混響與擴(kuò)散的基本理論
甘肅意恒音響：室內(nèi)聲場的統(tǒng)計(jì)研究是以分析室內(nèi)混響過程為其主要內(nèi)容的。將統(tǒng)計(jì)聲學(xué)用于分析室內(nèi)聲場時，要滿足的第一個條件則是這一聲場必須是擴(kuò)散聲場。可見，擴(kuò)散與混響有著十分密切的關(guān)系。
可以對混響作以下描述：在室內(nèi)聲場達(dá)到穩(wěn)定的情況下，聲源停止發(fā)聲，由于聲音的多次反射或散射，而使其延續(xù)的現(xiàn)象即為混響。這種現(xiàn)象是封閉空間中(室內(nèi))聲場的一個重要特征。?
試考慮一種極端的情況。設(shè)想一束聲波(可用一條聲線代表)在一個形狀不規(guī)則的剛性壁面的大房間中傳播。顯然，這一聲束在到達(dá)邊界面(壁面、天花板或地 面)之前；它是以直線方式傳播的。一且到達(dá)某一邊界面，它就按照反射定律反射。經(jīng)反射后的這一聲束將改變原來的傳播方向繼續(xù)傳播。經(jīng)過某一傳播距離之后， 它又到達(dá)另一邊界面，并再次反射，以新的傳播方向又繼續(xù)向前傳播，依此類推。對于形狀不規(guī)則的大房間而言，任何方向的入射波經(jīng)過若干次反射之后，總可以改 變?yōu)檠啬骋惶囟ǚ较騻鞑サ姆瓷渎暋Ｓ捎诼暡ㄔ谑覂?nèi)各反射面上連續(xù)反射，并不斷改變其傳播方向，這種能使室內(nèi)任一位置上的聲波可以沿所有方向傳播的聲場稱為 擴(kuò)散聲場。這里所說的：“擴(kuò)散”，具有明確的．物理意義。嚴(yán)格意義上的擴(kuò)散聲場必須滿足以下三個條件：
(1)室內(nèi)的聲能密度均勻，即聲能密度處處相等；
(2)聲能在室內(nèi)各個方向傳遞的幾率相等；
(3)從室內(nèi)各個方向到達(dá)任一點(diǎn)的聲波，其相位是無規(guī)的。在這樣的聲場中，聲波無論在空間位置上，還是在傳播方向上都不會一成不變地“聚集”在一起，而是隨著傳播過程的進(jìn)行逐漸擴(kuò)展，并分散開來，直至充滿全部空間并遍及所有方向。
在一般情況下，擴(kuò)散聲場的條件是難以滿足的，但在一定條件下，把不規(guī)則的大房間中的聲場近似地作為擴(kuò)散聲場處理，所得的結(jié)果與實(shí)際情況相差不大。然而， 如果房間的形狀簡單而規(guī)則，情況則不然。這時在室內(nèi)就可能出現(xiàn)聲場的嚴(yán)重“不擴(kuò)散”狀況，聲波就可能在某些位置或某些方向上特別加強(qiáng)，而在另一些位置或方 向上特別削弱。例如在圓形大廳中，聲波將聚集在大廳中部；在正方形房間中，沿某些方向的駐波將較強(qiáng)等等。為了盡可能在室內(nèi)形成擴(kuò)散聲場，應(yīng)避免采用凹形壁 面，而凸面反射體的正確使用，則是使室內(nèi)聲場趨向擴(kuò)散的一種有效方法。這種能夠促進(jìn)聲場擴(kuò)散的反射體通常稱為聲擴(kuò)散體。
在以上分析 討論中，實(shí)質(zhì)上包含著幾何聲學(xué)的基本概念。因此，雖然可以對室內(nèi)聲場與體型之間的關(guān)系作定性的說明，但卻難以對某些假定作出明確的解析。例如，為什么要假 定是形狀不規(guī)則的大房間?對于小房間，即使形狀不規(guī)則的小房間是否適用呢?對于這類問題，只能用封閉空間聲場的波動理論才可能獲得滿意的說明。哪怕因計(jì)算 異常繁雜而難以得到定量的結(jié)果，但在理論上至少可以給予指導(dǎo)性的解析。?
混響聲場通常指的是由反射聲形成的聲場。嚴(yán)格地說，它必須是 擴(kuò)散聲場，亦即滿足擴(kuò)散聲場的要求是混響聲場的必要條件。在實(shí)際應(yīng)用中，由于擴(kuò)散聲場的要求大多數(shù)是難以滿足的，所指的混響聲場基本上是通常意義上的反射 聲形成的聲場。明確這一點(diǎn)是重要的，因?yàn)檫@是統(tǒng)計(jì)理論所得的結(jié)果與實(shí)際情況有一定距離的一個重要原因。?
混響對房間的音質(zhì)有重要影 響，它是決定房間音質(zhì)的必要條件。因此有必要對其進(jìn)行定量量度。這—工作首先由W?C?賽賓(Sabine)于二十世紀(jì)初提出并加以實(shí)踐。為了使混響的量 度僅僅取決于房間本身的聲學(xué)特性，而排除其它因素(如室內(nèi)原聲場聲級的大小及背景噪聲水平等)的影響，使其具有良好的重復(fù)性，目前國際上公認(rèn)的是以室內(nèi)聲 場的聲能密度衰減到原始值的百萬分之一時所經(jīng)過的時間進(jìn)行量度，稱為混響時間。
因此，混響時間可定義為室內(nèi)聲音已達(dá)到穩(wěn)態(tài)后停止聲 源發(fā)聲，平均聲能密度自原始值衰減60分貝所需的時間，并用T60或RT表示。在實(shí)際測量時，由于種種條件的限制，往往不可能獲得衰減60分貝的相應(yīng)時 間，通常以開始一段的聲壓級衰變情況為基本依據(jù)，然后外推到衰變60分貝時所需要的時間。
