計(jì)算機(jī)輔助建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的基本原理與應(yīng)用

　　準(zhǔn)確地預(yù)測房間的音質(zhì)效果一直是建筑聲學(xué)研究者追求的理想，誰不想在設(shè)計(jì)音樂廳圖紙時(shí)就能聽到她的聲音效果呢？一百多年來，人們逐漸發(fā)現(xiàn)了一些物理指標(biāo)，并揭示了它們與房間主觀音質(zhì)的關(guān)系，包括混響時(shí)間RT60、早期衰減時(shí)間EDT、脈沖聲響應(yīng)、清晰度指數(shù)等等。音質(zhì)參量預(yù)估是室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。目前，人們采用經(jīng)典公式、縮尺比例模型、計(jì)算機(jī)模擬來預(yù)測這些參數(shù)。
　　
　　室內(nèi)聲學(xué)的復(fù)雜性源于聲音的波動性，任何一種模擬方法目前都不能獲得真實(shí)的結(jié)果。本文在參考研究國外計(jì)算機(jī)音質(zhì)模擬文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對室內(nèi)聲學(xué)的主要模擬方法進(jìn)行匯編和總結(jié)，以便深入地了解計(jì)算機(jī)輔助建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)的基本原理、適用性和局限性。
　　
　　1比例縮尺模型模擬和計(jì)算機(jī)聲場模擬
　　
　　自塞賓時(shí)代起，比例縮尺模型就在室內(nèi)聲學(xué)中獲得應(yīng)用，但模型比較簡單，無法得到定量結(jié)果。20世紀(jì)60年代，模擬理論、測試技術(shù)等逐漸發(fā)展完善，進(jìn)行大量研究和實(shí)踐后，比例模型在客觀指標(biāo)的測量方面已經(jīng)基本達(dá)到了實(shí)用化。現(xiàn)在，聲源、麥克風(fēng)、模擬聲學(xué)材料已經(jīng)可以和實(shí)物對應(yīng)，儀器的頻帶也擴(kuò)展了，在模擬混響時(shí)間、聲壓級分布、脈沖響應(yīng)等常用指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到實(shí)用的精度。
　　
　　比例模型的原理是相似性原理，根據(jù)庫特魯夫的推導(dǎo)，對于1:10的模型來講，房間尺度縮小10倍后，如果波長同樣縮短10倍，即頻率提高10倍時(shí)，若模型界面上的吸聲系數(shù)與實(shí)際相同，那么對應(yīng)位置的聲壓級參量不變，時(shí)間參量縮短10倍。如10倍頻率的混響時(shí)間為實(shí)際頻率混響時(shí)間的1/10。然而，很難依靠物理的手段*相似性的要求。空氣吸收、表面吸收相似性的處理是保證模擬測量精度的關(guān)鍵。比例模型是現(xiàn)階段所知*能夠較好模擬室內(nèi)聲場波動特性的實(shí)用方法，可是由于模型制作成本較高、需要利用充氮?dú)饣蚋稍锟諝夥ń档透哳l空氣吸收、模擬材料吸聲特性難于控制的因素，這種方法存在很大的局限性。