室內聲學

室內聲場

當聲源向空間輻射聲波時，該聲波存在的區域稱為聲場。如果聲波傳播時不受阻礙和干擾，這樣的聲場稱為自由聲場。在室內，聲源輻射的聲波傳播到界面上時，部分聲能被吸收，部分被反射。通常要經過多次反射後，聲能密度才減弱到可以被忽略的程度。當聲源連續穩定地輻射聲波時，空間各點的聲能是來自各方向聲波疊加的結果。其中未經反射、直接由聲源傳播到某點的聲波稱為直達聲；一次和多次反射聲波的疊加稱為混響聲。

室內聲場由直達聲和混響聲合成，直達聲的聲能密度按反平方規律衰減，而混響聲的聲能密度可近似地認為各處相等。混響聲能的大小，除與聲源的輻射功率有關外，還與空間大小和各界面的平均吸聲係數有關。

室內聲音傳播

在不同條件下，可分別用幾何聲學方法、統計聲學方法和波動聲學方法來研究室內聲音的傳播。

幾何聲學方法

幾何聲學方法是指在研究自由聲場的擴散性時，忽略聲的波動特性，採用聲線來描述聲音傳播途徑的方法。當室內聲音傳播到一個尺寸比聲波長度大得多的界面時，可用幾何聲學方法研究聲音的傳播規律。

這種而用聲線概念研究聲傳播途徑是根據反射定律：聲線的反射角等於入射角，且反射聲線和入射聲線與法線在同一平面上。

套用

可以利用聲線的幾何作圖法來分析直達聲和近次反射聲的分布情況，避免直達聲和第一次反射聲之間有較大的延遲時間差，避免反射聲的聚焦出現在聽眾席附近。通過靠近聲源的反射面的布置，補充短延遲的反射聲，以避免聲源前面的聲強隨距離增加而出現過大幅度的下降等。

統計聲學方法

統計聲學方法是指從能量的觀點出發，忽略聲的波動特性，用統計學手段來描述聲場平均狀態的方法。

這種用能量概念研究聲場狀態是根據反平方規律：對一個波陣面為球形的點聲源來說，聲場強度與離聲源中心距離的平方成反比。

一個連續發聲的聲源在室內開始發聲時，穩定聲場並不立刻建立，是隨時間逐步增長而達到穩定狀態。聲源停止發聲後，聲場也不會立刻消失，而有一隨時間逐漸衰減的過程（圖1）。

用統計聲學方法研究聲能密度的平均增長過程和衰減過程可知，聲源開始發聲時，聲能密度增長過程可用下式描述：式中D(t)為聲能密度(焦/米3);W為聲源功率(瓦)；c為聲速（米/秒）；A為室內表面總吸聲量（米2）；V為房間體積（米3）；t為聲源發聲後經歷的時間（秒）。當時間t比大得多時,可簡化為：此時聲場達到穩定狀態，聲能密度達到極大值，它的大小僅與室內表面的總吸聲量和聲源功率有關。