建筑师必备的声学知识（七）

三种声学工具

6.1 管理回声、混响与共振的三类声学工具

管理回声、混响与共振主要有三种声学工具（或称方法），即：反射（reflection）、吸声（absorption）与扩散（diffusion）（见图 6.1）。

这些并非实体工具，而是形容词性概念，用以表征各类饰面材料所具有的声学特性及其相互作用行为。这三个词可转化为产品类别、材料类型与应用技术，用以调控封闭空间内声能的行为方式。

6.2 反射

A. 反射材料通常为光滑且刚性的。常见示例包括混凝土、瓷砖、玻璃、木材、砖、金属与石膏板。

用闪光灯照射镜面会得到与原光源几乎一致的反射（或反弹），这与声波在光滑、平整、声学反射面上的反射类似。

当声能撞击平整反射面时，声能会以接近入射前的能量被反射，这类反射有时称为镜面反射（specular reflections）。

B. 反射饰面的应用评价（从良好到不良）取决于其形状、尺寸与位置。声学上，可按以下优先级指定反射饰面材料：

1. 良好的应用a. 几乎所有凸形物体，不论尺寸或位置。原因：凸形反射体本质上是声散射装置，而声散射在声学上几乎总是有益的。

b. 任何其他复杂几何形体，能将声能从其声源及其他平行反射面重定向出去。这正是图 6.2 所示反射面板的设计原理。

c. 在以呈现原声音乐为主的场馆中，反射常作为一种放大工具——通过能够维持声能并促进有益早期反射与混响的饰面材料与形状实现（见图 6.3）。此类反射面可增强合唱团与原声乐器发出的弱音。

2. 可接受但在未管控时可能引发问题的应用a. 几乎所有坚硬、平整且与另一块具相当面积（>约 10 ft²）的平整反射面平行的硬表面。此类条件会引发颤动回声（flutter echo）。为减小颤动回声，可在反射平行面上部分或完全覆盖吸声和/或扩散/散射处理体。

b. 或者，可将这些大面积表面倾斜、旋转或交错布置，偏移量至少为 1:12（≈5.5°）；2:12（≈11°） 为佳。此处的“处理”并非额外产品或材料，仅为对平整反射结构进行轻微位移或重新定位。

c. 对非建筑师或总承包商而言，这些比例含义为：每 12 英寸（304.8 mm）的线性距离须施加 1~2 英寸（25.4~50.8 mm）的偏移。换言之，一面 12 英尺宽的墙体需倾斜或交错 1~2 英尺。

d. 当相对的两面镜像墙发生偏移时，偏移量会加倍有效交错、旋转或倾斜的程度，通常越多越好。

3. 不良的应用a. 几乎所有凹形反射面。依位置与曲率半径不同，凹形反射面可能极具问题，它们会聚集并重新聚焦声能，通常以不利方式放大与集中声音。

b. 然而，位于地面足够高处的小型凹形饰面，其焦点位于听者上方，因而可提供有益的散射。c. 若未仔细定位、分析与处理，任何形式的曲面/多面墙和/或拱形、穹顶天花板都可能引入显著声学异常，如下述 d、e、f 所列。

d. 对听者而言，重新聚焦的声能会在曲线、椭圆或穹顶的焦点半径范围内形成可听热点，且依就座位置不同，还可能被感知为可听拍击回声。e. 若传声器置于焦点半径内，音频反馈啸叫极易频繁发生，且很难通过电子手段抑制。f. 硬质地板和/或座椅会加剧问题，因为会产生循环的镜面反射。

C. 对低频（LF）或甚低频（VLF）实现充分反射的条件：

为使饰面材料能有效反射低频或甚低频，材料必须非常密实且刚性安装。常规施工方法通常不足以满足要求。

可考虑采用混凝土或砌块墙体，或需双层乃至三层石膏板且龙骨间距不大于 12 英寸（中心距）。仅有少数音频应用需要并受益于如此高的密度。仅演出无扩声原声音乐的交响音乐厅是罕见的例外之一。

D. 综合来看：

硬质反射饰面常见、合乎预期且通常不可避免。因此，建筑师的挑战在于：在设计中认知反射饰面的优势与不足，并在必要时对其进行声学处理，以优化其在场馆整体期望或所需声学特征（acoustical signature）下的性能表现。

