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第六章 声线和声束跟踪法建模和仿真 建筑声学教学课件

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建筑声学讲义

建筑声学讲义

预习报告书写要求：
1、预习课程的基本内容； 2、知识要点； 3、你认为的难点， 4、书本知识内容和实际声环境的联系。 4、标注日期和姓名， 5、参考书目。
第一章 声学基本知识
一、教学目的
了解室内声学现象，掌握混响、回声概念。 掌握混响时间的定义和计算方法。掌握驻波、房 间共振、共振频率的简并现象，掌握避免简并现 象的设计方法。
四、声学基本知识要点
1、室内声场的构成 2、吸声系数、吸声量、平均吸声量、房间常
数概念 3、室内混响过程（声音的衰减过程） 4、回声现象和形成回声的条件 5、混响时间的定义和计算，影响混响时间的
因素 6、室内声压级的计算 7、房间驻波、共振及共振频率的简并 8、避免共振频率简并的方法
第一节 室内声学
(单位均为m)： A 6 x 5 x 3．6 B 6 x 3．6 x 3．6 C 5 x 5 x 3．6 D 3．6 x 3．6 x 3．6 2、声压级相同的几个声音，哪个声音人耳的主观听闻
的响度最小?
A 100Hz B 500Hz C 1000Hz D 2000Hz 3、下面哪种声音绕射现象最严重?
A 125Hz B 1500Hz C 1000Hz
D 2000Hz 7、 形成回声的必要条件是什么？由这些条件你可
以想到哪些避免回声的设计方法？
八、如果设计一个厅堂，想使该厅堂的混响时间 控制的比较短，可以采取哪些设计措施？
九、如果一机器在房间发出很大噪音，其工作人 员就在机器旁工作，那么在房间的周墙和屋 顶布置吸声材料，对于减小机器噪音对工作 人员的危害作用大吗？为什么？
４、房间的共振和共振频率
房间共振——房间的声波干涉而产生驻波的现 象。
（１）、轴向共振 f = nｃ／２Ｌ

《建筑声学课程设计》课件

《建筑声学课程设计》课件
声音的反射
当声波传播到不同声阻抗的界面时，会发生反射，反射声波 的强度取决于界面两侧声阻抗的差异。反射系数是衡量反射 性能的重要参数。
声音的扩散与干涉
声音的扩散
声音在传播过程中，由于空气分子的热运动和声波的衍射效应，声能会逐渐分 散，使声场分布更加均匀。扩散是改善室内声场均匀性的重要手段。
声音的干涉
03
建筑声学设计
声学设计目标与原则
声学设计目标
创造一个舒适、清晰、悦耳的室 内声环境，满足人们的生活、工 作和娱乐需求。
声学设计原则
遵循声学原理，综合考虑室内外 声学条件，合理利用吸声、反射 、扩散等手段，达到预期的音质 效果。
室内音质设计与评价
室内音质设计
根据建筑空间的特点和使用功能，通 过合理的声学设计和装修材料的选择 ，营造出理想的室内音质效果。
详细描述
录音室的声学设计需要充分考虑声音的反射 、扩散和吸收等因素，以保证声音的纯净度 和清晰度。设计时需要考虑建筑内部结构和 材料的选择，以及隔音和吸音措施的应用。
THANKS
感谢观看
衰减。
声音的分类与计量
01
02
03
声音的分类
根据声音的频率、波形和 强度等特征进行分类。
声音的计量
使用分贝、声压级、声功 率级等单位来计量声音的 大小。
声音的频谱分析
通过频谱分析，了解声音 中各个频率成分的分布情 况。
02
建筑声学原理
声音的吸收与反射
声音的吸收
声波在传播过程中，遇到不同介质时，部分声能被吸收转化 为其他形式的能量，如热能。不同材料对声能的吸收能力不 同，吸声系数是衡量材料吸声性能的重要参数。
声波
声音在介质中的传播形式。

