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觀演空間聲學簡史回顧

控尋影響聲場主觀評價因子的維度和正交因子的建築聲學研究最早可以追溯到Vitruvius(公元前25年)的工作。在《古代建築聲學》一書中,描述了混響、干涉、回聲干擾、評議清晰度等概念。Vitruvius的著名陳述“發出第四、第五階等音符的青銅容器製品”,由音樂理論計算,可倒轉嵌入壁龕,由不小於半英尺的楔形物兩面支撐,面向舞台。劇場座位間也建有龕狀物。顯然,當時作了大量科學嘗試並更多地致力於耳朵以下空間的研究。本書中也討論了地板結構和座位的聲學設計。

由於電聲技術的缺乏,從1~19世紀所報道的建築聲學研究遠少於古代。

1857年,Henry首次提到了應用於現代科學中的脈衝的概念。在他所計論的情況下,來自齒輪一個齒的單個脈衝是噪聲,來自相繼一系列齒的連續脈衝是一連續的聲音。如果所有齒的間距相同,齒輪的轉速一致,結果將是一悅耳的樂音。並且,他建議與良好音質有關的因子應蘊下面的條件:
(1) 房間尺度;
(2) 聲音的力度或脈衝的強度;
(3) 反射面的位置;
(4) 反射面的材料性能

令人感到有趣的是這些條件在某種程度上與本書中描述的4個正交因子有關。

Sabine(1990)開創了建築聲學這門學科。他發現了混響聲和定量計算混響時間的公式。關於絕對衰變率的首次精心的實驗是在波士頓公立圖書館報告廳中進行的。那是一個大房間,講台上放置4根具有相同音高的管風琴管,每根管都有獨自的送風裝置,並且每根管都有特有的電風動值。於是,1根、2根、3根或4根管可以同時開始或停止。那麼最短可聽時間就可以加以測量。相應的可聽聲持續時間t1、t2、t3和t4分別為8.68s、9.14s、9.36s和9.55s。其間的時間差為
t2-t1=0.45[s] t3-t1=0.67[s]                    (2.1)
t4-t1=0.86[s]

利用這些時間差可得到聲強的指數衰變數。由此,他最終推導出著名的混響時間公式
T60=kvt/A                   (2.2)
式中:K是常數,當聲速為342m/s時,K=0.159;V是房間的體積(m3);A是房間的吸聲量。
Sabine承認紐約約聯邦神學院的小教堂是一個令人非常滿意的實例,但沒給出任何解釋(Sabine,1912)。就該教堂頂棚的形狀而論,就像一個船底,如本書第8.2部分所述,將有效地降低IACC的值。看來,Sabine無意中注意到了房間空間形狀的重要性。
Knudsen(1929)建議,對於語言,最適宜的混響時間應比音樂短。同時,MacNair(1930)推薦低頻域的混響噹噹時間要更長些以便補充音樂的響度。

Bekesy(1934)報告說一個庭院的聲場,如圖2.1所示,好於他所經歷的任何一個廳堂的聲場。這清楚地說明側向反射聲的重要性(圖7.9)
1949年,Hsaa通過移動磁帶錄音機的磁並沒有位置從而調整早期反射聲的時延研究回聲干擾效應。他的研究結果表明語言回聲干擾是時延的函數。後來,Bolt和Doak(1950)提出用回聲干擾百分數作為干擾程度的參數。鑒於生物在包括聲、視和熱的物理環境中形成和進化的事實,我們的感覺官和大腦在創生進化前受生存的物理互不干涉因素影響很大。表2.1中列出了從1960年起幾位作者發現的對主觀屬性有重大影響的物理因子。在對全世界大量現存的音樂廳進行調研后,Beranek(1962)從對有經隊的聽音者的問卷調查得到的數據中,提出了8個聲場因子的評價標度。自從賽賓發現混響理論之後,人們把大量的注意力放在了聲場的時間因子上。顯然,雙耳效應對聽者而言是不能會令人滿意的。
Ven ekalasen和Christoff(1964)提出了來自側牆反射聲的重要性。West(1966)發現2H/W(H、W分別是廳堂的高度和寬度)和一主觀範疇數值標度的相關係數為0.71。Damaske(1967/1968)通過環繞試聽者布置一系列揚聲器的辦法來研究主觀擴散度。Keet(1968)報告了視在聲源寬度(ASW)的變化與雙耳互相關係數和聲壓級的關係。Marshall(1968a,b)強調從正好90°方向到達的早期側向反射聲的重要性。Barron(1971)探討了聲場子的“空間感”或“環繞感”與雙耳相關係數的關係。Damaske和Ando(1972)將IACC定義為在人雙耳時延的最大可能範圍內,雙耳互相關函數的最大絕對值,即
IACC=|¢Ir(τ)|max   |τ|≤1ms

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