6.3 吸声（Absorption）

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大（见图 6.4）。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

d. 当此类面板作为悬挂挡板（baffles）或吸声云（clouds）从天花板悬吊时（见图 6.6），因两侧均暴露于经过的声能，能提供额外性能与价值。以挡板或云状安装实际上使暴露的处理面积翻倍：4′×8′ 挡板可代表 64 ft² 的 VB 吸声处理。

e. 注：挡板与云状本质上相同，挡板垂直悬挂，云状水平悬挂。

风管衬里是 1.5~3 pcf 吸声材料的例子，在外部应用或房间内直接或间接暴露于声能的任何位置均提供有效 VB 吸声。但在风管内安装时，对 HVAC 风管外部的声能几乎没有影响。

务必核查所用 VB 吸声材料的防火等级，多数应达到 A 级或 Class 1。如无实验室检测的防火报告，不得安装。

穿孔板（perf panels）是在需兼顾硬质、光滑、平整及/或凹形表面的区域进行一定吸声的另一优良选择。

图 6.7 各种穿孔石膏板的图案示例。实际可用样式远多于图示。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属（见图 6.8 与 6.15）、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

图 6.8 体育馆面临诸多声学挑战。在圣地亚哥的圣奥古斯丁高中，建筑师（Domusstudio Architecture）愿意将看台上方原本全反射的金属板改为数千平方英尺的穿孔金属，并在穿孔板后方安装 6 英寸无面层 R‑19 保温棉。结合看台后方的其他吸声处理与天花板悬挂的挡板，这一做法将该多功能体育馆打造成该地区音效佳的场馆之一。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

图 6.9 以往玻璃在声学上一直存在问题。如果客户坚持在会议室设置大型玻璃墙，此图展示了目前采用透明塑料微穿孔吸声板的解决方案。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射。

图 6.10 槽缝吸声板可见部分的示例。此类板组件可同时提供吸声与散射作用。木槽本身不吸声，吸声由必须安装在槽后的 VB 吸声材料实现。

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

图 6.11 该照片通过电子显微镜展示开孔金属泡沫的结构。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段（见图 6.12）。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常建筑师必备的声学知识（七）

三种声学工具

6.1 管理回声、混响与共振的三类声学工具

管理回声、混响与共振主要有三种声学工具（或称方法），即：反射（reflection）、吸声（absorption）与扩散（diffusion）（见图 6.1）。

这些并非实体工具，而是形容词性概念，用以表征各类饰面材料所具有的声学特性及其相互作用行为。这三个词可转化为产品类别、材料类型与应用技术，用以调控封闭空间内声能的行为方式。

6.2 反射

A. 反射材料通常为光滑且刚性的。常见示例包括混凝土、瓷砖、玻璃、木材、砖、金属与石膏板。

用闪光灯照射镜面会得到与原光源几乎一致的反射（或反弹），这与声波在光滑、平整、声学反射面上的反射类似。

当声能撞击平整反射面时，声能会以接近入射前的能量被反射，这类反射有时称为镜面反射（specular reflections）。

B. 反射饰面的应用评价（从良好到不良）取决于其形状、尺寸与位置。声学上，可按以下优先级指定反射饰面材料：

1. 良好的应用a. 几乎所有凸形物体，不论尺寸或位置。原因：凸形反射体本质上是声散射装置，而声散射在声学上几乎总是有益的。

b. 任何其他复杂几何形体，能将声能从其声源及其他平行反射面重定向出去。这正是图 6.2 所示反射面板的设计原理。

c. 在以呈现原声音乐为主的场馆中，反射常作为一种放大工具——通过能够维持声能并促进有益早期反射与混响的饰面材料与形状实现（见图 6.3）。此类反射面可增强合唱团与原声乐器发出的弱音。

2. 可接受但在未管控时可能引发问题的应用a. 几乎所有坚硬、平整且与另一块具相当面积（>约 10 ft²）的平整反射面平行的硬表面。此类条件会引发颤动回声（flutter echo）。为减小颤动回声，可在反射平行面上部分或完全覆盖吸声和/或扩散/散射处理体。

b. 或者，可将这些大面积表面倾斜、旋转或交错布置，偏移量至少为 1:12（≈5.5°）；2:12（≈11°） 为佳。此处的“处理”并非额外产品或材料，仅为对平整反射结构进行轻微位移或重新定位。

c. 对非建筑师或总承包商而言，这些比例含义为：每 12 英寸（304.8 mm）的线性距离须施加 1~2 英寸（25.4~50.8 mm）的偏移。换言之，一面 12 英尺宽的墙体需倾斜或交错 1~2 英尺。