《建筑物理 architectural physics 》第6章__室内音质设计 ppt课件

《建筑物理 architectural physics 》第6章__室内音质设计 ppt课件
能够增加亲切感，来自侧向的反射声 能够增加环绕感。一般讲，听者左右 两耳接收的侧向反射声有较大差别， 形成了人们对声源的空间印象，有时 使用两耳互相关函数IACC来表示空间 围绕感。IACC越小，表明房间反射造 成的双耳到达信号相关性越小，空间 围绕感越强。
2020/12/2
8
2020/12/2
9
第六讲 室内音质设计（一）
------厅堂容积、混响设计
2020/12/2
1
围闭空间声学现象
2020/12/2
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
2020/12/2
7
50ms以外的反射声一般被认为是混响声，混响声对丰满度、 环绕度、清晰度、方向感有一定影响。混响声越多、越强， 丰满度、环绕度高，但清晰度变差；强的50ms以外的反射 声会产生回声，并影响方向判断。近次反射声和混响声中 间不能脱节，否则，虽然混响时间较长但丰满度不够。
空间分布：来自前方的近次反射声
6.2 音质设计的方法与步骤
音质设计应遵循以下几个步骤：
1）防止外部噪声及振动传入室内，使室内的背景噪声足 够低。
2）使室内各处都有足够的响度，并保证声场分布尽可能 均匀。对于以自然声为主的厅堂，要注意选择适当的规 模。
3）听众各点应安排足够的近次反射声。
4）使房间具有与使用目的相适应的混响时间。
2020/12/2
16
• 电声系统的分类：一般包括广播通讯、扩声、重放等 系统。
• 电声系统的组成：

《建筑声学》课件

《建筑声学》课件

04
建筑声学的挑战与解决方案
噪声污染问题
总结词
噪声污染是建筑声学面临的主要挑战之一，它会对人们的日常生活和工作产生负面影响。
详细描述
随着城市化进程的加速，噪声污染问题愈发严重。交通噪声、工业噪声和娱乐噪声等不同来源的噪声对人们的生 活和健康造成了严重影响。为了解决这一问题，需要采取有效的隔音和降噪措施，如使用隔音材料、设计合理的 建筑布局等。
建筑声学的重要性
提高居住和工作环境的舒适度
01
良好的建筑声学环境可以提高人们的生活和工作质量，减少噪
音干扰。
保证建筑的正常使用
02
建筑声学设计可以保证建筑的正常使用，如音乐厅、剧院等需
要良好的声学效果。
保护人们的健康
03
不良的建筑声学环境可能对人们的听力造成损害，建筑声学设
计可以保护人们的健康。
建筑声学的历史与发展
回声问题
总结词
回声问题通常是由于建筑内部空间过于空旷或反射面过多所导致。
详细描述
回声问题不仅会影响人们的正常交流，还会对一些需要清晰语音的应用场景产生干扰。 为了解决这一问题，可以采用吸音材料、调整反射面的角度和形状等方法，以减少回声
的产生。
隔音问题
总结词
隔音问题是指建筑物的隔音性能不足， 导致室内外的声音相互干扰。
声屏障
利用屏障物来阻挡声波传 播，如高速公路两侧的隔 音墙。
03
建筑声学的应用
室内声环境设计
总结词
室内声环境设计主要关注室内空间中声音的传播、扩散和吸收，以提高室内环境 的听觉舒适度和语音清晰度。
详细描述
室内声环境设计通过合理布置室内家具、地面材料、墙面材料等，以及利用声学 原理进行隔音、吸音和反射处理，以达到良好的听觉效果。

