在視聽空間設計中，房間大小與比例屬于建造視聽空間前必須考慮的前提要素，以避免出現因房間的先天不足而造成聲染問題。對于已建成的視聽室，要獲取優(yōu)秀的聲音特性，還需要進行后期的聲音處理。當中，混響時間控制是首要環(huán)節(jié)。混響時間這個由現代建筑聲學之父塞賓在100多年前所提出的聲學名詞，第一次將聲學控制從只能模糊預測的狀態(tài)帶進了數字量化的階段，讓聲學專家、設計人員與影音愛好者們能夠利用數學計算的方式進行更加精準的室內聲學處理。隨后，聲學專家們開創(chuàng)出最佳混響時間推薦范圍，將視聽室混響時間控制規(guī)范化與標準化。
本期，我們將會對混響時間概念的誕生，最佳混響時間的推薦標準，如何才能更有效地進行混響時間的控制進行深入淺出的探究，讓各位讀者能夠獲悉更加全面的視聽室混響時間控制，而非冰山一角。
混響時間(Reverberation time)概念的誕生
在視聽空間設計之中，混響時間與上期所討論的共振頻率屬于同樣重要的參數，對房間的聲音質量起到關鍵的作用。適當的混響時間能讓聲音表現更為飽滿自然，細節(jié)更加豐富。過短的混響時間會令聲音變得呆板與單調，而過長的混響時間則會讓人覺得聲音冗長，低音轟鳴�；祉憰r間(Reverberation time)概念的出現是現代建筑聲學系統(tǒng)誕生的重要標志。在現代建筑聲學系統(tǒng)創(chuàng)立之前，建筑聲學已經引起了古代有識之士的關注。
公元前1世紀，羅馬建筑師維特魯威(Vitruvius)在《建筑十書》中記載了古希臘露天劇場用共鳴缸調節(jié)音響的方法，辨識到無響區(qū)、回響區(qū)、余響區(qū)、和響區(qū)四種不同音響區(qū)域。到了16～17世紀，混響時間對室內聲音質量的影響受到了人們的重視。在歐洲各國建造大型劇場與教堂的時候，由于空間達數萬立方米，而觀眾與禮拜者卻為少數，再加上內部采用大理石等光滑的內墻面，讓整個空間的混響時間達到數秒之長，前方講話的聲音傳到后方已經一片模糊，如此惡劣的聲音狀況已經成為亟待解決的問題。19世紀初，德國人弗里德利克•察拉迪(E.F. Freidrich Chlaudi)的著作《聲學》對混響現象作出了解釋。到了19世紀中期，英國物理學家威廉•瑞利(Lord John William Rayleigh)發(fā)表巨著《聲學原理》，聲學發(fā)展成為物理學中的獨立分支，從此拉開了現代聲學的序幕。小強家庭影院導購網歡迎您！
19世紀后期到20世紀初，美國哈佛大學的華萊士•克萊蒙•塞賓(Wallace Clement Sabine)物理學教授開創(chuàng)了現代建筑聲學系統(tǒng)，同時也帶來了混響時間的概念。1895年新建成的哈佛大學弗格藝術博物館中的講演廳因為聲學特性惡劣，讓臺下的學生無法聽清楚老師的講話。于是，當年還是助教身份的塞賓受命并試圖從科學的角度為這個困擾多年的聲學難題尋求一種可以用數學進行解釋的答案。塞賓與兩位實驗室助理分別選取了三個具有不同聲學特性的劇院作為真實的物理模型，包括聲音表現極佳的桑德爾斯劇院、聲音表現一般的杰弗遜大廳講演室與聲音表現極差的弗格講演廳。同時將杰弗遜大廳地下室裝備成混響測試室，利用桑德爾斯劇院數百個軟椅墊進行實驗。借助管風琴作為聲源，在房間中產生約512Hz的中頻段聲音，然后將聲源切斷，再測量聲音從切斷到衰減至聽不到所花的時間，儀器僅為秒表和試驗者的耳朵。通過詳盡的研究與測試后，得出了當聲源停止發(fā)聲后室內聲場逐漸減弱至聽不到所延續(xù)的時間，即混響時間，這是衡量室內音質的重要參量。