d. 当相对的两面镜像墙发生偏移时，偏移量会加倍有效交错、旋转或倾斜的程度，通常越多越好。

3. 不良的应用a. 几乎所有凹形反射面。依位置与曲率半径不同，凹形反射面可能极具问题，它们会聚集并重新聚焦声能，通常以不利方式放大与集中声音。

b. 然而，位于地面足够高处的小型凹形饰面，其焦点位于听者上方，因而可提供有益的散射。c. 若未仔细定位、分析与处理，任何形式的曲面/多面墙和/或拱形、穹顶天花板都可能引入显著声学异常，如下述 d、e、f 所列。

d. 对听者而言，重新聚焦的声能会在曲线、椭圆或穹顶的焦点半径范围内形成可听热点，且依就座位置不同，还可能被感知为可听拍击回声。e. 若传声器置于焦点半径内，音频反馈啸叫极易频繁发生，且很难通过电子手段抑制。f. 硬质地板和/或座椅会加剧问题，因为会产生循环的镜面反射。

C. 对低频（LF）或甚低频（VLF）实现充分反射的条件：

为使饰面材料能有效反射低频或甚低频，材料必须非常密实且刚性安装。常规施工方法通常不足以满足要求。

可考虑采用混凝土或砌块墙体，或需双层乃至三层石膏板且龙骨间距不大于 12 英寸（中心距）。仅有少数音频应用需要并受益于如此高的密度。仅演出无扩声原声音乐的交响音乐厅是罕见的例外之一。

D. 综合来看：

硬质反射饰面常见、合乎预期且通常不可避免。因此，建筑师的挑战在于：在设计中认知反射饰面的优势与不足，并在必要时对其进行声学处理，以优化其在场馆整体期望或所需声学特征（acoustical signature）下的性能表现。

6.3 吸声（Absorption）

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大（见图 6.4）。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

d. 当此类面板作为悬挂挡板（baffles）或吸声云（clouds）从天花板悬吊时（见图 6.6），因两侧均暴露于经过的声能，能提供额外性能与价值。以挡板或云状安装实际上使暴露的处理面积翻倍：4′×8′ 挡板可代表 64 ft² 的 VB 吸声处理。

e. 注：挡板与云状本质上相同，挡板垂直悬挂，云状水平悬挂。

风管衬里是 1.5~3 pcf 吸声材料的例子，在外部应用或房间内直接或间接暴露于声能的任何位置均提供有效 VB 吸声。但在风管内安装时，对 HVAC 风管外部的声能几乎没有影响。

务必核查所用 VB 吸声材料的防火等级，多数应达到 A 级或 Class 1。如无实验室检测的防火报告，不得安装。

穿孔板（perf panels）是在需兼顾硬质、光滑、平整及/或凹形表面的区域进行一定吸声的另一优良选择。

图 6.7 各种穿孔石膏板的图案示例。实际可用样式远多于图示。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属（见图 6.8 与 6.15）、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

图 6.8 体育馆面临诸多声学挑战。在圣地亚哥的圣奥古斯丁高中，建筑师（Domusstudio Architecture）愿意将看台上方原本全反射的金属板改为数千平方英尺的穿孔金属，并在穿孔板后方安装 6 英寸无面层 R‑19 保温棉。结合看台后方的其他吸声处理与天花板悬挂的挡板，这一做法将该多功能体育馆打造成该地区音效佳的场馆之一。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

图 6.9 以往玻璃在声学上一直存在问题。如果客户坚持在会议室设置大型玻璃墙，此图展示了目前采用透明塑料微穿孔吸声板的解决方案。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射。

图 6.10 槽缝吸声板可见部分的示例。此类板组件可同时提供吸声与散射作用。木槽本身不吸声，吸声由必须安装在槽后的 VB 吸声材料实现。

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

图 6.11 该照片通过电子显微镜展示开孔金属泡沫的结构。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段（见图 6.12）。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常建筑师必备的声学知识（七）

三种声学工具

6.1 管理回声、混响与共振的三类声学工具

管理回声、混响与共振主要有三种声学工具（或称方法），即：反射（reflection）、吸声（absorption）与扩散（diffusion）（见图 6.1）。

这些并非实体工具，而是形容词性概念，用以表征各类饰面材料所具有的声学特性及其相互作用行为。这三个词可转化为产品类别、材料类型与应用技术，用以调控封闭空间内声能的行为方式。

