建築聲學的基本概念

1）聲音物體的振動產生「聲」，振動的傳播形成「音」。人們通過聽覺器官感受聲音，聲音是物理現象，不同的聲音人們有不同的感受，相同聲音的感受也會因人而異。美妙的音樂令人陶醉，清晰激昂的演講令人鼓舞，但有時侯，鄰居傳來的音樂聲使人難以入睡，他人之間的甜言蜜語也許令人煩惱。建築聲學不同於其他物理聲學，主要研究目的在於如何使人們在建築中獲得良好的聲音環境，涉及的問題不局限於聲音本身，還包括心理感受、建築學、結構學、材料學甚至群體行為學等多方面問題。 人耳的聽覺下限是0dB，低於15dB的環境是極為安靜的環境，安靜的會使人不知所措。鄉村的夜晚大多是25-30dB，除了細心才能夠體會到的流水、風、小動物等自然聲音以外，其他感覺一片寧靜，這也是生活在喧囂之中的城市人所追求的凈土。城市的夜晚會因區域不同而有所不同。較為安靜區域的室內一般在30-35dB，如果你住在繁華的鬧市區或是交通幹線附近，將不得不忍受40-50dB（甚至更高）的雜訊，如果碰巧鄰居是一位不通情達理的人，夜深人靜時蹦蹦跳跳、高聲喧嘩，也許更要飽受煎熬了。人們正常講話的聲音大約是60-70dB，大聲呼喊可達100dB。在中式餐館中，往往由於缺乏吸聲處理，人聲鼎沸，聲音將達到70-80dB，有國外研究報道雜訊中進餐會影響健康。人耳的聽覺上限一般是120dB，超過120dB的聲音會造成聽覺器官的損傷，140dB的聲音會使人失去聽覺。高分貝喇叭、重型機械、噴氣飛機引擎等都能夠產生超過120dB的聲音。人耳聽覺非常敏感，正常人能夠察覺1dB的聲音變化，3dB的差異將感到明顯不同。人耳存在掩蔽效應，當一個聲音高於另一個聲音10dB時，較小的聲音因掩蔽而難於被聽到和理解，由於掩蔽效應，在90-100dB的環境中，即使近距離講話也會聽不清。人耳有感知聲音頻率的能力，頻率高的聲音人們會有「高音」的感覺，頻率低的聲音人們會有「低音」的感覺，人耳正常的聽覺頻率範圍是20-20KHz。人耳耳道類似一個2-3cm的小管，由於頻率共振的原因，在2000-3000Hz的範圍內聲音被增強，這一頻率在語言中的輔音中佔主導地位，有利於聽清語言和交流，但人耳最先老化的頻率也在這個範圍內。一般認為，500Hz以下為低頻，500Hz-2000Hz為中頻，2000Hz以上為高頻。語言的頻率範圍主要集中在中頻。人耳聽覺敏感性由於頻率的不同有所不同，頻率越低或越高時敏感度變差，也就是說，同樣大小的聲音，中頻聽起來要比低頻和高頻的聲音響。2）頻率特性 聲音可以分解為若干（甚至無限多）頻率分量的合成。為了測量和描述聲音頻率特性，人們使用頻譜。頻率的表示方法常用倍頻程和1/3倍頻程。倍頻程的中心頻率是31.5、63、125、250、500、1K、2K、4K、8K、16KHz十個頻率，後一個頻率均為前一個頻率的兩倍，因此被稱為倍頻程，而且後一個頻率的頻率帶寬也是前一個頻率的兩倍。在有些更為精細的要求下，將頻率更細地劃分，形成1/3倍頻程，也就是把每個倍頻程再劃分成三個頻帶，中心頻率是20、31.5、40、50、63、80、100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1K、1.25K、1.6K、2K、2.5K、3.15K、4K、5K、6.3K、8K、10K、12.5K、16K、20KHz等三十個頻率，後一個頻率均為前一個頻率的21/3倍。在實際工程中更關心人耳敏感的部分，因此，除進行必要的科學研究以外，大多數情況下考慮的頻率範圍在100Hz到5KHz。如果將聲音的頻率分量繪製成曲線就形成了頻譜。對於各種建築聲學材料來講，不同頻率條件下聲學性能是不同的。有的材料具有良好的高頻吸聲性能，有的材料具有良好的低頻吸聲性能，有的材料對某些頻率具有良好的吸聲性能，不一而同。隔聲等其他聲學性能也是如此。3）分貝和A聲級分貝對於非專業人員來講是最難理解的，然而對於專業人士來講分貝又是再熟悉不過了。分貝(dB)是以美國電話發明家貝爾命名的，因為貝的單位太大，因此採用分貝，代表1/10貝。分貝的概念比較特別，它的運算不是線性比例的，而是對數比例的，例如兩個音箱分別發出60dB的聲音，合在一起並不是120dB，而是63dB。如果某種吸聲材料吸收了80%的聲能，聲音降低了不是0.8dB也不是80dB而是10lg(1-0.8)=7dB。如果某種隔牆隔聲量為50dB，那麼透過去的聲音為0.00001。分貝的計算較為複雜，需要具備專業知識才能完成。使用分貝描述聲音時需要同時給出頻率。任何一個聲音，不同頻率的分貝數可能是不同的。我們可以說在某頻率時，聲壓級是多少，或吸聲係數是多少，或隔聲量是多少等等。A聲級的概念會使普通人感到迷惑。聲級是將各個頻率的聲音計權相加（不是簡單的算術相加）得到的聲音大小，A聲級是各個頻率的聲音通過A計權網路後再相加得到的大小，A聲級反映了人耳對低頻和高頻不敏感的聽覺特性。例如，如果100Hz的聲壓級為80dB，在計算A聲級時，將按計權減去50.5dB，即按29.5dB來計算；而1KHz的聲壓級為80dB，計權值為0dB，即仍按80dB計算。A聲級的目的在於，A聲級越大，則表明聲音聽起來越響。A聲級分貝通常計為dBA。許多與雜訊有關的國家規範都是按A聲級作為指標的。
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