此圖縱坐標為房間聲壓值，橫坐標為時間，混響時間就是值室內聲源停止發(fā)聲后聲壓級衰減60dB所經歷的時間。途中的混響時間為1.8s
房間體積越大混響時間越長，國際上的機構與組織對于最佳混響時間的推薦值通常是一個范圍，包括最小值與最大值
后來將混響時間定義為室內聲源停止發(fā)聲后聲壓級衰減60dB所經歷的時間，單位是秒�；祉憰r間與房間體積成正比，與房間平均吸聲系數成反比。因此，房間體積越大混響時間越長；平均吸聲系數越大，混響時間越短。這就是著名的塞賓混響公式：RT60=0.161V/(S×a) ，其中T是混響時間，V是房間體積，S是房間墻面的總表面積，a是房間表面的平均吸聲系數。
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1900年底落成的波士頓音樂廳完全按照塞賓混響時間理論原理來設計，出色的聲音效果證明了其正確性。自此之后，塞賓混響時間計算公式成為了現代建筑聲學系統(tǒng)的重要基礎。
涉及聲學知識簡介——吸聲系數α與降噪系數NRC
由塞賓混響公式可知，控制混響時間RT60有兩種主要的方法：改變房間的尺寸或者改變房間表面吸聲量。對家庭影院視聽環(huán)境而言，通過改變房間尺寸來控制混響時間難度過大，并不適合普通用戶。因此對于家庭用戶而言改變房間的表面吸聲量成為主要的實現方法。
吸聲系數α是與房間表面吸聲量息息相關的聲學指標。吸聲實際上是將聲能轉變?yōu)闊崮�，每一種材料都會通過和聲波相互作用來吸收部分聲音。吸聲通常以被吸收聲能與入射聲能之比來計量，也就是吸聲系數α。假設某種材料不能吸收任何入射聲能，那么這種材料的吸聲系數α=0，也就是說所有作用在這種材料上的聲音都會被反射。但事實上，不存在α=0的材料，任何材料都會吸收一部分的聲音，吸聲系數為0僅僅屬于理論上的極限值。換言之，如果某種材料能夠完全吸收作用在它上面的聲音，那么這種材料的吸聲系數α=1。當然也不存在這種完全吸收聲音的材料，吸聲系數為1也屬于理論上的極限值。吸聲系數的范圍在0和1之間。材料上的吸聲量在數學上定義為吸收系數與材料表面面積的乘積，為了紀念塞賓，英制吸聲量的單位為“塞賓”。小強家庭影院導購網歡迎您！tdntmepa.cn
任何材料的吸聲系數均在0到1之間
不同頻率會有不同的吸聲系數。吸聲材料對于低頻聲，特別是對250Hz以下低頻的吸收更是有限的，而吸聲系數會隨著頻率的提高而增加。因此，吸聲系數會結合不同頻率的形式共同出現，如α125代表125Hz頻率下的吸聲系數，α250代表250Hz頻率下的吸聲系數等等。在通常情況下，對于某一材料的吸聲能力會采用降噪系數NRC來表達。NRC是由美國材料試驗協(xié)會(ASTM)制定的標準。NRC是指某材料在125Hz、250Hz、500Hz、1000Hz、2000Hz等頻率的吸聲系數的算術平均值，四舍五入取整到0.05。
來自美國相關組織與機構所提供的普通材料吸聲系數α及降噪系數NRC
在通常狀況下 ，NRC低于0.2的材料屬于反射材料，NRC大于0.4的材料為吸聲材料。大部分的專業(yè)材料廠商給出的某種材料的降噪系數NRC或吸聲系數在數值上都超過了1.0。這是因為在測量這種材料的過程中出現了其他雜聲而引起人為誤差，因而造成吸聲系數變大甚至大于1.0的情況出現。任何大于1.0的數值都是錯誤的，它意味著材料吸收的聲能比入射在材料表面上的能量還多，不符合能量守恒定理。此外，大部分的材料高頻吸收能力要比低頻出色，也表明了它們的吸聲系數隨著頻率的增加而增大。換言之，要對房間低頻(特別是250Hz以下的低頻)進行控制，就需要采用特殊的低頻吸收體，如亥姆霍茲共振器、薄板共振吸聲材料等。
房間的低頻部分吸聲需要采用特殊的吸聲材料
