場(chǎng)的聲音　32
3．1　自由聲場(chǎng)　32
3．2　聲音的輻射　32
3．3　自由聲場(chǎng)中的聲強(qiáng)　33
3．4　自由聲場(chǎng)中的聲壓　34
例：自由聲場(chǎng)中聲音輻射　35
3．5　密閉空間中的聲場(chǎng)　35
半球面聲場(chǎng)及傳播　37
4　聲音感知　38
4．1　耳朵的靈敏度　38
4．2　耳朵解剖學(xué)　39
4．2．1　外耳　40
4．2．2　指向性因素：一個(gè)實(shí)驗(yàn)　40
4．2．3　外耳道　40
4．2．4　中耳　41
4．2．5　內(nèi)耳　43
4．2．6　靜纖毛　44
4．3　響度與頻率　44
4．3．1　響度控制　46
4．3．2　可聽(tīng)區(qū)域　46
4．4　響度與聲壓級(jí)　47
4．5　響度和帶寬　49
4．6　脈沖的響度　51
4．7　可察覺(jué)的響度變化　52
4．8　音高與頻率　52
4．8．1　音高實(shí)驗(yàn)　53
4．8．2　消失的基頻　54
4．9　音色與頻譜　54
4．10　聲源的定位　54
4．11　雙耳定位　56
4．12　第一波陣面定律　57
4．12．1　法朗森效應(yīng)　57
4．12．2　優(yōu)先效應(yīng)　58
4．13　反射聲的感知　59
4．14　雞尾酒會(huì)效應(yīng)　61
4．15　聽(tīng)覺(jué)的非線性　61
4．16　主觀與客觀　62
4．17　職業(yè)性及娛樂(lè)性耳聾　62
4．18　總結(jié)　64
5　信號(hào)、語(yǔ)言、音樂(lè)和噪聲　65
5．1　聲譜　65
5．2　語(yǔ)言　66
5．2．1　語(yǔ)言的聲道模型　69
5．2．2　濁音的構(gòu)造　69
5．2．3　輔音的構(gòu)造　70
5．2．4　語(yǔ)言的頻率響應(yīng)　70
5．2．5　語(yǔ)音的指向性　71
5．3　音樂(lè)　72
5．3．1　弦樂(lè)器　72
5．3．2　木管樂(lè)器　72
5．3．3　非諧波泛音　73
5．4　音樂(lè)和語(yǔ)言的動(dòng)態(tài)范圍　73
5．5　語(yǔ)言和音樂(lè)的功率　75
5．6　語(yǔ)言和音樂(lè)的頻率范圍　76
5．7　語(yǔ)言和音樂(lè)的可聽(tīng)范圍　76
5．8　噪聲　76
5．8．1　噪聲測(cè)量　79
5．8．2　隨機(jī)噪聲　79
5．8．3　白噪聲和粉紅噪聲　80
5．9　信號(hào)失真　82
5．10　共振　86
5．11　音頻濾波器　87
6　反射　90
6．1　鏡面反射　90
6．2　反射表面的雙倍聲壓　92
6．3　凸面的反射　92
6．4　凹面的反射　93
6．5　拋物面的反射　94
6．6　駐波　95
6．7　墻角反射體　95
6．8　平均自由程　96
6．9　聲音反射的感知　97
6．9．1　單個(gè)反射作用　97
6．9．2　空間感、聲像以及回聲的感知　99
6．9．3　入射角、信號(hào)種類以及可聞反射聲頻譜的作用　100
7　衍射　101
7．1　波陣面的傳播和衍射　101
7．2　波長(zhǎng)和衍射　101
7．3　障礙物的聲音衍射　102
7．4　孔的聲音衍射　105
7．5　縫隙的聲音衍射　105
7．6　波帶板的衍射　106
7．7　人的頭部衍射　107
7．8　揚(yáng)聲器箱體邊沿的衍射　108
7．9　各種物體的衍射　108
8　折射　110
8．1　折射的性質(zhì)　110
8．2　聲音在固體中的折射　111
8．3　空氣中的聲音折射　112
8．4　封閉空間中的聲音折射　115
8．5　聲音在海中的折射　115
9　擴(kuò)散　117
9．1　完美的擴(kuò)散場(chǎng)　117
9．2　房間中的擴(kuò)散評(píng)價(jià)　117
9．3　衰減的拍頻　119
9．4　指數(shù)衰減　119
9．5　混響時(shí)間的空間均勻性　121
9．6　幾何不規(guī)則　123
9．7　吸聲體的分布　123
9．8　凹形表面　124
9．9　凸?fàn)畋砻妫憾鄨A柱擴(kuò)散體　124
9．10　平面擴(kuò)散體　125
10　梳狀濾波效應(yīng)　126
10．1　梳狀濾波器　126
10．2　聲音疊加　126
10．3　單音信號(hào)和梳狀濾波作用　127
10．3．1　音樂(lè)和語(yǔ)言信號(hào)的梳狀濾波作用　129
10．3．2　直達(dá)聲和反射聲的梳狀濾波作用　129
10．4　梳狀濾波器和臨界帶寬　133
