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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三篇 建筑声学,第11章 建筑声学根本知识,教学时数：2学时,教学目的与要求：,要求学生掌握声学建筑的开展历史，掌握建筑声学的根本知识，掌握声音的计量单位，了解人的听觉特点。,教学重点：,建筑声学的特点，计量单位，听觉特点。,教学难点：,计量单位，听觉特点。,本章主要阅读文献资料要求有3本或3篇以上：,1、柳孝图 著?建筑物理?，中国建筑工业出版社，2000年6月版,2、刘加平 编?建筑物理?，中国建筑工业出版社， 2000年12月版,3、秦佑国王炳麟编?建筑声环境?(第二版)，清华大学出版社版,引言,一、建筑设计与声学设计的关系：, 相辅相成：,首先,，为了满足声学的新的特殊要求,-,建筑师创造新颖的方案，从而得到卓越的建筑造型和音质效果；,其次,，原先建筑的声学效果不佳,-,通过声学家的改造而突破困境。,例,：皮尔斯学校体育馆, 专家讲评,马大猷院士： 一座厅堂要到达良好的音质效果，需要水平高的建筑师和声学家的密切配合，并创造性的发挥水平。建筑师要懂得一些声学并尊重声学家，声学家要懂一些建筑并尊重建筑师。, 建筑声学,研究与建筑环境有关的声学问题的科学：它的根本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处理方法，以保证室内具有良好的听闻条件以及在何种因素下，可产生最理想的音乐状态。研究控制建筑内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。,即：厅堂音质设计,建筑环境噪声控制,宋的“勾栏,著作:?礼仪大射仪?:西周,通过乐队的合理排列到达良好效果.,?列子?:能吸声的帏帐,余音绕梁,能反射的围墙.栏杆.,?后汉书?:(缇室)律吕学,1、中国：殷代的“宛丘,二、观演建筑的形成与演变：,汉代的“观坛,隋唐的戏场,明清的以庭院围廊环绕戏台为根本形式,建于1737年意大利那不勒斯的圣卡洛剧场(标志演员与乐队的别离),中世纪的,教堂,后期还有,会议室,20,世纪,现代声学,的建立,(,建成于,1900,年的美国波士顿音乐厅,世界上第一个经过,计算,的音乐厅,).,赛宾公式的提出使厅堂声学从原来的推测领域解放出来,成为工程科学中的一门系统分支学科,.,文艺复兴时期的,旅馆庭院式剧场,(,例,:,建于公元,1600,年的英国的环球剧场,),19,世纪开始对,新型观众厅,进行探讨,(,建于,1876,年德国的费斯特施皮尔剧场,采用,扇形,观众厅平面,),2,、西方：,公元前,7,世纪,古希腊,的,露天剧场,(,例,:,建于公元前,350,年的,埃比道拉斯剧场,),建于,1618,年意大利帕尔马的法内斯剧场,(,标志着剧院形式完成了向,箱形舞台,的演进过程,),二、观演建筑的形成与演变：,古罗马,圆形剧场,(,例,:,建于公元,50,年的,马奥郎日剧场,),三、现代建筑声学的开展过程：,1、1895年赛宾开始研究“混响(哈佛大学的Fogg艺术博物馆礼堂1900年的波士顿音乐厅)。,2,、二次大战后,:,哈斯效应、早期声与混响声的声能比、清晰度、重心时间、侧向反射声的作用、双耳效应等,.,电声系统延长,RT,、声学建筑的造型变化,;,3,、,20,世纪,70,年代,:,声场计算机数字仿真技术,;,多功能厅,4,、,20,世纪末至今,:,对人,听觉的生理、心理机制,的研究, 到20世纪30年代，努特生的?建筑声学?和莫尔斯的?振动与声?的发表，标志着建筑声学已初步形成一门学科。二战后到60年代，以建筑声学理论来指导建筑设计中的声学设计取得了巨大的成功。 依林混响公式、声学缩尺模型、室内波动声学;,第章 声音的根本知识,1 声音与声波的根本概念,一、 声音、声源、声波,1、声音：人耳所感觉到的弹性介质中的振动或压力的迅速而微小的起伏变化。,2、声源：振动的物体。点声源、线声源、面声源),3,、声波：,振动在介质中的传播。, 声源产生振动时，迫使其周围的空气质点往复移动，使空气中产生在大气压力上附加的交变压力，这一压力波成为声波。, 弹性介质中传播的压力、应力、质点位移、质点速度的变化或几种变化的综合。,note: ,声音传播需要传声介质。