建筑声学培训课件

建筑声学培训课件

05
建筑声学测量与评估方法
测量仪器与设备介绍
声级计
用于测量声音的声压级、声强级和声功率级等参数。
频谱分析仪
用于分析声音的频谱成分，包括各个频率的声压级和声强级。
实时分析仪
用于实时监测声音的变化情况，包括声音的波形、频谱和时间历程 等。
测量方法与步骤介绍
测量前的准备工作
确定测量目的、选择合适的测量仪器和设备、确定测量位 置和时间等。
测量步骤
将测量仪器放置在测量位置，调整好参数，开始测量并记 录数据。
测量后的数据处理
对测量数据进行处理和分析，包括数据的整理、统计和绘 图等。
评估方法与标准介绍
评估方法
根据测量数据和相关标 准，对建筑声学环境进 行评估。
评估标准
根据不同的应用场景和 需求，选择合适的评估 标准，如国际标准化组 织（ISO）制定的相关 标准和规范等。
控制外部噪声
进行专业声学测试
对于外部噪声的控制，可以采用隔音材料 和结构，减少声音的传播和干扰。
在设计和装修过程中，可以进行专业声学 测试，对室内声学环境进行评估和调整， 确保达到最佳音质效果。
THANKS
谢谢您的观看
噪声控制设计要素
噪声源识别
识别建筑内的噪声源，如设备噪声、交通噪声等 。
噪声控制措施
采取有效的噪声控制措施，如隔声、消声、吸声 等。
噪声标准
根据建筑功能和规范要求，确定合理的噪声标准 。
室内环境声学设计要素
室内环境要求
根据建筑功能和使用要求，确定室内环境的声学要求。
室内声学处理
采用室内声学处理技术，如吸声、反射、扩散等，以改善室内声学 环境。
料来减少回声和混响时间。

《建筑声学》课件

《建筑声学》课件

总结
1 建筑声学的重要性
2 建筑声学的发展趋势
3 当前存在的问题及解
决方案
强调建筑声学对人类健康和
展望未来建筑声学领域的发
舒适的重要性。
展方向，如智能音频环境和
讨论当前建筑声学面临的挑
可持续声学设计。
战，并提出相应的解决方案。
情绪问题
• 焦虑 • 压抑 • 愤怒
建筑物声学参数分析
1
建筑物噪音等级
评估建筑物内部噪音水平，确保在可接受的范围内。
2
建筑物声隔墙等级
研究建筑物隔声墙的效果，以减少声音的穿透。来自3声学设计与实现
运用声学设计原理和方法，实现建筑物的音频环境目标。
建筑声学的解决方案
建筑材料的选择和使用
使用声学材料，如隔音板和音频吸 收材料，以改善建筑声学。
《建筑声学整理》PPT课 件
这是一个关于建筑声学的课件，将会向大家介绍建筑声学的重要性、研究对 象以及解决方案，最后总结建筑声学的发展趋势和存在的问题。
建筑声学概述
建筑声学的重要性
探讨建筑声学的价值，包括提高人们的生活和工作 环境。
建筑声学的研究对象
探索建筑物内部和外部环境对声音的影响和传播。
建筑声学的元素
建筑布局的优化
优化建筑布局和房间安排，以最大 程度地减少噪音传播。
环境噪音的控制
采取措施减少来自外部环境的噪音， 如噪音屏障和减震装置。
建筑声学的应用
办公室声学
提供关于如何改善办公室声学 的建议，包括使用隔音材料和 优化布局。
教室声学
探索改善教室声学的方法，以 提供更好的学习环境。
家庭声学
介绍如何在家中创造一个舒适 和宁静的声学环境。