6.2 反射

A. 反射材料通常为光滑且刚性的。常见示例包括混凝土、瓷砖、玻璃、木材、砖、金属与石膏板。

用闪光灯照射镜面会得到与原光源几乎一致的反射（或反弹），这与声波在光滑、平整、声学反射面上的反射类似。

当声能撞击平整反射面时，声能会以接近入射前的能量被反射，这类反射有时称为镜面反射（specular reflections）。

B. 反射饰面的应用评价（从良好到不良）取决于其形状、尺寸与位置。声学上，可按以下优先级指定反射饰面材料：

1. 良好的应用a. 几乎所有凸形物体，不论尺寸或位置。原因：凸形反射体本质上是声散射装置，而声散射在声学上几乎总是有益的。

b. 任何其他复杂几何形体，能将声能从其声源及其他平行反射面重定向出去。这正是图 6.2 所示反射面板的设计原理。

c. 在以呈现原声音乐为主的场馆中，反射常作为一种放大工具——通过能够维持声能并促进有益早期反射与混响的饰面材料与形状实现（见图 6.3）。此类反射面可增强合唱团与原声乐器发出的弱音。

2. 可接受但在未管控时可能引发问题的应用a. 几乎所有坚硬、平整且与另一块具相当面积（>约 10 ft²）的平整反射面平行的硬表面。此类条件会引发颤动回声（flutter echo）。为减小颤动回声，可在反射平行面上部分或完全覆盖吸声和/或扩散/散射处理体。

b. 或者，可将这些大面积表面倾斜、旋转或交错布置，偏移量至少为 1:12（≈5.5°）；2:12（≈11°） 为佳。此处的“处理”并非额外产品或材料，仅为对平整反射结构进行轻微位移或重新定位。

c. 对非建筑师或总承包商而言，这些比例含义为：每 12 英寸（304.8 mm）的线性距离须施加 1~2 英寸（25.4~50.8 mm）的偏移。换言之，一面 12 英尺宽的墙体需倾斜或交错 1~2 英尺。

d. 当相对的两面镜像墙发生偏移时，偏移量会加倍有效交错、旋转或倾斜的程度，通常越多越好。

3. 不良的应用a. 几乎所有凹形反射面。依位置与曲率半径不同，凹形反射面可能极具问题，它们会聚集并重新聚焦声能，通常以不利方式放大与集中声音。

b. 然而，位于地面足够高处的小型凹形饰面，其焦点位于听者上方，因而可提供有益的散射。c. 若未仔细定位、分析与处理，任何形式的曲面/多面墙和/或拱形、穹顶天花板都可能引入显著声学异常，如下述 d、e、f 所列。

d. 对听者而言，重新聚焦的声能会在曲线、椭圆或穹顶的焦点半径范围内形成可听热点，且依就座位置不同，还可能被感知为可听拍击回声。e. 若传声器置于焦点半径内，音频反馈啸叫极易频繁发生，且很难通过电子手段抑制。f. 硬质地板和/或座椅会加剧问题，因为会产生循环的镜面反射。

C. 对低频（LF）或甚低频（VLF）实现充分反射的条件：

为使饰面材料能有效反射低频或甚低频，材料必须非常密实且刚性安装。常规施工方法通常不足以满足要求。

可考虑采用混凝土或砌块墙体，或需双层乃至三层石膏板且龙骨间距不大于 12 英寸（中心距）。仅有少数音频应用需要并受益于如此高的密度。仅演出无扩声原声音乐的交响音乐厅是罕见的例外之一。

D. 综合来看：

硬质反射饰面常见、合乎预期且通常不可避免。因此，建筑师的挑战在于：在设计中认知反射饰面的优势与不足，并在必要时对其进行声学处理，以优化其在场馆整体期望或所需声学特征（acoustical signature）下的性能表现。

6.3 吸声（Absorption）

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大（见图 6.4）。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

d. 当此类面板作为悬挂挡板（baffles）或吸声云（clouds）从天花板悬吊时（见图 6.6），因两侧均暴露于经过的声能，能提供额外性能与价值。以挡板或云状安装实际上使暴露的处理面积翻倍：4′×8′ 挡板可代表 64 ft² 的 VB 吸声处理。

e. 注：挡板与云状本质上相同，挡板垂直悬挂，云状水平悬挂。

风管衬里是 1.5~3 pcf 吸声材料的例子，在外部应用或房间内直接或间接暴露于声能的任何位置均提供有效 VB 吸声。但在风管内安装时，对 HVAC 风管外部的声能几乎没有影响。