, 空气压力的起伏变化非常小。,二、波阵面、波长、声速,1、声场：有声波存在的空间。,2、波阵面：在某一时刻，声波到达的各点的包迹面。,3、球面波：波阵面为同心球面的波。点声源,4、柱面波：波阵面为同轴柱面的波。线声源,5、平面波：波阵面为与传播方向垂直的平行平面的波。(面声源,6,、声 速：,声波在传声介质中的传播速度。,用,C,来表示,单位,m/s,。,note: ,声速是振动状态传播的速度。, 声速与振源无关，与介质特性有关。固体中最快。, 声速与温度有关,7,、波长,，周期,T,，频率,f,：,8,、 人耳所能感受到的声波在,20,20000Hz,之间。,低频,125,250Hz,中频,500,1000Hz,高频,2000,4000Hz,超声波、次声波, 频率在,100,4000Hz,之间的声音,波长在,三、惠更斯原理：,1,、声线：,声波的传播路径,且与波阵面垂直。,2,、原理：,在任一时刻，波阵面上的各点都可看成一个,发射子波的新波源。,3,、利用它可以解释声源的衍射、反射等。,2,声波的特征,一、声源的指向性：,1,、声源尺度比波长小得多时，可看成点声源，能量呈球状分布。,2,、声源尺度与波长比差不多或更大时，能量有方向性，呈不均匀分布。例：,100 Hz,3.4 m,10000Hz,3.4 cm,3,、频率越低，声源方向性越弱；,频率越高，声源方向性越强,。,二、声波的频率：,1、纯音、复音、基音、基频、谐音、谐频。,2、声调(音调)pitch tone ：取决于频率、声压级、及其组成局部,听觉区别声音上下的属性，根据它可以把声音排列成从高到底的顺序。如，音阶； 单位：mel美,3、音色音品timbre ：听觉区别具有同样响度和音调的两个声音所以不同的属性。反映复合声的特征，主要由频谱决定。,4、频谱：把声音按频率大小依次排列起来而得到的图称为频谱。分为线状谱乐音，连续谱噪音，混合谱。 见后图,三、声波的衍射、反射、扩散、透射与吸收,1,、声波的反射：, 符合反射定律, 反射后声波特性不变, 凹曲面聚焦,凸曲面扩散,三、声波的衍射、反射、扩散、透射与吸收,2,、声波的衍射：,d,孔径处形成多个新的声源，因为没有中心，其包迹面较为复杂,。,、有小孔的障碍板 d表示孔径 表示波长,、无孔障碍板,障碍板尺寸比波长大的多，局部反射，局部衍射，但会形成声影区。,障碍板尺寸比波长小的多，几乎不受影响。,3,：声波的扩散,声波波长与界面相比差不多大。,4：声波的透射与吸射,、透射：局部声能透过构件。,、吸收：声波通过媒质，或射到媒质外表上时，声能减少的过程；通过一种介质时，将声能转换成其它能量的一种现象。,、能量守恒：,透射系数： 反射系数：,、吸声系数：,、隔声量,R,：,3,人的主观听觉特征,1,、人耳的听觉范围：,大小,0dB,130dB,，频率,20,20000Hz,0dB:,人耳有感觉,120dB:,人耳感觉不舒服,130dB:,耳内发痒,140dB:,耳内会感觉疼痛, 140dB:,耳内出血,2,、,频率在,50,10000Hz,的纯音，当声压超过,50dB,，人耳大致可鉴别,1dB,的声压级变化,。,一、人耳的听觉过程,声源 声波 人耳鼓膜 中耳 内耳（神经） 大脑 声音感觉,2、哈斯效应：如有两个声源发出同样的声音，在同一时刻以同样强度到达人耳，那么声音呈现的方向大致在两个声源之间。如果其中一个声音略微延迟535ms，那么听起来所有的声音似乎都来自第一个声源。如果延时在3550ms之间，那么延时声源可以被识别，但其方向仍在未经延时的声源方向。只有当延时超过50ms时，第二个声源才能听到。人耳的这一听觉特性称为哈斯效应。,二、时差效应：哈斯效应,1、经验证明，人耳感觉到声音的响度，除了与声压及频率有关外，还与声音的延续时间有关。,3,、回声：,人耳在听到直达声后，如果存在一个延时长于,50ms,又具有足够强度的反射声，就会被感觉到是个回声。同时差和强度有关。,50ms,17m,、双耳对左右水平方向上的声音的分辨能力，比上下竖直方向上大的多。,人在安静和无回声的环境下：水平方向1- 3的变化；,竖直方向10- 15 的变化；,、扬声器的声音和我们用一只耳朵的听音很相似，叫单耳听闻。而我们习惯以双耳听闻，声音到达双耳的响度、音品和时间各不相同，由于这些差异使我们能区分不同地点的各种声音的每一声源位置。并将注意力集中于这些声源。