建筑声学培训课件

室内空气质量与健康
熟悉室内空气质量与健康的关系，如室内空气污染对人体的危害等方面的知识。
绿色建筑中的声环境
01
绿色建筑的概念及其对声环境的要求
了解绿色建筑的概念及其对声环境的要求，如节能、环保、健康等方
面的要求。
02
绿色建筑中声环境的优化设计
掌握绿色建筑中声环境的优化设计方法，如采用高效节能扩声音箱、
详细描述
综合声学解决方案需要根据不同的使用功能进行分类，如商场、车站、博物馆等 。针对不同功能，采用不同的声学设计和设备配置方案，确保良好的声学环境和 使用体验。
06
设计案例讨论与展示
案例1：音乐厅设计
总结词
声学性能优良的音乐厅设计
详细描述
音乐厅是举办音乐会、演唱会等音乐活动的场所，需要满足 观众听闻效果和演出效果双重标准。设计时应该采用怎样的 声学材料和设计手法，保证音乐厅内的音质达到最佳状态？ 同时，如何解决音乐厅内的声学缺陷？
声音的反射、吸收和 透射
• 声波的反射 • 声波的吸收 • 声波的透射
要点三
建筑声学的基本参数
• 声音的衰减 • 混响时间 • 本底噪声 • 声音的清晰度和质量
02
建筑声学设计原则
音质设计原则
1 2
音质设计的基本要求
了解音质设计的基本原则，包括清晰度、丰满 度、明亮度、温暖度等方面的要求。
音质设计的重点
合理的扩声系统设计等。
03
绿色建筑中声环境的评估与检测
熟悉绿色建筑中声环境的评估与检测方法，如评估指标、检测技术等
方面的知识。
03
建筑声学材料与构造
吸声材料与构造
吸声材料
如矿棉、玻璃纤维、软木板等，它们能有效吸收高频声音。

建筑声学课件

称为声强，记为I，单位是瓦每平方米（W/m2）。
声压：空气质点由于声波作用而产生振动时所引起的大气压力
起伏称为声压，记作p，单位是牛顿每平方米（N/m2）。
3.1.2 声音的物 理性质与计量
山东建筑大学 建筑城规学院
频率和频谱 声音的计量
2010 07 19
1）声功率 声强 声压
声压和声强有密切的关系，在不受边界影响的情况下（即远 离反射或吸收的界面或称自由声场），某点的声强与该点声压 的平方成正比，即：
山东建筑大学 建筑城规学院
声音
2、声源
2010 07 19
声源
声源通常是受到外力作用而产生振动的物体。
空气中的声波 例如拨动琴弦或运转的机械设备引起与其连接建筑部件的振动；
声波也可能因为空气剧烈膨胀等导致的空气扰动所产生。
3.1.1声音 声源 例如汽笛或喷气引擎的尾波。
空气中的声波
山东建筑大学 建筑城规学院
p2 I
0c
3.1.2 声音的物 理性质与计量
山东建筑大学 建筑城规学院
频率和频谱 声音的计量
1）声功率 声强 声压 2）级和分贝
2010 07 19
人耳对声音变化的反应而是接近于对数关系，所以对声音 的计量用对数标度比较方便。
声强级
I LI 10 lg I0
声压级
3.1.2 声音的物 理性质与计量
3.2 建筑吸声 扩散
反射 建筑隔声
建
筑
3.3 声环境规划与
声
噪声控制
学
3.4 室内音质设计
2010 07 19
3.1.1 声音 声源 空气中的声波 3.1.2 声音的物理性质与计量 3.1.3 声音在户外的传播 3.1.4 声波的反射 折射 衍射 扩散 吸收和透射 3.1.5 声音在围蔽空间内的传播 3.1.6 人对声音的感受 3.1.7 噪声对人的影响

《建筑声学基础知识》幻灯片PPT


波长 λ（m） 在传播路径上，两相邻相位质点之间的距离
频率f（Hz） 质点在单位时间内振动的周期数
➢ 人耳所能感觉到的具有一定强度的声波的频率范围 大约在20~20000Hz之间；
➢ 低于20Hz的声波称为次声 ➢ 高于20000Hz的称为超声 ➢ 频带、倍频程、1/3倍频程
4、声压级、声强级、声功率级
基本任务是研究室内声波传输的物理条件和声学处 理方法，以保证室内具有良好听闻条件；研究控制 建筑物内部和外部一定空间内的噪声干扰和危害。 取得良好的声学功能和建筑艺术的高度统一的效果， 这是科学家和建筑师进行合作的共同目标。
2、声波的产生
声音产生的两个必要条件： 振动源：没有振动物体作为振动源，声音就无从产生； 传播介质：没有介质，声音就无法传播，例如在真空中
就没有声音。
在空气中，声音就是振动在空气中的传播，我们可以 称之为声波。
3.声波的速度、波长与频率 c=fλ
声速 c（m/s） 声波在弹性媒质中的传播速度称为声速。 在常温下，空气中的声速一般按340 m/s计算
表1 声音在不同介质中的声速
介质 钢 松木 水 软木
声速（m/s） 5000 3320 1450 500
单位 分贝（dB）
相应的环境 人耳最低可闻阀 轻声耳语 安静的室内 相距1m处交谈 城市干道旁、公共汽车内 织布机旁 风动铆钉机旁 锅炉车间、钢铁厂（疼痛阀） 喷气飞机起飞时
声压级（dB） 0 20 40 60 80
100 110 120 140
4.1 声压级的叠加
两个声压级相同的声音相加，其总声压级增加约 3dB
《建筑声学基础知识》幻 灯片PPT
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《建筑声学》PPT课件


