又是新的一周,，制圖教室和大家準(zhǔn)時相見~在之前的兩篇建筑聲學(xué)與pachyderm模擬教程中我們一起學(xué)習(xí)了關(guān)于聲音強(qiáng)度的一系列理論概念（聲功率,，聲強(qiáng)，聲強(qiáng)級,，聲壓和聲壓級），在Pachyderm里面設(shè)置基本聲源和分析聲音強(qiáng)度的方法,，關(guān)于降噪,聲反射和聲吸收的基本知識,，以及復(fù)雜聲學(xué)材質(zhì)的設(shè)置方法。那么在今天的第三篇教程里,，我們就需要以之前的內(nèi)容為基礎(chǔ),，學(xué)習(xí)建筑聲學(xué)設(shè)計中一個非常重要的部分：混響。相較于我們上一篇教程里面介紹的降噪,，混響應(yīng)該是一個大家相對比較陌生的概念,，所以首先我們需要花點(diǎn)時間介紹一下混響。各位應(yīng)該都知道聲波在室內(nèi)傳播時,，當(dāng)其碰撞到諸如墻壁,、天花板、地板等物體后會出現(xiàn)聲音的反射,，吸收和穿透,。根據(jù)我們之前在聲音衰減那塊的介紹，每次同物體接觸后,，由于吸收和穿透的存在,，反射的聲音強(qiáng)度會低于入射的聲音強(qiáng)度，但是由于常規(guī)材料的吸聲性能有限，當(dāng)聲源停止發(fā)聲后,，聲波在室內(nèi)需要經(jīng)過多次反射和吸收最后才會最終消失,，所以我們就感覺到聲源停止發(fā)聲后還有若干個聲波混合持續(xù)一段時間（室內(nèi)聲源停止發(fā)聲后仍然存在的聲延續(xù)現(xiàn)象）。這種現(xiàn)象叫做混響,，而聲源停止發(fā)聲后,，聲壓級減少60dB所需要時間即為混響時間T60，單位為秒,。對于混響和混響時間,，大家有兩個點(diǎn)需要明確一下。第一點(diǎn)是生活中處處有混響,，雖然對于混響的研究一般集中在音樂廳等特殊建筑類型上,，但是作為一個客觀的物理現(xiàn)象，只要存在聲音的反射,，就必然會導(dǎo)致混響,。（理論上如果存在一個建筑的內(nèi)部材料可以百分百反射聲音，那它的混響時間就是無窮大）因此除非你是在一個絕對空曠場地（你發(fā)出的聲波不會遇到反射）否則你就會遇到混響,。
第二點(diǎn)是混響時間本身無所謂好壞,，合適的混響時間取決于不同的建筑功能需求。我們再看下混響時間的定義,，聲源停止發(fā)聲后,，聲壓級減少60dB所需要時間即為混響時間，單位為秒,。所以混響時間越長,，單個聲音持續(xù)的時間就越長。那么假設(shè)我們現(xiàn)在發(fā)了2個音：A和B,，每個音發(fā)音的間隔為1S,。如果混響時間為1.5S的話，那么當(dāng)我發(fā)完A的音之后,，它需要1.5S才會停止,。而我們的B是在A發(fā)出后1S就發(fā)出了，這也就意味著,，B的發(fā)音會有0.5S的時間是與A的聲音重合的,。那么這也就意味著，如果混響時間越長,，對于持續(xù)的發(fā)音,，之前的音和之后的音的混合就會越嚴(yán)重。所以混響時間越短,，聲音區(qū)分越清楚,，但是由于缺乏聲音的混合,，聲音越發(fā)干，枯燥無味不親切自然,，并且由于缺乏反射和重合,，聲音響度也會略低。而混響時間越長,，聲音越含混不清：但是由于聲音的混合,，會顯得圓潤動聽，響度也會得到加強(qiáng),。（對于不同混響時間對于聲音的影響大家可以參考下這個視頻：https://www.bilibili.com/video/av79479768/）因此對于不同的建筑類型會有不同合適的混響時間,。比如在這我們可以對比一下三個不同類型的建筑（學(xué)術(shù)報告廳，流行音樂廳,，古典音樂廳）它們的混響時間,。