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有朋友提了关于吸音的问题,小弟就己所知,提供以下关于声音方面的理论,希望对于各位有所帮助: 1.当音波向墙面入射时,有所谓入射的音能(I),墙面会吸收一部份的能量(A),反射一部份的能量(R),其余则为透过的音能(T)。I=R+A+T。材料(建筑材料)中,对于入射音能有较大吸收能力者称为吸音材料,反射能力较大者称为反射材料,透过能量较小者,则称为隔音材料。材料的吸音能力一般以吸音率α表示,定义如下:α=(I-R)/I=(A+T)/I 声音的透过率,则以τ表示,为透过音能与入射音能之比。τ=T/I。透过率的倒数,则称为透过损失(transmission lost, TL)。
2.以声音的传播特性,我们可以用a.音源侧(点)b.传播途径c.受音侧(点)三个部分作讨论。日后有机会,可作细论。坊间其实也有许多关于声学或音响学方面的书籍,有兴趣的朋友,可以到书局找找。我就简要说明音源:声音是一种生理的感觉,对于人体而言,主要的听觉特性由音高(pitch)、音量(loundness)、音色(tonal quality)三个要素的组合决定,又称为音的三要素。 a.音高:指人耳对于声音高低的感觉,音高一般与频率有关。纯音(单一频率的声音)的音高系以1000Hz、40dB的音波,音为1000mel为基准。 b.音量:音量大小和音波的能量及频率有关,并且依每个人耳朵的听觉能力而不同。基本上,人耳对于低频的声音感觉较迟钝,对于中高频3~4KHz的声音,感觉较灵敏。音量大小的感觉遵守韦伯定律,即音量大小的感觉和音波刺激强度的对数成正比,人体的其它生理感觉如触觉、视觉等也适用此规律。 c. 音色:音源发出的音波通常包括众多频率,每个频率又具有不同的能量,由此我们可以分析每个音源发音的频率与能量分布的特性,据以分辨音源的种类,称为音色。
3.吸音材料的种类与特性:所谓声音被吸收,乃是指入射音能,因为材料内的摩擦作用转换为热能而消失。音波传递时会引起介质的振动,例如空气层、木板、合板等板材的振动,分子振动时将消耗能量,音能就逐渐减少。 a.多孔性材质:例如海绵、岩棉、石绵等纤维质。多孔性吸音材料,因为材料中含有大量的细孔、细缝或气泡,所以主要利用细孔中的摩擦作用。音能的抵抗损失则与粒子运动的速度压成比例,空气质点振动最大的部位,是距离壁面1/4、3/4波长之处,在这些地方放置吸音材,效果最大。高频声音的波长较短,于吸音材料处的粒子速度较大,故较易吸音。当音波的1/4波长与材料厚度相等时,音波便极易被吸收。所以当多孔性吸音材料紧靠刚性墙壁装设时,对于高音的吸音效果远甚于低频音。若离开壁面一段距离再装设多孔材质,则既不影响高频吸音,对于低频的吸音能力可再提高。 b.板振动材料:例如合板、石膏版、水泥版等。当声音传至板材时,因音压而使版发生振动,所以音能转换为板振动之机械能,并由于版内部摩擦与版之按装部分的摩擦而转为热能消失。版对于共鸣频率音波的吸音率最大,所以其吸音频率以低频为主。这种特性与前述之多孔材质恰好相反。 c.开孔板:例如有孔石膏版、有孔铝版等。开孔板的吸音能力在于版面上的孔洞或缝隙藉由共鸣而吸音,又称为共鸣吸音体,凡多孔性材质无法处理的低音域至中音域的音波,可以利用开孔板来处理。单一的共鸣器,只在共鸣频率附近有敏锐的吸音作用,要作全面的吸音处理就较困难,其吸音率也受开口率及背后空气层影响,若在空气层再加上多孔材质,其吸音率便可提升。
其实以聆听音乐而言(而非阻绝噪音),与其说「吸音」,倒不如说是控制「反射音」来得贴切。聆听空间其实对于器材的表现有着重要影响,许多前辈也时常强调「摆位、调整」的重要性,(所以回到老话:量力而为、多看多听)。以上野人献曝,希望对于各位能有所帮助,避免消除掉不想失去的声音。(事实上还有所谓「余响」,而余响时间对于室内空间的音响性能评估,恐怕比吸音更为重要)。最后祝各位欣赏音乐愉快!