,三、双耳效应：（听觉定位）,1,、 在正常情况下，人们靠双耳听到的,时间差,、,强度差,、和,位相差,，来判断声源的方向和远近，并确定声源的位置。我们把这种能力，称为,“,双耳效应,”,或,“,方位感,”,。,2,、 时， 强度差起主要作用。,时，时间差起主要作用。,四、掩蔽效应：,1、概念：人耳对一个声音的听觉灵敏度因为另一个声音的存在而降低的现象。即，由于某一个声音的存在，要听清另外的声音必须把这些声音提高把这些声音的可闻下限提高，这种现象叫掩蔽。,2、低频声容易掩蔽高频声；,被掩蔽声和掩蔽声的频率相近，掩蔽量最大；,掩蔽声的声压级越大，掩蔽量越大。,3,、噪声对语言的掩蔽，即使听阈提高，也对语言清晰度有影响。 语言可懂度最重要的频率在,800-2500Hz,；,噪声声压级超过语言级,10-15dB,：必须全神贯注；,20-25dB,：完全听不清。,4,、利用掩蔽作用：在噪声的商场，用音响系统的乐音来掩蔽顾客喧闹的噪声。,五、识别声音的三要素：,声音三要素：声音的强弱、音调的上下、音色的不同。,声音的强弱：可由声强级或声压级表示；,音调的上下：取决于声音的频率，频率越高，音调越高。,还与声音的声压级和其组成成分有关。,音色的不同：音色是反映复合声的一种特征，主要由复,合声中各种频率成分及其强度决定，即由,频谱决定。,4,声音的计量和表示,一、声压,P,，声强,I,，声功率,W,1,、,声压,：,指某瞬时介质中的压强相对于无声波时压强的改变量。,单位,Pa,，,有效声压级：某段时间内瞬时声压的平均值。,2,、,声强,：,单位时间内通过垂直于声音传播方向上单位面积的平均声能通量。 单位 。,公式：,I=W/S W:,声能,S,：面积,自由声场：,r:,球面距声源中心的距离。,3,、,声压与声强的关系,：,P,有效声压,空气密度,C,空气中的声速,介质的声阻抗率,4,、声功率：指声源在单位时间内向外辐射的声能。单位,w,声功率与电功率的区别。, 各种声源功率。,二、级的概念与声学量表示：,1,、,听觉,：听力范围,20,20000Hz,对于,f=1000Hz,的声音，听闻下限 ，,听闻上限,，,2、人耳对声音感受的变化度，近似与声压、声强数值的对数成正比。,、贝尔BL：以10倍即相比照值为10为一级划分；,分贝dB：工程上常用贝尔的十分之一作单位。,、声强级： 声压级：,声强级,基准声强，其值为 。,、,声功率级,：,基准声功率，,三、声压级的叠加：,1、声强叠加： 代数和,2、声压叠加： 均方根值,3、声强级、声压级叠加时：,、假设，有m个等声压级的声音叠加时，其总声压极为,、不相等声压级叠加,当有两个不同的声压级时，设 其总声压级为：,Note: 1),声强级、声功率级的叠加同理；,2),查表法：先把声压级数值按顺序排列；,再依次叠加。,四、响度级：,1、响度：听者判断声音强弱的属性，根据它可以把声音排列成,由轻到响的顺序。 单位，宋song,note: 1)、响度是人们反响声音大小的主观量；,声强、声压是客观量。,2)、声压越大，声音越响，但不成正比。,2,、,响度级,：,如果一声音与已选定的,1000Hz,的纯音听起来同样响，那么这个,1000Hz,纯音的声压级值，就定义为待测声音的,响度级,。,note:,响度级为,40,方时，响度为,1,宋。响度级每增加,10,方，响度增加,1,倍。,3、等响曲线：,1)、每根曲线表示响度相等。以1000Hz纯音的响度为标准,2)、人耳听觉灵敏区域在20005000Hz。,3)、频率高的声音并不一定响。,4,、,计权网络与声级计,：,dB(A), dB(B), dB(C), dB(D),人有了知识，就会具备各种分析能力，,明辨是非的能力。,所以我们要勤恳读书，广泛阅读，,古人说“书中自有黄金屋。,通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，,培养逻辑思维能力；,通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，,培养文学情趣；,通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。,有许多书籍还能培养我们的道德情操，,给我们巨大的精神力量，,鼓舞我们前进。,谢谢！,
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