10．5　多通道重放當(dāng)中的梳狀濾波作用　135
10．6　反射聲和空間感　135
10．7　話筒擺放當(dāng)中的梳狀濾波作用　135
10．8　在實(shí)踐中的梳狀濾波作用：6個(gè)例子　135
10．9　梳狀濾波響應(yīng)的評(píng)價(jià)　139
11　混響　142
11．1　房間聲音的增長(zhǎng)　142
11．2　房間內(nèi)的聲音衰減　144
11．3　理想的聲音增長(zhǎng)和衰減　144
11．4　混響時(shí)間的計(jì)算　145
11．4．1　賽賓公式　146
11．4．2　艾林-諾里斯公式　147
11．4．3　空氣吸聲　148
11．5　混響時(shí)間的測(cè)量　148
11．5．1　沖擊聲源　149
11．5．2　穩(wěn)態(tài)聲源　149
11．5．3　測(cè)量設(shè)備　150
11．5．4　測(cè)量步驟　150
11．6　混響和簡(jiǎn)正模式　151
11．6．1　衰減曲線分析　153
11．6．2　模式衰減的變化　153
11．6．3　頻率作用　154
11．7　混響特征　155
11．8　衰減率以及混響聲場(chǎng)　157
11．9　聲學(xué)耦合空間　157
11．10　電聲學(xué)的空間耦合　158
11．11　消除衰減波動(dòng)　158
11．12　混響對(duì)語(yǔ)言的影響　159
11．13　混響時(shí)間對(duì)音樂(lè)的影響　160
11．14　最佳混響時(shí)間　160
11．14．1　低頻混響時(shí)間的提升　163
11．14．2　初始時(shí)延間隙　164
11．14．3　聽(tīng)音室的混響時(shí)間　164
11．15　人工混響　165
11．16　混響時(shí)間的計(jì)算　167
11．16．1　例1：未做聲學(xué)處理的房間　167
11．16．2　例2：聲學(xué)處理之后的房間　168
12　吸聲　170
12．1　聲音能量的損耗　170
12．2　吸聲系數(shù)　171
12．2．1　混響室法　173
12．2．2　阻抗管法　173
12．2．3　猝發(fā)聲法　175
12．3　吸聲材料的安裝　176
12．4　中、高頻的多孔吸聲　177
12．5　玻璃纖維隔音材料　178
12．5．1　玻璃纖維：板　180
12．5．2　玻璃纖維：吸聲磚　180
12．6　吸聲體厚度的作用　181
12．7　吸聲體后面空腔的作用　182
12．8　吸聲材料密度的作用　183
12．9　開(kāi)孔泡沫　183
12．10　窗簾作為吸聲體　184
12．11　地毯作為吸聲體　188
12．11．1　地毯類型對(duì)吸聲的影響　188
12．11．2　地毯襯底對(duì)吸聲的影響　188
12．11．3　地毯的吸聲系數(shù)　189
12．12　人的吸聲作用　189
12．13　空氣中的吸聲　191
12．14　板（膜）吸聲體　192
12．15　多圓柱吸聲體　197
12．16　低頻陷阱：通過(guò)共振吸收低頻　199
12．17　赫姆霍茲（容積）共鳴器　200
12．18　穿孔板吸聲體　203
12．19　條狀吸聲體　208
12．20　材料的擺放　208
12．21　赫姆霍茲共鳴器的混響時(shí)間　209
12．22　增加混響時(shí)間　212
12．23　模塊　212
13　共振模式　214
13．1　早期實(shí)驗(yàn)和實(shí)例　214
13．2　管中的共振　215
13．3　室內(nèi)的反射　217
13．4　兩面墻之間的共振　218
13．5　頻率范圍　220
13．6　房間模式等式　221
13．6．1　房間模式的計(jì)算案例　222
13．6．2　驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)　225
13．7　模式衰減　227
13．8　模式帶寬　229
13．9　模式的壓力曲線　232
13．10　模式密度　235
13．11　模式間隔和音色失真　236
13．12　最佳的房間形狀　237
13．13　房間表面的展開(kāi)　242
13．14　控制有問(wèn)題的模式　244
13．15　簡(jiǎn)化的軸向模式分析　245
13．16　總結(jié)　247
14　施羅德擴(kuò)散體　248
14．1　實(shí)驗(yàn)　248
14．2　反射相位柵擴(kuò)散體　249
14．3　二次余數(shù)擴(kuò)散體　250
14．4　原根擴(kuò)散體　252
14．5　反射相位柵擴(kuò)散體的性能　253