對于學(xué)術(shù)報告廳，相較于聲音的圓潤動聽我們更追求聲音的清晰明確,，所以混響時間會最低,。節(jié)奏鮮明的流行音樂廳，相較于學(xué)術(shù)報告廳,，我們對于聲音的清晰度要求會低一些,，而對于音色的要求會高一些，但是如果混響時間過長,，原本節(jié)奏就比較快的樂曲就更難于聽懂,，比如大家可以設(shè)想有人在一個高混響時間的房間里面唱Rap是個什么場景，每個句子的發(fā)音都會混在一起,，完全聽不懂唱的是什么,。而對于古典音樂廳，因?yàn)楣诺湟魳饭?jié)奏較慢而偏于抒情,，我們對于清晰度幾乎沒有要求,，相反我們更注重聲音的醇厚和源遠(yuǎn)流長,，所以更長的混響時間則更為合適,。下面這張圖是一個對于不同建筑類型大致適宜的混響時間的一個介紹。大家可以做一個參照,。明白了混響時間是什么之后,，我們再了解一下混響時間的長短是由什么決定的。因?yàn)榛祉懼傅氖锹曉赐Ｖ拱l(fā)聲后,，聲波在室內(nèi)要經(jīng)過多次反射和吸收,，最后才消失的物理現(xiàn)象，所以很明顯聲波反射的強(qiáng)弱和反射時間的長短決定了混響時間的長短,。那對于建筑來說,，房間的混響長短是由它的吸聲量和體積大小所決定的,，體積大且吸聲量小（空曠）的房間,，混響時間長,。相反體積小且吸聲強(qiáng)（密集）的房間，混響時間就要短,。因?yàn)榛祉憰r間受周圍物體的吸聲量影響,，所以混響時間就又涉及到我們之前第二篇教程里面說的聲音衰減了，而聲音衰減部分里面介紹的一系列措施和方法同樣適用于建筑混響時間的調(diào)整,，比如我們可以使用特定的吸音材料和吸音結(jié)構(gòu)（薄膜,，多孔，共振等等）來降低混響時間,，或者通過低吸聲系數(shù)的高反射材料來延長建筑的混響時間,。
通過聲學(xué)材料的改變，我們可以在建筑方案不變的前提下,，改變房間的混響時間,，使其與特定的建筑功能相匹配。最后對于混響時間,，各位需要知道的是在實(shí)際使用過程中,，建筑的混響時間是會改變的。之前說過混響時間是由吸聲量決定,，而建筑使用者,，也就是我們人體本身，其實(shí)也是一個額外的吸聲體,，當(dāng)人多的時候整體的吸聲效果肯定是要大于人少的時候,，所以相應(yīng)的混響時間會變少。比如說北京“首都劇場”的混響時間,，坐滿觀眾時為1.36秒,，空的時候是3.3秒。而人們說的最佳混響時間一般是指滿座時的混響時間,。其次對于高級的音樂廳或劇場,，為了滿足不同的功能要求，是需要人工調(diào)節(jié)混響時間的,。其中一種辦法是改變廳堂的吸聲情況,。比如在廳堂內(nèi)安裝一組可以轉(zhuǎn)動的圓柱體，柱面的一半是反射面,，反射強(qiáng),、吸收少；另一半是吸聲面,，反射弱,、吸收多．把反射面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)表面,，混響時間就變長；反之,，把吸收面轉(zhuǎn)到廳堂的內(nèi)表面,，混響時間就變短。
了解了混響和混響時間的相關(guān)知識之后,，下面我們就在Pachyderm里面模擬一下房間的混響時間,。 首先我們還是需要布置房間。 
使用insert命令放置聲源和接收器,。
