摘 要電教用房的室內(nèi)聲音包括直達(dá)聲、前期反射聲和混響聲。本文運(yùn)用室內(nèi)聲學(xué)、建筑聲學(xué)和電聲學(xué)的理論知識(shí)，從室內(nèi)混響聲和最佳混響時(shí)間入手，探討了電教用房的幾何尺寸、吸聲材料、吸聲結(jié)構(gòu)、隔聲降噪等聲音處理方法，并對(duì)室內(nèi)音質(zhì)改善提出了兩種解決方法。

關(guān)鍵詞 電教用房；吸聲處理；隔聲降噪；音質(zhì)改善

中圖分類號(hào)：G484 文件標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-489X（2007）01-0044-03

Exploration and Research on Dealing with the Sound in Audio-Visual Room//Yan Kai

Abstract The indoor sound in audio-visual room consists ofthrough sound， early reflex sound and the reverberations. The article using the theory of room acoustics， architecture acoustics and electrical acoustics， starting with indoor reverberations and the best reverberation time， discusses many methods in dealing with the sound in the geometrical size， the smallest volume， sound-absorbing materials and sound-absorbing structure， sound insulation and noise reducing， also advances some ways in making further improvements about tone quality.

Key Word rooms with electrical audio-visual aids; management of sound-absorbing;sound insulation and noise reducing; tone quality improvement

Author’s address Laiwu Vocational and Technical College，Laiwu， Shandong 271100

學(xué)校電教用房包括語音室、錄音室、演播室、多媒體教室等，是開展電化教育的基礎(chǔ)場(chǎng)所。一方面要保證室內(nèi)具有良好的聽音條件，使學(xué)習(xí)者在各個(gè)位置上都能獲得基本相同的聲音效果；另一方面要使教師所播出的聲音信息具有較高的保真度，特別是在外語或漢語的語言教學(xué)中尤為重要。由于電教用房是教學(xué)用房的一部分，在內(nèi)部環(huán)境方面必然受到學(xué)?；顒?dòng)及噪聲的影響，在外部環(huán)境方面也會(huì)受到周圍工廠、交通及社會(huì)噪聲的干擾，導(dǎo)致電教用房的使用效果不夠理想。因此，有必要對(duì)電教用房的聲音進(jìn)行處理和改善。

1 室內(nèi)聲音的組成

在日常教學(xué)活動(dòng)中，聲音的輻射、傳輸與接受是在室內(nèi)進(jìn)行的。在室內(nèi)，聲源發(fā)出的聲波向四周輻射出去，聲波的能量被墻壁、地面、天花板等障礙物多次吸收與反射，聲波在室內(nèi)的傳播過程就是聲能量逐漸衰減的過程。在室內(nèi)任何位置聽到的聲音包括兩部分：一部分是直達(dá)聲，即聲源直接傳播到聽者處的聲音；另一部分是反射聲，即反射聲波經(jīng)過一系列反射和吸收而逐漸衰減的延遲聲，延遲聲分為前期反射聲和混響聲。根據(jù)人的聽覺延遲效應(yīng)，那些緊跟在直達(dá)聲后面的前期反射聲，人們是不會(huì)在聽覺上將它們與直達(dá)聲分開的；但那些經(jīng)過墻壁或室內(nèi)物品的多次反射，彼此之間的時(shí)間間隔又非常小，好像是在同一時(shí)刻從各個(gè)方向上以相同的頻率反射而來的，這些反射聲被稱為混響聲，混響聲能與直達(dá)聲區(qū)別開來，因此室內(nèi)聲主要包括直達(dá)聲、前期反射聲和混響聲三部分。