务必核查所用 VB 吸声材料的防火等级，多数应达到 A 级或 Class 1。如无实验室检测的防火报告，不得安装。

穿孔板（perf panels）是在需兼顾硬质、光滑、平整及/或凹形表面的区域进行一定吸声的另一优良选择。

图 6.7 各种穿孔石膏板的图案示例。实际可用样式远多于图示。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属（见图 6.8 与 6.15）、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

图 6.8 体育馆面临诸多声学挑战。在圣地亚哥的圣奥古斯丁高中，建筑师（Domusstudio Architecture）愿意将看台上方原本全反射的金属板改为数千平方英尺的穿孔金属，并在穿孔板后方安装 6 英寸无面层 R‑19 保温棉。结合看台后方的其他吸声处理与天花板悬挂的挡板，这一做法将该多功能体育馆打造成该地区音效佳的场馆之一。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

图 6.9 以往玻璃在声学上一直存在问题。如果客户坚持在会议室设置大型玻璃墙，此图展示了目前采用透明塑料微穿孔吸声板的解决方案。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射。

图 6.10 槽缝吸声板可见部分的示例。此类板组件可同时提供吸声与散射作用。木槽本身不吸声，吸声由必须安装在槽后的 VB 吸声材料实现。

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

图 6.11 该照片通过电子显微镜展示开孔金属泡沫的结构。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段（见图 6.12）。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常建筑师必备的声学知识（七）

三种声学工具

6.1 管理回声、混响与共振的三类声学工具

管理回声、混响与共振主要有三种声学工具（或称方法），即：反射（reflection）、吸声（absorption）与扩散（diffusion）（见图 6.1）。

这些并非实体工具，而是形容词性概念，用以表征各类饰面材料所具有的声学特性及其相互作用行为。这三个词可转化为产品类别、材料类型与应用技术，用以调控封闭空间内声能的行为方式。

6.2 反射

A. 反射材料通常为光滑且刚性的。常见示例包括混凝土、瓷砖、玻璃、木材、砖、金属与石膏板。

用闪光灯照射镜面会得到与原光源几乎一致的反射（或反弹），这与声波在光滑、平整、声学反射面上的反射类似。

当声能撞击平整反射面时，声能会以接近入射前的能量被反射，这类反射有时称为镜面反射（specular reflections）。

B. 反射饰面的应用评价（从良好到不良）取决于其形状、尺寸与位置。声学上，可按以下优先级指定反射饰面材料：

1. 良好的应用a. 几乎所有凸形物体，不论尺寸或位置。原因：凸形反射体本质上是声散射装置，而声散射在声学上几乎总是有益的。

b. 任何其他复杂几何形体，能将声能从其声源及其他平行反射面重定向出去。这正是图 6.2 所示反射面板的设计原理。

c. 在以呈现原声音乐为主的场馆中，反射常作为一种放大工具——通过能够维持声能并促进有益早期反射与混响的饰面材料与形状实现（见图 6.3）。此类反射面可增强合唱团与原声乐器发出的弱音。

2. 可接受但在未管控时可能引发问题的应用a. 几乎所有坚硬、平整且与另一块具相当面积（>约 10 ft²）的平整反射面平行的硬表面。此类条件会引发颤动回声（flutter echo）。为减小颤动回声，可在反射平行面上部分或完全覆盖吸声和/或扩散/散射处理体。

b. 或者，可将这些大面积表面倾斜、旋转或交错布置，偏移量至少为 1:12（≈5.5°）；2:12（≈11°） 为佳。此处的“处理”并非额外产品或材料，仅为对平整反射结构进行轻微位移或重新定位。

c. 对非建筑师或总承包商而言，这些比例含义为：每 12 英寸（304.8 mm）的线性距离须施加 1~2 英寸（25.4~50.8 mm）的偏移。换言之，一面 12 英尺宽的墙体需倾斜或交错 1~2 英尺。

d. 当相对的两面镜像墙发生偏移时，偏移量会加倍有效交错、旋转或倾斜的程度，通常越多越好。

3. 不良的应用a. 几乎所有凹形反射面。依位置与曲率半径不同，凹形反射面可能极具问题，它们会聚集并重新聚焦声能，通常以不利方式放大与集中声音。

b. 然而，位于地面足够高处的小型凹形饰面，其焦点位于听者上方，因而可提供有益的散射。c. 若未仔细定位、分析与处理，任何形式的曲面/多面墙和/或拱形、穹顶天花板都可能引入显著声学异常，如下述 d、e、f 所列。

