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小空间内如何进行正确的声学处理？
发布时间：2015-10-13 03:11:56
小空间声学设计是建筑声学设计中的一个大类，小空间主要包括录音室、琴房、家庭影院、小型专业混音室等具有较高声学要求的空间。
由于其空间小的特点，声音在其中的传播规律与剧院等专业观演建筑空间有著显著的区别，小空间容易引起驻波、振颤回声、声染色等声学缺陷。
下面，就针对从小空间声学设计为大家进行简要的介绍。
小空间，顾名思义是指室内空间相对尺寸较小的房间，其房间尺寸一般在3-5m，尺寸略大的能达到10m左右。其声学设计主要包括混响时间控制和室内声场控制。由于小空间内房间尺寸较小，与声波波长能发生一定的比例关系，尤其是在200Hz以下的低频部分。
因此小房间固有的共振模式会引起某频段声音能量衰减不同于正常的衰减过程，或者共振频率集中于某一频段，造成声染色现象，使得声音的某些频率成分被大大地加强，从而导致原有音色的失真或产生染色效应。
各用途厅堂的最佳混响时间
值得注意的是，混响时间是室内音质重要的衡量指标，不同的房间其要求的混响时间亦不同。因此应该选择不同吸声特性的材料进行合理搭配，控制室内混响时间曲线的平直性（响应）。在小空间内如混响时间过长，容易造成室内声音尾音过长，含混不清。对于混音使用的房间来讲，以上问题会严重影响混音质量。
▌ 小空间室内声学指标要求
根据小空间使用要求不同，其声学指标也不尽相同。例如混音室，其声学指标要求背景噪声满足NR-20曲线要求，混响时间一般要求0.4±0.1S。
而且，合格的室内声学设计都必须要求消除驻波、振颤回声、声染色等声学缺陷。
▌ 小空间建筑声学设计难点
众所周知，在规则的小空间内容易产生驻波、梳状滤波、共振和简并等声学缺陷，使得声音的某些频率成分被大大地加强，从而导致原有音色的失真或产生染色效应。在混音空间内，此种缺陷造成的影响尤为明显，造成以上现象主要有以下原因：
1、普通小空间内的空间尺寸较小，与低频部分波长相近或者地低频部分波长呈简单的倍数关系，房间产生共振现象。
2、当声波接触到界面后被反射回来，墙面的吸收系数太小，反射声能仍较大，与入射声波发生干涉现象，产生驻波或梳状滤波现象。
3、房间的几何尺寸呈整数比，造成室内轴向共振和切向共振频率重合或相近，产生简并现象。
4、在混音空间内过强的一次反射声会误导观众对声像定位的判断，影响室内立体声场的分布。当—侧的音箱发出的直达声经过另一侧的墙面反射后，达到另一侧的人耳时会略晚于另一侧音箱的直达声到达人耳，且存在一个极小的时间间隙。在反射声强度足够大或方向性足够强的情况下，会扰乱大脑对声音来源的判断，造成声像定位偏移。
▌ 小空间室内声学处理方式
为避免以上声学缺陷的产生，可以在室内声学设计阶段对设计方案和材料选择进行有意识的调整。调整主要有以下方式：改变室内体型和合理布置室内不同吸声特性的装修材料。
1、室内体型比例的选择
为避免以上声学缺陷的产生，可以由前述所知，规则的体型容易在室内造成声学缺陷。尤其是空间的长宽高比例是整数比的情况下。因此可在空间体型设计之初，确定室内空间大小时调整长宽高的比例。理想的长宽高比例是1：21/2：21/3，通常建筑设计条件很难满足理想比例，以下表中的推荐比例可作为设计初期的参考。
采取上表中的推荐比例，可以使室内共振模式均匀分布在全频带的范围内，避免集中在某一频带附近，造成声染色现象。
2、室内扩散处理
为消除室内可能产生的声学缺陷，可以采用在空间内部增加扩散体的做法，利用对墙面的凸凹的变化，使房间简正模式均匀分布从而实现平滑的低频响应，改善室内声场。扩散构造常用的做法主要包括：
1）设置倾斜墙面以改变室内的规则形状，改变室内声音由墙面反射后的传播方向，从而改变室内声场的振动模式。但此种做法造成室内形状不规则，尤其是在室内出现锐角空间，不利于家具、装饰物品等在室内的摆放，减小室内有效使用面积，降低室内使用效率。而且低频声能容易在锐角部分聚集，形成新的声场分布不均。
2）在墙面设置扩散体。扩散体可采用简单的折板造型或圆弧造型对入射到扩散体表面的声音能量进行散射，同样能起到改善室内声场的作用。此种做法可以与 装修设计结合，避免出现声学痕迹。
