直达声和混响声
声源在封闭空间中连续稳定地辐射声波时,空间各点的声能是来自各方向的声波叠加的结果。其中未经反射、直接传播到某点的声波称为直达声;一次和多次反射声的叠加称为混响声。直达声的强度与离声源中心的距离平方成反比。如果频率较高(波长与空间尺寸相比很小),混响声的强度可近似地认为各处相等。混响声能的大小,除与声源辐射功率有关外,还与空间大小和诸界面的平均吸声系数有关。
室内声压稳态值
声源以声功率(W)在封闭空间中稳定地辐射声波时,一方面声波在媒质中传播时,声能不断衰减,声波遇到界面时又有一部分能量被吸收;另一方面声源又不断地补充声能。
开始发声后经过很短一段时间,声能就达到动态平衡状态,这时空间内各点声压达到一稳态值。
把室内的直达声和混响声都计算在内时,在离声源中心距离为r的某点,声压平方的平均值p婄,ρ0是空气的密度;c是空气中的声速;Qθ是声源在θ方向辐射的指向性因数,即该点的声强与声功率相等的无指向性声源在相同距离上的声强之比;R=S峞/(1-峞)称为房间常数;S是室内总表面积;峞是室内诸表面的平均吸声系数。
扩散场距离
直达声压按距离反比规律而衰减,混响声可近似认为在空间内各点都相等,因此在离声源的某一距离处,其直达声有效声压与混响声有效声压正好相等,这个距离称为扩散场距离rc:
封闭空间体积或界面的吸声系数越大,扩散场距离就越大。当声源在各方向辐射的指向性因数不同时,不同方向上的扩散场距离也不同。如果声源辐射无指向性,即Qθ呏1,这时各方向的扩散场距离都相同,称为混响半径。
在小于扩散场距离的区域内,直达声大于混响声,在允许误差范围内,可以忽略混响声(即反射声)影响的区域,作为近似的自由声场。反之,在大于扩散场距离的区域,混响声大于直达声,称为混响声场。