d. 对听者而言，重新聚焦的声能会在曲线、椭圆或穹顶的焦点半径范围内形成可听热点，且依就座位置不同，还可能被感知为可听拍击回声。e. 若传声器置于焦点半径内，音频反馈啸叫极易频繁发生，且很难通过电子手段抑制。f. 硬质地板和/或座椅会加剧问题，因为会产生循环的镜面反射。

C. 对低频（LF）或甚低频（VLF）实现充分反射的条件：

为使饰面材料能有效反射低频或甚低频，材料必须非常密实且刚性安装。常规施工方法通常不足以满足要求。

可考虑采用混凝土或砌块墙体，或需双层乃至三层石膏板且龙骨间距不大于 12 英寸（中心距）。仅有少数音频应用需要并受益于如此高的密度。仅演出无扩声原声音乐的交响音乐厅是罕见的例外之一。

D. 综合来看：

硬质反射饰面常见、合乎预期且通常不可避免。因此，建筑师的挑战在于：在设计中认知反射饰面的优势与不足，并在必要时对其进行声学处理，以优化其在场馆整体期望或所需声学特征（acoustical signature）下的性能表现。

6.3 吸声（Absorption）

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

声能被吸声时，各种材料与结构提供了一种将其动能转化为热能的途径。当声能撞击某种吸声或共振的墙体、楼板、天花板、人体、面板、边界或屏障时，便会发生这一过程。其结果是：在每个离散频率上，一部分或一定比例的声能将被转化为热能，从而降低其可听声能。

A. 在深入探讨之前，有必要简要触及吸声工具与声音相互作用背后的物理原理。我知道接下来的几段文字对于本应是非技术性评述的内容来说可能显得过于深入——请耐心阅读。理由在于，我们还要解释“为什么”。声学本身已经足够复杂与令人困惑，若不触及声能管理之所以困难的根本原因，就难以在建筑、室内设计与业主领域推动有意义的主动行动。

B. 由于可听声的频率及对应波长范围极大，声能的捕获与耗散以两种截然不同的方式进行：一是基于质点速度的吸声（velocity-based, VB），二是基于声压的吸声（pressure-based, PB）。因此，根据所需处理的频率范围，必须采用完全不同的方法。

为避免混淆，这里所说的吸声是指通过减缓波能振荡中微观层面的质点速度来实现的，而不是改变声速。

C. 一切围绕施罗德频率（Schroeder frequency）展开：

声音的传播特性随频率与所处环境而异。Manfred Schroeder 博士将房间从谐振器转变为扩散器的频率称为交叉频率（crossover frequency）。现称其为施罗德频率，记作 FS。

施罗德频率的简单计算公式：

FS=V1/32000×Tmid(国际单位制, SI)FS=V1/311885×Tmid(美制单位, USC)

其中，T₆₀ 为中频混响时间（T_mid），V 为房间容积（立方英尺或立方米），K 为常数（USC 取 11,885，SI 取 2,000）。所指环境为任意大小的封闭房间。房间容积与 T_mid 共同决定谐振频率 FS。

FS 定义了初始频率，低于该频率的所有较低声音表现为波行为。已知 FS 后，需将其乘以 4 以确定过渡区的上限频率 4FS。在 4FS 以上，所有较高频率的声音表现为光线状行为。

a. 过渡区由行为模糊的频率组成——既不完全谐振/模态，也不完全扩散混响。这不是突变，而是渐进过程，跨越约两个倍频程，涵盖 FS 与 4FS 之间的所有频率。

房间容积对 FS 影响的示例：a. 小型 1,000 ft³ 会议室（10′×12.5′×8′，长×宽×高），T_mid = 1.0 s，其谐振行为（FS）出现在 376 Hz 及以下。这意味着大多数男、女声的基频易落入模态异常可能主导声传播或接收的频谱范围。

b. 同样 T_mid，小型 4,000 ft³ 教室的 FS = 188 Hz。在此频率及以下，许多成年男性声音会受到房间模态行为的显著影响。

c. 小型音乐排练室 8,000 ft³，T_mid = 1.50 s，FS = 163 Hz。

d. 中型教堂 100,000 ft³，T_mid = 1.25 s，FS = 46 Hz。

D. 一般而言，中频（MF）与高频（HF）声能（在 4FS 以上呈射线行为）有效采用多孔 VB 吸声材料进行处理（见本章 6.3.F.3 节所列）。低频（LF）与甚低频（VLF）声能（在 FS 及以下呈波行为）有效采用非多孔 PB 膜式吸声处理（见本章 6.3.H.3 节定义）。这些区别解释了声学处理过程中的部分复杂性及诸多误解，我称之为声的波/射线二象性。