2 閉室的混響聲與幾何尺寸

室內(nèi)存在混響是有界空間的一個(gè)重要的聲學(xué)特性，混響聲是聲波在室內(nèi)的多次反射聲，在室內(nèi)不可避免地引起復(fù)雜的駐波現(xiàn)象。這樣，閉室就可以被看作是一個(gè)多元線性諧振系統(tǒng)，當(dāng)聲源在閉室內(nèi)發(fā)聲時(shí)，它將激發(fā)出封閉容積內(nèi)一系列簡(jiǎn)正頻率的簡(jiǎn)正振動(dòng)。當(dāng)聲源停止發(fā)聲后，一系列簡(jiǎn)正振動(dòng)將按照其固有頻率的衰減速度逐漸減弱下去，于是形成了混響聲。

如果閉室的尺寸與聲源所發(fā)聲波最低頻率分量的波長(zhǎng)相比不是太小時(shí)，則該閉室在這個(gè)聲音的頻帶內(nèi)就會(huì)有非常密的簡(jiǎn)正頻率，這樣聲音的所有頻率都能激發(fā)出混響聲。如果閉室的尺寸比較小，則只有個(gè)別的頻率分量能激發(fā)出簡(jiǎn)正波，將會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)聲音在個(gè)別頻率分量上突出地加強(qiáng)或減弱，聽起來特別不舒服，這在聽覺上叫“聲染色現(xiàn)象”。由此我們可以得出一個(gè)結(jié)論，要想閉室的聲音有良好的效果，則閉室的容積必須足夠大，以提高聲場(chǎng)的均勻性。

3室內(nèi)混響時(shí)間與吸聲處理

3.1 最佳混響時(shí)間

在閉室容積足夠大的條件下，閉室混響過程的特點(diǎn)就是衰減速度的問題。在聲學(xué)中，常用“混響時(shí)間”來描述衰減的速度，它是指聲能衰減下跌到原有強(qiáng)度的百萬分之一(即60dB)所需的時(shí)間。混響時(shí)間是評(píng)價(jià)閉室聲學(xué)特性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，對(duì)人們的聽覺效果具有重要影響?；祉憰r(shí)間適度，可使樂音豐滿、語音飽滿；混響時(shí)間太長(zhǎng)，聲音含混不清，語音清晰度下降，樂音缺乏力度和節(jié)奏感；混響時(shí)間太短，則聲音較干硬且缺少生氣，常有“呆板”、“沉寂”的感覺，聽起來很不自然?；祉憰r(shí)間除用公式計(jì)算外，也可以用儀器測(cè)定，對(duì)于不同的聲音，人們對(duì)混響時(shí)間的要求不一樣，作為錄音的錄音室一般容積為30~120m3，混響時(shí)間可取0.2~0.4s就能保證語言聲有足夠的清晰度，作為演播室需要容積250~4000m3，混響時(shí)間可取0.8~1.3s，錄制的音樂有力度且豐滿。

3.2 吸聲處理

對(duì)于一個(gè)已確定容積的閉室，混響時(shí)間與室內(nèi)表面材料的吸聲系數(shù)有關(guān)，可以通過控制室內(nèi)表面材料來達(dá)到所需的混響時(shí)間和規(guī)定的頻率特性，防止回聲和聲能集中等現(xiàn)象。當(dāng)一個(gè)閉室的混響時(shí)間不合要求時(shí)，可以用更換墻面材料的辦法加以解決，即改變墻面的吸聲系數(shù)。吸聲系數(shù)決定了單位時(shí)間內(nèi)單位面積的材料表面吸收的聲音能量大小，根據(jù)吸聲機(jī)理的不同，吸聲體可分為多孔吸聲材料和共振吸聲結(jié)構(gòu)。