在小空间室内声场设过程中，应结合装修设计与声学设计，因地制宜地选择扩散方式，融声学时于装修设计之中，在保证美观的情况下满足声学要求。
3、室内吸声处理
小空间内的混响时间控制是声学设计中的另一个重要方面，不同的使用空间要求有不同的混响时间指标。一般混音室要求较短的混响时间，有利于电声系统塑造优秀的室内声场，尤其是塑造良好的环绕效果。
常用的吸声材料可分为薄板共振吸声材料，主要用于低频部分的共振吸收；代表性材料有石膏板、木夹板等薄板。
多孔性吸声材料主要包括玻璃棉、密胺海棉（三聚氰胺海棉）、聚酯纤维板、布艺吸声软包等。其吸声特性以吸收中高频为主，主要吸声频段为500HZ以上，其吸声系数可达0.9～1.0。
除上述传统吸声材料及做法，新型的吸声材料及做法也大量出现，且装饰性大大增强。其中最为常见的是木质穿孔吸声板后衬多孔性吸声材料、木质吸声板、微穿孔薄膜等。
家具的吸声也是小空间内吸声的重要组成部分。尤其是室内摆放的软沙发，其吸声量一般能占到室内总吸声量的1/4~1/3，根据其规格不同，所占吸声量份额会有所不同。在室内混响时间计算时应充分考虑家具吸声。
▌ 隔声处理
对空间围护墙体和楼板等进行隔声设计是保证房间有较低背景噪声的基本手段，隔声处理的另外一个目的就是防止室内的声音对外界产生影响。
当室内背景噪声要求满足NR-20曲线要求且该房间位于普通民用建筑内时，墙体隔声量一般要求达到60dB。
假如该空间所在位置周边有高噪声及振动源或者其内部有类似歌舞厅等场所，其墙体隔声量还应更高，即应使用多层复合结构，结合隔声吊顶和浮筑地面做法对室内空间进行整体隔声处理。
▌ 混音室的设计要求
建声设计主要为电声系统工作创造良好的还原声效，因此，一个理想的小型混音室的声学要求应该包括：
1）室内短混响设计，保证电声使用要求；
2）混响时间频率特性曲线尽可能平直，即不同频率的混响时间应尽可能相同，低频部分要求略有提高，有利于增高室内音质的丰满度；
3）保证室内各处有足够的响度和均匀度，防止回声、颤动回声、声聚焦等房间声学缺陷；
4）控制噪声，尽可可能降低房间内部噪声，同时隔绝房间外部的噪声进入。
小结：小空间的声学设计涉及建筑设计、音质设计、隔声设计和隔振设计等各个方面，良好的音质设计是各专业紧密配合的结果。而且声学的设计要求应该尽早地提供给建筑设计和空调暖通专业等，提前进行相关的考虑和条件的预留。
同时，需要大家注意的是，声学效果必须和装修设计相配合，不但要求有良好的室内音质，还必须有美观的视觉效果，为用户提供一个良好的声学环境和舒适的家居环境。
由于其空间小的特点，声音在其中的传播规律与剧院等专业观演建筑空间有著显著的区别，小空间容易引起驻波、振颤回声、声染色等声学缺陷。
下面，就针对从小空间声学设计为大家进行简要的介绍。
因此小房间固有的共振模式会引起某频段声音能量衰减不同于正常的衰减过程，或者共振频率集中于某一频段，造成声染色现象，使得声音的某些频率成分被大大地加强，从而导致原有音色的失真或产生染色效应。
各用途厅堂的最佳混响时间
值得注意的是，混响时间是室内音质重要的衡量指标，不同的房间其要求的混响时间亦不同。因此应该选择不同吸声特性的材料进行合理搭配，控制室内混响时间曲线的平直性（响应）。在小空间内如混响时间过长，容易造成室内声音尾音过长，含混不清。对于混音使用的房间来讲，以上问题会严重影响混音质量。
▌ 小空间室内声学指标要求
根据小空间使用要求不同，其声学指标也不尽相同。例如混音室，其声学指标要求背景噪声满足NR-20曲线要求，混响时间一般要求0.4±0.1S。
而且，合格的室内声学设计都必须要求消除驻波、振颤回声、声染色等声学缺陷。
▌ 小空间建筑声学设计难点
众所周知，在规则的小空间内容易产生驻波、梳状滤波、共振和简并等声学缺陷，使得声音的某些频率成分被大大地加强，从而导致原有音色的失真或产生染色效应。在混音空间内，此种缺陷造成的影响尤为明显，造成以上现象主要有以下原因：
1、普通小空间内的空间尺寸较小，与低频部分波长相近或者地低频部分波长呈简单的倍数关系，房间产生共振现象。
2、当声波接触到界面后被反射回来，墙面的吸收系数太小，反射声能仍较大，与入射声波发生干涉现象，产生驻波或梳状滤波现象。
3、房间的几何尺寸呈整数比，造成室内轴向共振和切向共振频率重合或相近，产生简并现象。
