消声量混响量（房间频率划分及低频处理探讨）

混响的意义

房间的混响，是以统计意义的扩散场为前提的。混响计算公式无论是塞宾、艾林-诺里斯以及其他混响公式，都是在假设封闭空间内有着均匀的声音能量分布和随机传播方向的基础之上进行的。混响的过程就是房间内各简正振动的衰变过程。在“高频”（房间容积内实际意义上的高频，房间容积的不一样，频段的分界线就不一样。）范围该房间1/3倍频内的简正振动数多、简正频率密度大，具有混响意义。但在“低频”（在该房间1/3倍频内的简正振动数少、简正频率密度很稀时）范围内，若谈混响，则不满足以统计意义为先决条件的要求。

房间频率如何划分

对于不同体积的房间，以统计意义为前提的混响（扩散场）有一下限频率。舒尔茨（S-chultz T J ）提出了至少有20个简正方式（1/3倍频内）的要求。在下限频率以下只有一个或几个简正振动的瞬间时间，所以不能成为“混响”，一般用驻波表示。在下限频率与“上限频率”之间还有个“灰色区”即过渡区。

施罗德也提出过类似理论，即施罗德频率。把可闻频率分为四个区域，分别为A、B、C、D，如下图所示：

A区域是一个非常低的频率范围，它在172/LHz以下，其中L是房间的最长边尺寸。在这个频率下，房间没有身影共振。

B区域可以看作房间尺寸与波长相当的区域。该区域上上限没有具体定义，但施罗德提供了一个近似截止频率公式F2=2000*√（RT60/V），RT60是房间混响，V是容积

C区域是B、D的过渡频率，其中B区域利用波动声学理论，即不用混响理解，D区域使用几何声学进行分析，可用混响概念。

低频探讨

上一章节我们表述了在下限频率下混响是没有意义的，那是否就不能对下限频以下做处理了呢。肯定是不行的。对于“低频”肯定需要大量的吸收。低频的衰减时间一定要做好控制，无论是在语言环境还是在音乐环境下。下面以语言环境举例。

语音中影响可懂度的主要频率成分确实在500 Hz 以上。对于可懂度起决定作用 的元音和辅音集中在大约500～8000Hz范围。

2012年，南京大学杨伟等汉语普通话平均频谱的测量分析，给出的汉语普通话功率谱密度 (如下图所示)显示出：能量集中区在160~315Hz。还可以注意到63Hz仍有相对较强的声能量，约与2 000Hz 相当。

低频掩蔽具有不对称性。下图是著名的“掩蔽图。

图中右上角f为掩蔽信号频率，各曲线上注明掩蔽信号的声级。如图表明，当掩蔽信号声级较低时，它的掩蔽效果(对其他测试信号闻阈的提升)是以掩蔽信号为中心，向左右展开的“钟”形对称曲线。而当掩蔽信号级逐渐增大，掩蔽曲线将不对称地向右(频率轴的高端)很快扩展，掩蔽信号频率越低，声级越大，向高频扩展越宽。

250Hz 的掩蔽信号声级为20dB时，相同频率的250Hz的闻阈提升了约10dB，掩蔽效应几乎对称地向频率轴的左、右两边展开；而当掩蔽信号为80dB 时，不仅使250Hz的测试信号的闻阈提升了约50 dB，比掩蔽信号频率高得多的测试信号500~2 000Hz，闻阈也提升了甚至50~60dB之多！

更低频率也有类似的结果。而相反的作用，即中高频的掩蔽信号对于低频的掩蔽却几乎可以忽略。图中已明显表明：例如掩蔽信号频率为1000Hz，即使声级高达80dB 时，对频率500Hz以下的闻阈仍然没有影响。

低频的处理

上一章可以看出，低频对中高的掩蔽效应是非常明显的。无论在语言类环境还是在音乐类环境，低频的衰减时间过长，会导致中高频的闻阈上升。因此必须在空间内必须降低低频的衰减时间。

有效地降低频衰减时间是在室内添加低频陷阱。现目前低频吸声体有以下几类：声阻式吸声体、膜式（机械共振）吸声体、亥姆赫兹（声学共振）吸声体。

声阻式吸声体，各类吸音棉就是此类。如果依靠此类吸声体吸收低频，吸声体的体积需要大到不现实的程度（大约1/4波长的厚度）。所以一般不用，有很多不专业的做法就是在墙角仅用吸音棉做三角形切角，这类对于低频吸收不可能有很好的效果。

膜式（机械共振）吸声体是最常用的低频吸声体。它通过一个表面的响应运动来起作用，主要针对低频。声音的能量被消耗在使表面产生运动。各大声学材料厂家均有生产，如RPG的Modex Edge、Modex Plate，GIK的244 Bass Traps等等。效果最好最明显，吸声频率范围也广。

亥姆赫兹（声学共振）吸声体是声学上的质量弹簧共振系统，由颈部和背后的空腔组成。代表产品有威巨声的Vari Bass Ultra，声博士的圆柱吸声体也属于这类。

低频陷阱放置位置可参照文章：低频陷阱放置指南：录音室或听音室中如何设计低音陷阱

总结

每个房间的根据其容积不一样，频率划分也不一样。要根据房间的特性进行区别对待，具体问题具体分析。也不可单独地使用混响作为声学参数，混响只是参数之一。低频绝不可使用混响表示。低频衰减时间一定要降下去，不然会对室内声场产生严重的破坏。

参考文献

1、Master Handbook of Acoustics. 5th Edition - F. Alton Everest, Ken C. Pohlmann；

2、查雪琴,尤根·欧尔曼. 低频混响时间的测量问题[J]. 声学技术, 1986 (3) ；

3、查雪琴,H.V. Fllehs .消声室声学技术的革新.声学学报. 2003,(04)；

4、杨伟，汉语普通话平均频谱，南京大学学报（自然科学）. 2012,(01)

5、查雪琴， 室内低频混响时间特性探讨，声学技术，2016（10）

6、查雪琴，对混响时间特性的一些看法，第十届全国建筑物理学术论文集