3.2.1 多孔吸聲材料

多孔吸聲材料的吸聲機(jī)理主要是指孔洞中的空氣質(zhì)點(diǎn)在聲波作用下振動(dòng)產(chǎn)生黏滯性摩擦和纖維材料在聲波作用下發(fā)生形變產(chǎn)生的內(nèi)摩擦等來消耗聲波的能量。常用的多孔吸聲材料有超細(xì)玻璃棉、礦渣棉、化纖棉、木絲板、甘蔗板、聚氨酯吸聲泡沫塑料、泡沫橡膠、膨脹珍珠巖、多孔陶土磚、欽藝彈性吸聲板和欽藝穿孔吸聲板等，這些多孔吸聲材料主要吸收聲波中的中高頻成分。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)得，影響吸聲性能的主要因素有4個(gè)：一是材料厚度；二是材料容量，以超細(xì)玻璃棉為例，一般每立方米用15~25Kg為宜；三是空氣層，在材料層和墻壁面間留出一定厚度的空腔，相當(dāng)于增加材料層的有效厚度，空氣層以5~10cm較為合適；四是護(hù)面層，多孔材料一般較疏松，直接用于室內(nèi)既無法固定又不美觀，因而需在其表面覆蓋護(hù)面層，通常在護(hù)面板上要鉆圓孔、開槽縫或做花紋，使面板的穿孔率要盡可能大，一般不小于20%，穿孔率越高，對(duì)低頻吸聲性能越好。

3.2.2 共振吸聲結(jié)構(gòu)

共振吸聲結(jié)構(gòu)是由一個(gè)薄板和空氣組成的振動(dòng)系統(tǒng)，相當(dāng)于彈簧振子，薄板相當(dāng)于質(zhì)量塊，空氣層相當(dāng)于彈簧。當(dāng)聲波傳來時(shí)，迫使薄板振動(dòng)，就將振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能而消耗，從而達(dá)到吸聲的目的。當(dāng)入射聲波的頻率接近于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，將發(fā)生共振，吸收的聲能達(dá)到最大值。常見的共振吸聲結(jié)構(gòu)有2種：一種是薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)是將薄板的周邊固結(jié)于框架上，并將框架牢牢地與剛性墻壁固定，構(gòu)成薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，當(dāng)在空氣層中填充多孔吸聲材料，又在板與龍骨交接處墊襯一些柔韌性阻尼材料，可使吸聲頻帶變寬，吸聲量增加；另一種是穿孔薄板共振吸聲結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于許多單個(gè)共振器并聯(lián)而成的共振吸聲結(jié)構(gòu)，是一種寬頻帶吸聲結(jié)構(gòu)，這種穿孔薄板結(jié)構(gòu)常用來做天花板，在噪聲控制中也是一種應(yīng)用較為廣泛的吸聲裝置。

4 隔聲降噪處理

學(xué)校電教用房的建筑環(huán)境應(yīng)該是相對(duì)“安靜”的，但由于條件限制，常常受到外界環(huán)境噪聲的影響，特別是在作為聲音信號(hào)產(chǎn)生第一關(guān)的演播室、錄音室、語音室等電教用房，應(yīng)把噪聲降低到噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，使噪聲對(duì)有用信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生明顯的掩蔽效應(yīng)，必須采取措施隔絕外界噪聲的傳入即隔聲降噪。噪聲按傳播途徑可分為2種：一種是由空氣傳播的噪聲，即空氣聲；另一種是由建筑結(jié)構(gòu)傳播的機(jī)械震動(dòng)所輻射的噪聲，即固體聲。

對(duì)于空氣聲，常用的隔聲結(jié)構(gòu)有2種：一是單層密實(shí)均勻結(jié)構(gòu)，當(dāng)聲波入射到這些構(gòu)件上時(shí)，引起它們的振動(dòng)，振動(dòng)構(gòu)件作為新的聲源向另一面輻射聲波，要增大構(gòu)件的隔聲性能就必須抑制構(gòu)件的振動(dòng)，因此構(gòu)件越重就越不容易振動(dòng)，隔聲效果就越好；二是雙層密實(shí)均勻結(jié)構(gòu)，在兩層密實(shí)結(jié)構(gòu)中間留出一定距離就構(gòu)成了雙層密實(shí)均勻結(jié)構(gòu)，由于層中空氣與雙層結(jié)構(gòu)的特性阻抗相差很大，聲波在它們的分界面處將產(chǎn)生明顯的衰減，空氣層的厚度一般取8~10cm為宜，為了防止共振可在空氣層中填入少量玻璃棉、礦渣棉等松軟的多孔吸聲材料。