之前的兩篇教程里面對于聲音的設(shè)置我們都是直接使用insert-source的命令,，那么除了使用insert-source植入這樣一個基本聲源之外，另外一個Pachyderm使用頻率更高的聲源命令叫做insert-speaking person,。因?yàn)榇蠹蚁胍幌?，我們大部分的室?nèi)聲學(xué)模擬的聲源其實(shí)都是我們?nèi)祟愖约骸?/span>無論是演講廳，歌劇院還是舞臺,，那對于人聲了,，首先在不同情況下我們會有不同的聲音強(qiáng)度，你演講,，交談,，私語的強(qiáng)度都不同，并且人聲在不同頻率的聲強(qiáng)也不相同,，男生的聲音偏低,，女生的聲音偏高，所以針對人聲這樣一種復(fù)雜的聲源情況,，我們使用標(biāo)準(zhǔn)聲源進(jìn)行設(shè)置是很麻煩的,，我們要求網(wǎng)絡(luò)上找各種各樣的參數(shù)，然后在source的屬性欄里面根據(jù)不同的頻率進(jìn)行單獨(dú)的設(shè)置,。但是借助insert-speaker,，所有這些麻煩就不復(fù)存在。輸入insert-speaking person,，在輸入位置之后軟件就會讓我們選擇發(fā)聲者的類別然后選擇具體的發(fā)聲情況,，比如在這里面我們可以選擇一個唱歌的男人。確定之后大家就可以看到這里面每個頻率波段的聲強(qiáng)值就都設(shè)置好了,，所以借助這個命令可以大大加快我們對于聲源的設(shè)置,。
之后指派聲學(xué)材料,，打開Pachyderm主菜單,，點(diǎn)開第二個卷展欄material。
在這大家可以像我們第一篇教程里面那樣選擇官方庫中的材質(zhì),，或者像第二篇教程里面一樣自行設(shè)置復(fù)雜的聲學(xué)材質(zhì),。將材質(zhì)賦予物體之后，點(diǎn)擊impulse欄目中的Calculate即可開始聲學(xué)的計算,。
經(jīng)過一段時間的計算我們就能得到分析的結(jié)果,。在analysis里面我們可以選擇混響時間。 不過大家看到這里面的混響顯示的是T30和T15,，而我們之前對于混響時間的介紹是：聲源停止發(fā)聲后,，聲壓級減少60dB所需要時間，也就是室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)態(tài)后,，聲源突然停止發(fā)聲,，室內(nèi)聲壓級按線性衰減60dB所經(jīng)歷的時間叫混響時間T60，單位S,。之所以這里面沒有顯示T60而是T30和T15,，主要原因就是實(shí)際的混響衰減曲線由于衰減量程及本底噪聲的干擾，很難造成在60dB內(nèi)都有良好的線性衰減曲線,，因此有時人們會取衰減30db和或衰減15分貝的曲線代替衰減60分貝的曲線,。
不過在這有個事情需要和大家強(qiáng)調(diào)一下，因?yàn)楹芏嗳藭詾門30和T15指的是聲音降低30分貝和15分貝所需要的時間,，加之聲壓級成線性衰減,，所以有學(xué)生就會以為T60=4T15=2T30，這個實(shí)際上是不對的,，所有混響時間都是以聲音降低60分貝的時間進(jìn)行判定的,，這里面的T30實(shí)際上的含義是，通過計算降低30分貝的時間來推測降低60分貝的時間,，而T15指的是通過計算降低15分貝的時間來推測降低60分貝的時間,， 那么有了混響時間的數(shù)值我們就可進(jìn)行很多操作了，比如你可以通過改變不同室內(nèi)的材質(zhì)來測試其對于混響時間的影響,，或者你可以在室內(nèi)布置一下額外的三維吸音體來測試其吸收的能力,，或者測試不同的房間造型對于混響時間的影響等等，最終使房間的混響時間與房間的功能需求相匹配,。今天的教程到此為止了,，最后總結(jié)下本次教程的重點(diǎn)：制圖教室交流群 制圖教室群二維碼（QQ）
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