E. 当声能在房间中传播时，每个波内的质点速度在空气分子位于正弦周期峰值与谷值之间转换时达到较大（见图 6.4）。

对 VB 吸声而言，“大部分吸声来自声波在材料内部微小、相互连通孔隙构成的迷宫中挤过的机理。声波在孔隙中穿行时，会带动空气分子沿材料内表面拖动。拖动空气分子越过内表面需耗费能量，该能量将分子振动转化为热，随后在材料中耗散。”

d. 当此类面板作为悬挂挡板（baffles）或吸声云（clouds）从天花板悬吊时（见图 6.6），因两侧均暴露于经过的声能，能提供额外性能与价值。以挡板或云状安装实际上使暴露的处理面积翻倍：4′×8′ 挡板可代表 64 ft² 的 VB 吸声处理。

e. 注：挡板与云状本质上相同，挡板垂直悬挂，云状水平悬挂。

风管衬里是 1.5~3 pcf 吸声材料的例子，在外部应用或房间内直接或间接暴露于声能的任何位置均提供有效 VB 吸声。但在风管内安装时，对 HVAC 风管外部的声能几乎没有影响。

务必核查所用 VB 吸声材料的防火等级，多数应达到 A 级或 Class 1。如无实验室检测的防火报告，不得安装。

穿孔板（perf panels）是在需兼顾硬质、光滑、平整及/或凹形表面的区域进行一定吸声的另一优良选择。

图 6.7 各种穿孔石膏板的图案示例。实际可用样式远多于图示。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属（见图 6.8 与 6.15）、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

图 6.8 体育馆面临诸多声学挑战。在圣地亚哥的圣奥古斯丁高中，建筑师（Domusstudio Architecture）愿意将看台上方原本全反射的金属板改为数千平方英尺的穿孔金属，并在穿孔板后方安装 6 英寸无面层 R‑19 保温棉。结合看台后方的其他吸声处理与天花板悬挂的挡板，这一做法将该多功能体育馆打造成该地区音效佳的场馆之一。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

图 6.9 以往玻璃在声学上一直存在问题。如果客户坚持在会议室设置大型玻璃墙，此图展示了目前采用透明塑料微穿孔吸声板的解决方案。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射。

图 6.10 槽缝吸声板可见部分的示例。此类板组件可同时提供吸声与散射作用。木槽本身不吸声，吸声由必须安装在槽后的 VB 吸声材料实现。

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

图 6.11 该照片通过电子显微镜展示开孔金属泡沫的结构。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段（见图 6.12）。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常准确的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

图 6.12 该图显示实验室测试的隔膜式吸声板的 α（吸声系数）性能，型号为 RealAcoustix–BassMod 3248。α 值大于 0.70 被视为有效值。该产品在 40 Hz 至 125 Hz 之间可提供近 2.5 个倍频程的有效处理。在 63 Hz 时，这块 32″×48″ 面板每平方英尺可提供 1.8 赛宾的吸声量。并且，近期实验室研究表明 α 值有可能超过 1.0。

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

图 6.13 ½″ 石膏墙板的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.25，即在佳情况下该材料每平方英尺仅能吸收 25% 的 LF/VLF 能量。此外，龙骨间距、井深与填充情况未知，每项都会影响性能。

图 6.14 普通窗玻璃的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.35，即在佳情况下每平方英尺仅能吸收 35% 的 LF/VLF 能量。更厚的玻璃与双层玻璃会进一步降低 α。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能（见图 6.15）。