学设计造型。80年代中期美国加州桔县新建的一座音乐厅（Segerstrom Hall），可谓这方面杰出的代表之作。IACC作为评价空间感的指标，它 开辟了音质研究的一个新途径，也使音乐厅的音质评价建立在更为科学
的基础上。但在技术上还存在不少问题，例如指向性传声器的选择，测
定用声源的选择（声源信号不同，结果大不相同）等等。
在这一时期，音乐厅的声学设计仍然没有太多的理论可 以遵循。
可整理ppt
26
音乐厅声学设计理论的出现
从十九世纪开始，在维也纳、莱比锡、格拉斯哥 和巴塞尔等城市，都建造了一些供演出的音乐厅，这 些十九世纪建造的音乐厅已反映出声学上的丰硕成果， 直到今天仍然有参考价值。
到二十世纪，赛宾（Wallace Clement Sabine， 1868-1919）（哈佛大学物理学家、助教） 在1898年第 一个提出对厅堂物理性质作定量化计算的公式——混 响时间公式，并确立了近代厅堂声学，从此，厅堂音 质设计的经验主义时代结束了。
可整理ppt
12
圜丘可整坛理ppt
13
回音可整壁理、ppt 三音石
14
皇穹宇的回音壁、三音石，加上圜丘坛的天心 石，都有着奇妙的声学现象，但更为奇特的是 皇穹宇的“对话石”声学现象。站在“对话石” 上，即使是相隔很远的两个人，彼此对话的声 音也会十分清晰。声音的传播靠的正是皇穹宇 的回音壁。
可整理ppt
对于旅馆、公用建筑、民用住宅，人们对隔 声隔振的要求也越来越高。随大跨度框架结构的 运用，越来越多地使用薄而轻的隔墙材料，对隔 声隔振提出了更高的设计要求。
可整理ppt
8
1.2.3 材料的声学性能测试与研究
吸声材料：材料的吸声机理、如何测定材料的吸声系 数、不同吸声材料的应用等等。
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x 2 x1 x3 x1
d ax4 by4 cz4
a b c 0 a b c 0
t
ax0 by0 cz0 d a b c
x x 0 t y y 0 t z z t 0
2018/8/30
南京大学声学研究所
6
6.2 声线和声束跟踪法
判断相交平面 t >0 且 距离最短 判断交点是否在实际平面内 夹角和检验法、差积检验法、 交点计数判别法 确定碰撞点后
Wi (t ) Wi (t t1 )(1 )
2 1 2 cos 2 1 2 cos 2 cos 1 2
2 1 2 cos 2 1 2 cos 2 cos 1 2
2018/8/30
南京大学声学研究所
11
6.2 声线和声束跟踪法
声束跟踪法
2018/8/30
南京大学声学研究所
12
6.3 应用实例
剧场
2018/8/30
南京大学声学研究所
南京大学声学研究所
3
6.1 声线和声束跟踪法原理
声束跟踪法原理
2018/8/30
南京大学声学研究所
4
6.2 声线和声束跟踪法
声线跟踪法 (RTM)
声源
w ref ) 1 ( 10 Wi 10 N
L
Si (t ) f ( ,, t )
i
2i 1 2n
i 1,2,3, , n
b