對(duì)于固體聲，隔聲相對(duì)要困難些。通常采用彈性襯墊的方式，在樓板面層上或地面板與承重樓板之間設(shè)置彈性層，使2個(gè)固體間不是直接接觸，彈性襯墊起著減振作用而衰減固體聲，在建筑中常用的彈性襯墊有鋼彈簧、隔振軟木、玻璃棉氈、礦渣棉氈以及橡膠制品等；其次是在機(jī)械設(shè)備下面設(shè)置隔振器，以減弱震動(dòng)，這是建筑設(shè)備隔振的主要措施。

5改善室內(nèi)音質(zhì)的方法

音質(zhì)是室內(nèi)聲音追求的最重要的目標(biāo)之一，為了使室內(nèi)聲音保持自然聲的優(yōu)良品質(zhì)，在電教用房的設(shè)計(jì)或改建中，要對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行必要的加工和美化。

5.1 從基礎(chǔ)建設(shè)入手獲取良好的音質(zhì)

室內(nèi)音質(zhì)的好壞，很大程度上取決于環(huán)境噪聲的高低，在進(jìn)行電教用房的選址時(shí)，要選擇在沒有強(qiáng)干擾聲源處，或者將干擾聲源搬遷，否則就要通過隔聲方法將其控制在噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，或者對(duì)電教用房進(jìn)行自身處理，如安裝消聲窗、修建窗外聲障等方法來控制環(huán)境噪聲。對(duì)于對(duì)靜態(tài)環(huán)境要求較高的電教用房如演播室、錄音室等，應(yīng)盡可能不與其他振動(dòng)的房間直接毗連，為防止從地下傳來的振動(dòng)，可在房間與聲源間挖較深的防振溝或?qū)⒎块g整體性懸浮。

5.2 通過電聲手段改善音質(zhì)

由于建筑設(shè)計(jì)不當(dāng)造成的室內(nèi)音質(zhì)缺陷，可以通過電聲途徑來彌補(bǔ)，以增強(qiáng)自然聲和提高直達(dá)聲的均勻程度，合理的電聲設(shè)計(jì)可使室內(nèi)音質(zhì)得以美化。一是增加擴(kuò)音量抑制環(huán)境噪聲和振動(dòng)干擾，提高信噪比；二是采用強(qiáng)指向性聲源，增加直達(dá)聲半徑，提高語言聲清晰度，彌補(bǔ)因混響時(shí)間過長(zhǎng)造成的聲缺陷；三是采用效果器，人為增加混響時(shí)間及延時(shí)效果，提高語言特別是音樂聲的豐滿和力度；四是恰當(dāng)進(jìn)行擴(kuò)音布置，彌補(bǔ)原聲場(chǎng)的不均勻；五是通過聲源組的恰當(dāng)布置，造成聲像效應(yīng)；六是提高擴(kuò)聲系統(tǒng)的最大功率增益，改進(jìn)擴(kuò)聲質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制聲反饋所引起的聲音畸變。

總之，改善電教用房的聲環(huán)境，既要研究室內(nèi)聲波傳輸?shù)奈锢項(xiàng)l件和聲學(xué)處理方法，以保證室內(nèi)具有良好的聽聞條件；又要研究控制電教用房外部一定空間內(nèi)的噪聲干擾和危害，將噪聲控制在噪聲容許范圍內(nèi)；再加上室內(nèi)電聲設(shè)備的合理布置和運(yùn)用，彌補(bǔ)室內(nèi)音質(zhì)缺陷，才能獲得最佳的聲音效果。