4、在混音空间内过强的一次反射声会误导观众对声像定位的判断，影响室内立体声场的分布。当—侧的音箱发出的直达声经过另一侧的墙面反射后，达到另一侧的人耳时会略晚于另一侧音箱的直达声到达人耳，且存在一个极小的时间间隙。在反射声强度足够大或方向性足够强的情况下，会扰乱大脑对声音来源的判断，造成声像定位偏移。
▌ 小空间室内声学处理方式
为避免以上声学缺陷的产生，可以在室内声学设计阶段对设计方案和材料选择进行有意识的调整。调整主要有以下方式：改变室内体型和合理布置室内不同吸声特性的装修材料。
1、室内体型比例的选择
为避免以上声学缺陷的产生，可以由前述所知，规则的体型容易在室内造成声学缺陷。尤其是空间的长宽高比例是整数比的情况下。因此可在空间体型设计之初，确定室内空间大小时调整长宽高的比例。理想的长宽高比例是1：21/2：21/3，通常建筑设计条件很难满足理想比例，以下表中的推荐比例可作为设计初期的参考。
采取上表中的推荐比例，可以使室内共振模式均匀分布在全频带的范围内，避免集中在某一频带附近，造成声染色现象。
2、室内扩散处理
为消除室内可能产生的声学缺陷，可以采用在空间内部增加扩散体的做法，利用对墙面的凸凹的变化，使房间简正模式均匀分布从而实现平滑的低频响应，改善室内声场。扩散构造常用的做法主要包括：
1）设置倾斜墙面以改变室内的规则形状，改变室内声音由墙面反射后的传播方向，从而改变室内声场的振动模式。但此种做法造成室内形状不规则，尤其是在室内出现锐角空间，不利于家具、装饰物品等在室内的摆放，减小室内有效使用面积，降低室内使用效率。而且低频声能容易在锐角部分聚集，形成新的声场分布不均。
2）在墙面设置扩散体。扩散体可采用简单的折板造型或圆弧造型对入射到扩散体表面的声音能量进行散射，同样能起到改善室内声场的作用。此种做法可以与 装修设计结合，避免出现声学痕迹。
在小空间室内声场设过程中，应结合装修设计与声学设计，因地制宜地选择扩散方式，融声学时于装修设计之中，在保证美观的情况下满足声学要求。
3、室内吸声处理
小空间内的混响时间控制是声学设计中的另一个重要方面，不同的使用空间要求有不同的混响时间指标。一般混音室要求较短的混响时间，有利于电声系统塑造优秀的室内声场，尤其是塑造良好的环绕效果。
常用的吸声材料可分为薄板共振吸声材料，主要用于低频部分的共振吸收；代表性材料有石膏板、木夹板等薄板。
多孔性吸声材料主要包括玻璃棉、密胺海棉（三聚氰胺海棉）、聚酯纤维板、布艺吸声软包等。其吸声特性以吸收中高频为主，主要吸声频段为500HZ以上，其吸声系数可达0.9～1.0。
除上述传统吸声材料及做法，新型的吸声材料及做法也大量出现，且装饰性大大增强。其中最为常见的是木质穿孔吸声板后衬多孔性吸声材料、木质吸声板、微穿孔薄膜等。
家具的吸声也是小空间内吸声的重要组成部分。尤其是室内摆放的软沙发，其吸声量一般能占到室内总吸声量的1/4~1/3，根据其规格不同，所占吸声量份额会有所不同。在室内混响时间计算时应充分考虑家具吸声。
▌ 隔声处理
对空间围护墙体和楼板等进行隔声设计是保证房间有较低背景噪声的基本手段，隔声处理的另外一个目的就是防止室内的声音对外界产生影响。
当室内背景噪声要求满足NR-20曲线要求且该房间位于普通民用建筑内时，墙体隔声量一般要求达到60dB。
假如该空间所在位置周边有高噪声及振动源或者其内部有类似歌舞厅等场所，其墙体隔声量还应更高，即应使用多层复合结构，结合隔声吊顶和浮筑地面做法对室内空间进行整体隔声处理。
▌ 混音室的设计要求
建声设计主要为电声系统工作创造良好的还原声效，因此，一个理想的小型混音室的声学要求应该包括：
1）室内短混响设计，保证电声使用要求；
2）混响时间频率特性曲线尽可能平直，即不同频率的混响时间应尽可能相同，低频部分要求略有提高，有利于增高室内音质的丰满度；
3）保证室内各处有足够的响度和均匀度，防止回声、颤动回声、声聚焦等房间声学缺陷；
4）控制噪声，尽可可能降低房间内部噪声，同时隔绝房间外部的噪声进入。
小结：小空间的声学设计涉及建筑设计、音质设计、隔声设计和隔振设计等各个方面，良好的音质设计是各专业紧密配合的结果。而且声学的设计要求应该尽早地提供给建筑设计和空调暖通专业等，提前进行相关的考虑和条件的预留。
同时，需要大家注意的是，声学效果必须和装修设计相配合，不但要求有良好的室内音质，还必须有美观的视觉效果，为用户提供一个良好的声学环境和舒适的家居环境。