14．6　反射相位柵擴(kuò)散體的應(yīng)用　256
14．6．1　顫動(dòng)回聲　258
14．6．2　分形學(xué)的應(yīng)用　260
14．6．3　三維擴(kuò)散　261
14．6．4　擴(kuò)散混凝土磚　263
14．6．5　擴(kuò)散效率的測(cè)量　265
14．7　格柵和傳統(tǒng)方法的比較　265
15　可調(diào)節(jié)的聲學(xué)環(huán)境　267
15．1　打褶懸掛的窗簾　267
15．2　可調(diào)節(jié)吸聲板　268
15．3　鉸鏈?zhǔn)轿暟濉?70
15．4　有百葉的吸聲板　270
15．5　吸聲/擴(kuò)散調(diào)節(jié)板　271
15．6　可變的共振裝置　272
15．7　旋轉(zhuǎn)單元　273
15．8　便攜式單元　275
16　噪聲控制　278
16．1　噪聲控制的方法　278
16．2　空氣噪聲　280
16．3　質(zhì)量和頻率的作用　281
質(zhì)量體的間隔　283
16．4　組合區(qū)域的隔聲量　283
16．5　多孔材料　284
16．6　聲音傳輸?shù)牡燃?jí)　284
16．7　墻體結(jié)構(gòu)的比較　286
16．8　隔聲窗　290
16．9　隔聲門　291
16．10　結(jié)構(gòu)噪聲　293
16．11　浮動(dòng)地板　294
16．11．1　浮動(dòng)墻和天花板　296
16．11．2　噪聲和房間共振　297
16．12　噪聲標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)　297
17　通風(fēng)系統(tǒng)中的噪聲控制　299
17．1　噪聲標(biāo)準(zhǔn)的選擇　299
17．2　風(fēng)扇噪聲　303
17．3　機(jī)械噪聲和振動(dòng)　304
17．4　空氣速度　307
17．5　自然衰減　308
17．6　風(fēng)道的內(nèi)襯　309
17．7　靜壓箱消聲器　311
17．8　密閉的衰減器　312
17．9　抗性消聲器　313
17．10　調(diào)節(jié)后的消聲器　314
17．11　管道位置　315
17．12　美國(guó)采暖、制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)　316
17．13　有源噪聲控制　316
17．14　一些建議　316
18　聽(tīng)音室聲學(xué)　317
18．1　重放條件　317
18．2　小房間的聲學(xué)特征　318
18．2．1　房間的尺寸和比例　319
18．2．2　混響時(shí)間　319
18．3　對(duì)于低頻的考慮　320
18．3．1　模式異?！?23
18．3．2　模式共振的控制　323
18．3．3　聽(tīng)音室的低頻陷阱　323
18．4　對(duì)于中、高頻的考慮　325
18．4．1　反射點(diǎn)的識(shí)別和處理　327
18．4．2　側(cè)向反射聲以及空間感的控制　328
18．5　揚(yáng)聲器的擺位　329
19　小錄音棚聲學(xué)　331
19．1　對(duì)環(huán)境噪聲的要求　331
19．2　錄音棚的聲學(xué)特征　332
19．2．1　直達(dá)聲和非直達(dá)聲　332
19．2．2　聲學(xué)處理的作用　333
19．3　房間模式及房間容積　334
19．4　混響時(shí)間　336
19．4．1　小空間的混響時(shí)間　336
19．4．2　最佳混響時(shí)間　336
19．5　擴(kuò)散　337
19．6　噪聲　337
19．7　錄音棚的設(shè)計(jì)案例　338
19．7．1　吸聲的設(shè)計(jì)目標(biāo)　338
19．7．2　聲學(xué)裝修的建議　339
20　控制室聲學(xué)　342
20．1　初始時(shí)延間隙　342
20．2　活躍端-寂靜端　344
20．3　鏡面反射與擴(kuò)散　345
20．4　控制室中的低頻共振　346
20．5　在實(shí)際中的初始時(shí)延間隙　347
20．6　揚(yáng)聲器的擺放及反射路徑　348
20．7　控制室中的無(wú)反射區(qū)域（RFZ）　349
20．8　控制室的頻率范圍　351
20．9　控制室的外殼和內(nèi)殼　351
21　音/視頻房間的聲學(xué)　352
21．1　設(shè)計(jì)因素　352
21．2　聲學(xué)處理　352
