从“苹果声学实验室”到“室内声学“”深解析

 > 发布于2020-04-13 阅读 5.4k
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一.什么是声学? 


声学是指研究声波的产生、传播、接收和效应的科学。而我们常说的声音(sound)是由物体振动产生的声波,是通过介质(空气或固体、液体)传播并能被人或动物听觉器官所感知的波动现象。


谈到声学,我们想到的往往是和音乐,乐理相关的学科,但上周苹果声音实验室的首次曝光,我们得以了解到苹果打造的一支全球最大的声学和音频团队,实验室包括一个无回声室,以及另外一个独立的室,可以测量 HomePod 本身产生的不必要的噪音。


(苹果声学实验室)


声学实验室更像是各种黑科技聚集的box,提供了一个声学环境空间。那么今天小编就和大家一起以建筑声学的角度来看看声学设计原理。


 二.材料和结构的声学特性是什么?

 

谈到建筑声学就不得不谈到材料和结构。


吸音材料,小编这里解释一下,吸音并不是真的将声音给吸收掉,而是当声波在传输过程中遇到阻碍或者从多孔材料中进入,引起内部振动,声能转化为热能被消耗,即达到所谓的吸音效果。


见的吸收材料有多孔材料,板状材料,穿孔板,成型天花吸声板,膜状材料,柔性材料。最主要的材料是多孔材料。

 


误区一:我们常说的粗糙墙面吸声好的概念正确吗?


小编在前面已经解释到吸音的原理, 多孔吸声材料具有良好吸声性能的原因并不是因为表面的粗糙,而是因为多孔材料具有大量内外连通的微小空隙和孔洞,声波进入空洞中与空气和孔壁摩擦和热传导作用,声能被消耗。


所以只有孔洞对外开口,孔洞直间互相连通,且深入材料内部,才可以有效吸声能。我们常说的粗糙墙面,如拉毛混泥土和壁纸不满足这个要求,所以这个认识是错误的。

 

误区二:我们常用的隔热保温材料空隙和空洞也非常多,它也能达到吸声的效果吗?


常用的隔热保温材料和吸音材料的要求不同,如聚苯和部分聚氯乙烯泡沫塑料 、以及加气混凝土等材 料, 内部也有大量气孔,但大部分单个闭合,互不连通,它们可以作为隔热材料,但吸音效果却不好。



吸声结构:


1.共振吸声结构:

2.穿孔吸声结构:

3.空间吸声体与可变吸声构造:



(体育馆上空的空间吸声体构造)


空气吸声体好比声学构造里面的活性炭,它能在尽量不占用过多使用面积的前提下,增大吸音效果,减少施工。


其它吸声结构:


1..强吸声结构


(吸声尖劈,没错,就是苹果声学实验室尖尖的墙面)


吸声尖劈是一种用于消声室的特殊吸声结构。通常可分为尖部基部两部分。安装时在尖壁和壁面之间留有空气层。其结构是用直径3.2-3.5mm的钢丝制成一定形状和尺寸的骨架,外面套上玻纤布、里面装以多孔材料,如玻璃棉毡、等。


2.人和家具,洞口(舞台洞口)



人和家具天然的会在声场中吸声声能,只是吸声有效面积难以计算。在剧院中,舞台台口相当于一个大洞口,洞口的声发射为0,即吸声系数为1,台口之后的天幕和侧幕,布景等有吸声作用




隔音材料,我们都知道声音的传播介质有三种(空气,固体和液态),隔音降噪通俗的讲,就是从声音传播的介质上挡住声波,达到降噪的效果。

 

隔声构造包括双层均质密实墙结构,双层空气隔绝,轻型墙隔绝,门,窗,帘隔绝,撞击声隔绝等结构。



误区一:并不是墙厚它的隔音效果就一定好,隔音效果和材料构造相关,具体请参照《建筑声学环境》


目前国内主要采用纸面石膏板 ,加气混凝土板,膨胀珍珠岩墙板等,这些板材自重轻,从平方米十几公斤到几十公斤,如果,按普通构造法,根据质量定律,它们的隔声性能就很差,必须通过一定的构造措施来提高轻型墙的隔声效果。


常见的通过砌隔音墙,门窗阻绝,顶面做隔音天花,地面铺弹如性材料地毯等形式来降低噪音。

 


(左隔音天花构造,右轻质隔音墙构造)


吸音材料和隔音材料的区别?