n
ri sin i
li 2 sin i
mi li b 2n sin i
Vij (sini cosij , sin i sin ij , cosi )
2 j 1 2 j 1,2,3,, mi 2mi x x0 y y 0 z z 0 t
2018/8/30
南京大学声学研究所
18
6.4 商用软件介绍
混合法: ODEON
2018/8/30
南京大学声学研究所
19
6.4 商用软件介绍
计算设置
2018/8/30
南京大学声学研究所
20
6.4 商用软件介绍
声束跟踪法: Raynoise
2018/8/30
南京大学声学研究所
21
6.4 商用软件介绍
2018/8/30
南京大学声学研究所
9
6.2 声线和声束跟踪法
空气吸收衰减 边界反射 散射模型
随机散射模型（RSM） 转换级数模型（TOM） 次级声源模型（SSM） 扩散能量模型（DEM） 分离系数模型（SCM）
判断条件
散射系数 转换级数 散射系数 散射系数 分离系数
处理散射
Lambert定律 Lambert定律 次级声源 Eyring能量衰减 Lambert定律
其它：Soundplan
2018/ 比较与评价
声的干涉和衍射
声线/束跟踪法无法模拟声干涉现象 可以模拟声衍射现象
dR
( xr xk )(xr xk 1 ) 0 ( yr yk )( yr yk 1 ) 0 ( z r z k )(z r z k 1 ) 0
南京大学声学研究所
2018/8/30
8
6.2 声线和声束跟踪法
计算结束判断 能量阈值 P
反射次数 M
M
lg P lg(1 )
计算设置
2018/8/30
南京大学声学研究所
22
6.4 商用软件介绍
计算结果
2018/8/30
南京大学声学研究所
23
6.4 商用软件介绍
计算结果
2018/8/30
南京大学声学研究所
24
6.4 商用软件介绍
其它：CATT-Acoiustic
2018/8/30
南京大学声学研究所
25
6.4 商用软件介绍
2018/8/30
南京大学声学研究所
7
6.2 声线和声束跟踪法
接收点
x xk 1 y y k 1 z z k 1 xk xk 1 y k y k 1 z k z k 1
d {xr xk1 yr yk 1 zr zk 1
2 2 2
2 ( xk xk 1 )(xr xk 1 ) ( yk yk 1 )( yr yk 1 ) ( z k zk 1 )(z r zk 1 ) 1 2 } 2 2 2 xk 1 xk yk 1 yk zk 1 zk
2018/8/30
南京大学声学研究所
10
6.2 声线和声束跟踪法
随机散射模型 产生随机数r ϵ [0,1]， 若0<r<s, 发生散射，散射声线方向：
sin sin sin cos cos
arcsin(r1 ) 2r2
若s<r<1, 发生镜面反射
13
6.3 应用实例
混响时间
2018/8/30
南京大学声学研究所
14
6.3 应用实例
回声图
2018/8/30
南京大学声学研究所
15
6.3 应用实例
稳态声压和混响时间
2018/8/30
南京大学声学研究所
16
6.3 应用实例
顶面反射效果
2018/8/30
南京大学声学研究所
17
6.3 应用实例
双通道房间脉冲响应
第六章 声线和声束跟踪法建模和仿真
6.1 原理 6.2 声线和声束跟踪法 6.3 应用实例 6.4 商用软件介绍 6.5 比较和评价
2018/8/30
南京大学声学研究所
1
6.1 声线和声束跟踪法原理
声线跟踪法原理
2018/8/30
南京大学声学研究所
2
6.1 声线和声束跟踪法原理
2018/8/30
ij



2018/8/30
南京大学声学研究所
5
6.2 声线和声束跟踪法
墙面
ax by cz d 0
N AB AC ax by cz y 2 y1 z 2 z1 z 2 z1 a b y 3 y1 z 3 z1 z 3 z1
c x 2 x1 x3 x1 y 2 y1 y 3 y1