21．3　音/視頻房間的例子　353
21．3．1　房間共振的評(píng)價(jià)　353
21．3．2　房間共振的控制　353
21．3．3　吸聲計(jì)算　353
21．3．4　聲學(xué)處理的建議　355
21．3．5　專業(yè)的聲學(xué)處理　355
21．4　語(yǔ)音室　356
21．4．1　寂靜與活躍的聲學(xué)環(huán)境　357
21．4．2　早期反射聲　357
21．5　LEDE語(yǔ)音室　359
22　大空間的聲學(xué)特性　360
22．1　基本的設(shè)計(jì)原則　360
22．2　混響及回聲的控制　361
22．3　語(yǔ)言廳堂的設(shè)計(jì)　363
22．3．1　容積　363
22．3．2　廳堂形狀　364
22．3．3　吸聲處理　365
22．3．4　天花板、墻及地板　365
22．4　語(yǔ)言清晰度　365
22．4．1　語(yǔ)言頻率和持續(xù)時(shí)間　366
22．4．2　主觀測(cè)量　366
22．4．3　測(cè)量分析　367
22．5　音樂(lè)廳聲學(xué)設(shè)計(jì)　368
22．5．1　混響　368
22．5．2　清晰度　369
22．5．3　明亮感　369
22．5．4　增益　369
22．5．5　座位數(shù)　370
22．5．6　容積　370
22．5．7　空間感　370
22．5．8　視在聲源寬度（ASW）　370
22．5．9　初始時(shí)延間隙（ITDG）　371
22．5．10　低音比和溫暖感（BR）　371
22．6　音樂(lè)廳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)　371
22．6．1　包廂　371
22．6．2　天花板及墻　372
22．6．3　傾斜的地面　373
22．7　虛擬聲像分析　373
22．8　廳堂的設(shè)計(jì)流程　374
23　聲學(xué)失真　378
23．1　聲學(xué)失真和聲音感知　378
23．2　聲學(xué)失真的來(lái)源　378
23．2．1　房間模式的耦合　378
23．2．2　揚(yáng)聲器邊界干涉響應(yīng)　379
23．2．3　梳狀濾波　380
23．2．4　擴(kuò)散　384
23．2．5　擴(kuò)散測(cè)量　384
23．3　設(shè)計(jì)方法　385
24　室內(nèi)聲學(xué)測(cè)量軟件　387
24．1　聲學(xué)測(cè)量　387
24．2　基本分析工具　388
24．3　時(shí)間延時(shí)譜技術(shù)　388
24．4　最大長(zhǎng)度序列技術(shù)（MLS）　390
24．5　AcoustiSoft ETF程序　391
24．5．1　頻率響應(yīng)的測(cè)量　394
24．5．2　共振的測(cè)量　397
24．5．3　分?jǐn)?shù)倍頻程的測(cè)量　399
24．5．4　能量-時(shí)間曲線的測(cè)量　401
24．5．5　混響時(shí)間　404
25　房間優(yōu)化程序　406
25．1　模式響應(yīng)　406
25．2　揚(yáng)聲器邊界干涉響應(yīng)　408
25．3　優(yōu)化　409
25．4　工作原理　410
25．4．1　房間響應(yīng)的預(yù)測(cè)　410
25．4．2　優(yōu)化步驟　415
25．4．3　價(jià)值參數(shù)　415
25．5　優(yōu)化程序　418
25．6　計(jì)算結(jié)果　419
25．6．1　立體聲對(duì)　419
25．6．2　每個(gè)喇叭含有兩個(gè)低音單元的立體聲對(duì)　420
25．6．3　有著偶極子環(huán)繞音箱的5．1聲道家庭影院　422
25．6．4　有著衛(wèi)星音箱的5．1聲道家庭影院　424
25．6．5　次低音揚(yáng)聲器　426
25．7　總結(jié)　428
26　房間的可聽(tīng)化　429
26．1　聲學(xué)模型的歷史　429
26．2　可聽(tīng)化處理　432
26．2．1　擴(kuò)散系數(shù)　432
26．2．2　聽(tīng)音者的特性描述　432
26．2．3　音響測(cè)深圖的處理　434
26．2．4　房間模型的數(shù)據(jù)　436
26．2．5　房間模型的繪圖　439
26．2．6　雙耳重放　441
26．3　總結(jié)　442
參考文獻(xiàn)　443
附錄　材料的吸聲系數(shù)　463
術(shù)語(yǔ)表　466