1)聲音
物體的振動(dòng)產(chǎn)生“聲”,振動(dòng)的傳播形成“音”。人們通過聽覺器官感受聲音,聲音是物理現(xiàn)象,不同的聲音人們有不同的感受,相同聲音的感受也會(huì)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(shí)侯,鄰居傳來的音樂聲使人難以入睡,他人之間的甜言蜜語(yǔ)也許令人煩惱。建筑聲學(xué)不同于其他物理聲學(xué),主要研究目的在于如何使人們?cè)诮ㄖ蝎@得良好的聲音環(huán)境,涉及的問題不局限于聲音本身,還包括心理感受、建筑學(xué)、結(jié)構(gòu)學(xué)、材料學(xué)甚至群體行為學(xué)等多方面問題。
人耳的聽覺下限是0dB,低于15dB的環(huán)境是極為安靜的環(huán)境,安靜的會(huì)使人不知所措。鄉(xiāng)村的夜晚大多是25-30dB,除了細(xì)心才能夠體會(huì)到的流水、風(fēng)、小動(dòng)物等自然聲音以外,其他感覺一片寧?kù)o,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(huì)因區(qū)域不同而有所不同。較為安靜區(qū)域的室內(nèi)一般在30-35dB,如果你住在繁華的鬧市區(qū)或是交通干線附近,將不得不忍受40-50dB(甚至更高)的噪聲,如果碰巧鄰居是一位不通情達(dá)理的人,夜深人靜時(shí)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(dá)100dB。在中式餐館中,往往由于缺乏吸聲處理,人聲鼎沸,聲音將達(dá)到70-80dB,有國(guó)外研究報(bào)道噪聲中進(jìn)餐會(huì)影響健康。人耳的聽覺上限一般是120dB,超過120dB的聲音會(huì)造成聽覺器官的損傷,140dB的聲音會(huì)使人失去聽覺。高分貝喇叭、重型機(jī)械、噴氣飛機(jī)引擎等都能夠產(chǎn)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(yīng),當(dāng)一個(gè)聲音高于另一個(gè)聲音10dB時(shí),較小的聲音因掩蔽而難于被聽到和理解,由于掩蔽效應(yīng),在90-100dB的環(huán)境中,即使近距離講話也會(huì)聽不清。人耳有感知聲音頻率的能力,頻率高的聲音人們會(huì)有“高音”的感覺,頻率低的聲音人們會(huì)有“低音”的感覺,人耳正常的聽覺頻率范圍是20-20KHz。人耳耳道類似一個(gè)2-3cm的小管,由于頻率共振的原因,在2000-3000Hz的范圍內(nèi)聲音被增強(qiáng),這一頻率在語(yǔ)言中的輔音中占主導(dǎo)地位,有利于聽清語(yǔ)言和交流,但人耳最先老化的頻率也在這個(gè)范圍內(nèi)。一般認(rèn)為,500Hz以下為低頻,500Hz-2000Hz為中頻,2000Hz以上為高頻。語(yǔ)言的頻率范圍主要集中在中頻。人耳聽覺敏感性由于頻率的不同有所不同,頻率越低或越高時(shí)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(cè)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(gè)頻率,后一個(gè)頻率均為前一個(gè)頻率的兩倍,因此被稱為倍頻程,而且后一個(gè)頻率的頻率帶寬也是前一個(gè)頻率的兩倍。在有些更為精細(xì)的要求下,將頻率更細(xì)地劃分,形成1/3倍頻程,也就是把每個(gè)倍頻程再劃分成三個(gè)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(gè)頻率,后一個(gè)頻率均為前一個(gè)頻率的21/3倍。在實(shí)際工程中更關(guān)心人耳敏感的部分,因此,除進(jìn)行必要的科學(xué)研究以外,大多數(shù)情況下考慮的頻率范圍在100Hz到5KHz。如果將聲音的頻率分量繪制成曲線就形成了頻譜。
對(duì)于各種建筑聲學(xué)材料來講,不同頻率條件下聲學(xué)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(duì)某些頻率具有良好的吸聲性能,不一而同。隔聲等其他聲學(xué)性能也是如此。
3)分貝和A聲級(jí)
分貝對(duì)于非專業(yè)人員來講是最難理解的,然而對(duì)于專業(yè)人士來講分貝又是再熟悉不過了。分貝(dB)是以美國(guó)電話發(fā)明家貝爾命名的,因?yàn)樨惖膯挝惶?,因此采用分貝,代?/10貝。
分貝的概念比較特別,它的運(yùn)算不是線性比例的,而是對(duì)數(shù)比例的,例如兩個(gè)音箱分別發(fā)出60dB的聲音,合在一起并不是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。如果某種隔墻隔聲量為50dB,那么透過去的聲音為0.00001。分貝的計(jì)算較為復(fù)雜,需要具備專業(yè)知識(shí)才能完成。
使用分貝描述聲音時(shí)需要同時(shí)給出頻率。任何一個(gè)聲音,不同頻率的分貝數(shù)可能是不同的。我們可以說在某頻率時(shí),聲壓級(jí)是多少,或吸聲系數(shù)是多少,或隔聲量是多少等等。
A聲級(jí)的概念會(huì)使普通人感到迷惑。聲級(jí)是將各個(gè)頻率的聲音計(jì)權(quán)相加(不是簡(jiǎn)單的算術(shù)相加)得到的聲音大小,A聲級(jí)是各個(gè)頻率的聲音通過A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)后再相加得到的大小,A聲級(jí)反映了人耳對(duì)低頻和高頻不敏感的聽覺特性。例如,如果100Hz的聲壓級(jí)為80dB,在計(jì)算A聲級(jí)時(shí),將按計(jì)權(quán)減去50.5dB,即按29.5dB來計(jì)算;而1KHz的聲壓級(jí)為80dB,計(jì)權(quán)值為0dB,即仍按80dB計(jì)算。A聲級(jí)的目的在于,A聲級(jí)越大,則表明聲音聽起來越響。A聲級(jí)分貝通常計(jì)為dBA。許多與噪聲有關(guān)的國(guó)家規(guī)范都是按A聲級(jí)作為指標(biāo)的。
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