 

吸音材料材质是多孔,疏松,透气的,对入射声反射很小,声音能够轻易进入透过这种材料;隔声材料则要求密实无空隙,有较大质量,要减弱声能,阻挡声音传播;


建筑的隔声指标?

 


 三.什么是室内声学中的掩蔽效应?

 

人工噪声通常比喻为“声学香水”,用它可以抑制突然干扰人们清静气氛的声音并提高工作效率。

 

《欢乐颂》办公空间

 

在一些情况下,可以用电子设备产生的背景噪音来掩蔽不受欢迎的噪声或讲话声。设计有绿化景观的办公室或旅馆中厅时,利用通风和空调系统流水景观产生的相对较高的而使人易于接受的背景噪音,以掩蔽办公设计部和谈话声等不希望听到的噪音。



 

适当和均匀分布的背景音乐,也可以作为一种掩蔽噪声。

 

 四.室内音质设计需求?


室内音质设计往往是建筑声设计的一项重要内容,在以见闻为重要功能的建筑,如剧场,音乐厅,电影院礼堂,教室以及录音室,电视演播室,影棚等尤为重要。

(如酒店室内噪音一般要求控制在35分贝以内)


另外如医药,疗养院等也在音量控制方面有具体要求。



 五.小编提问  

 

通过阅读了上面的文章请问在面对大型办公空间声学设计时,你能至少提出3种以上的的降噪措施,5种以上的材料选择吗?如果暂时想不起来,可以回看上面的内容,当然也可以往下看本章的思维导图。




 附:声学工程案例解析 

 

工程案例实况:

佛山中欧中心多功能会议室是一个新建工程,项目位于佛山市新城区,总占地面积为8550㎡,主要以举行大型会议功能为主。针对这类场所音质设计,既要考虑吸声,把场馆内混响时间控制在设计范围内,还要针对不同墙面进行合理声扩散和反射处理,使更多观众得到早起反射声和使整个声 场分布更加均匀。

声场分析:

多功能会议室空间大,容积18500m³,每座容积达到15m³/人,混响时间长,容易形成回声、多重回声等声学缺陷,声学缺陷造成厅内听音浑浊,从而影响语音清晰度;其三面设有进口,进口均设置声闸,即外墙门口与大厅门口的通道上均安装吸声结构,消除口处噪声对内部会议室的影响。

 装修方案:

天花:观众大厅天花最高点不能超过11.5m。根据多功能厅混响时间总体制原则,地面上安装蒙布软椅、走道铺设纤化地毯,减少了地面的强反射声能,因此,天花可不考虑吸声处理。


舞台口正面墙采用12厚阻燃夹板做造型,外贴3mm厚的饰面板,该结构可以有效反射部分声能,使前排观众获得更多的早期反射声。

 

两侧墙面反射声能吸声过量导致整个场所听音干涩,无层次感。因此该墙面必须考虑吸声控制混响,还考虑扩散使整个声场分布均匀。因此表面采用实木格栅做扩散体造型。

 

后墙和挑台处墙面距离声源较远、中高频声能衰减较明显,因此此处采用具有低频吸声较好的材料,木质穿孔吸声结构:木质穿孔吸声结构穿孔率为11%,内填50m48K离心玻璃棉后贴吸声黑毡。

 

舞台四周墙面均安装木质穿孔吸声结构:木质穿孔吸声结构穿孔率为11%,内填50m48K离心玻璃棉后贴吸声黑毡。

 

声闸:为了减少外部噪声对观众厅的影响,所有观众厅进口处均进行消声处理。安装材料为木质穿孔吸声结构:木质穿孔吸声结构穿孔率为11%,内填50m48K离心玻璃棉后贴吸声黑毡。

 


装修效果

现场的声学效果测试,测试结果如下:多功能厅内的全频混响时间500Hz平均值为1.35s,1000Hz时的平均混响时间为1.28s达到设计值要求,消除了回声、多重回声、颤动回声等声学缺陷,听音清晰,满足国家标准要求。



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