图 6.15 Eastlake 教堂举办高声压级的当代敬拜仪式。这座 1,600 座的敬拜中心两侧墙采用中度复杂的墙面处理：2:12 角度旋转以阻止侧向颤动回声；斜面石膏板墙的膜共振提供少量 PB 吸声 [A]；每个浅色 16″ 折返面前方的斜面墙内有深度穿孔金属吸声腔 [B]；尺寸多样性带来额外的模态复杂性。建筑师（Manuel Oncina Architects）与我合作创建了优的交错墙布局及房间所需的全部 VB 与 PB 处理。穿孔金属板后空腔填充无面层 R‑30 保温棉，因尺寸与深度，这些空腔也提供了一定的 LF/VLF 吸声。该房间 T_mid 为 0.95 s，并具有优 T₆₀ 斜率比（TSR）等级。

该获奖项目在完成与测试时，比作者正式发表 TSR 理论早约十年。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎唯一选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大（见图 6.16），其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

图 6.16 该图显示声学出版物与工程教科书表格中吸声少与多的地毯（依据 TJ Cox 与 P D’Antonio，《Acoustic Absorbers & Diffusers》，CRC Press，2009）。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

D. LF 与 VLF 散射通过部署大型、中度复杂的几何形状实现。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的唯一实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。

图 6.22 Vista United Methodist 教堂圣所的凹形入口墙这一建筑“特色”导致声能汇集并反射回后几排长椅。依就座位置，集中反射在节目音频后约 50–100 ms 到达，产生强烈可听的拍击回声。解决方案是定制 PVC 管扩散墙 [A]，使用 2.5″、4″、6″ 与 8″ PVC 管贴合墙面独特凹弧。定制油漆与其他室内饰面匹配，管子也与房间传统管风琴主题融为一体。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常准确的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎唯一选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大，其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构时，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的唯一实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。

3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。

的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

图 6.12 该图显示实验室测试的隔膜式吸声板的 α（吸声系数）性能，型号为 RealAcoustix–BassMod 3248。α 值大于 0.70 被视为有效值。该产品在 40 Hz 至 125 Hz 之间可提供近 2.5 个倍频程的有效处理。在 63 Hz 时，这块 32″×48″ 面板每平方英尺可提供 1.8 赛宾的吸声量。并且，近期实验室研究表明 α 值有可能超过 1.0。

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

图 6.13 ½″ 石膏墙板的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.25，即在佳情况下该材料每平方英尺仅能吸收 25% 的 LF/VLF 能量。此外，龙骨间距、井深与填充情况未知，每项都会影响性能。

图 6.14 普通窗玻璃的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.35，即在佳情况下每平方英尺仅能吸收 35% 的 LF/VLF 能量。更厚的玻璃与双层玻璃会进一步降低 α。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能（见图 6.15）。

图 6.15 Eastlake 教堂举办高声压级的当代敬拜仪式。这座 1,600 座的敬拜中心两侧墙采用中度复杂的墙面处理：2:12 角度旋转以阻止侧向颤动回声；斜面石膏板墙的膜共振提供少量 PB 吸声 [A]；每个浅色 16″ 折返面前方的斜面墙内有深度穿孔金属吸声腔 [B]；尺寸多样性带来额外的模态复杂性。建筑师（Manuel Oncina Architects）与我合作创建了优的交错墙布局及房间所需的全部 VB 与 PB 处理。穿孔金属板后空腔填充无面层 R‑30 保温棉，因尺寸与深度，这些空腔也提供了一定的 LF/VLF 吸声。该房间 T_mid 为 0.95 s，并具有优 T₆₀ 斜率比（TSR）等级。

该获奖项目在完成与测试时，比作者正式发表 TSR 理论早约十年。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎唯一选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大（见图 6.16），其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

图 6.16 该图显示声学出版物与工程教科书表格中吸声少与多的地毯（依据 TJ Cox 与 P D’Antonio，《Acoustic Absorbers & Diffusers》，CRC Press，2009）。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

D. LF 与 VLF 散射通过部署大型、中度复杂的几何形状实现。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的唯一实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。

图 6.22 Vista United Methodist 教堂圣所的凹形入口墙这一建筑“特色”导致声能汇集并反射回后几排长椅。依就座位置，集中反射在节目音频后约 50–100 ms 到达，产生强烈可听的拍击回声。解决方案是定制 PVC 管扩散墙 [A]，使用 2.5″、4″、6″ 与 8″ PVC 管贴合墙面独特凹弧。定制油漆与其他室内饰面匹配，管子也与房间传统管风琴主题融为一体。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常准确的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎唯一选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大，其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构时，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的唯一实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。

3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。

的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

图 6.12 该图显示实验室测试的隔膜式吸声板的 α（吸声系数）性能，型号为 RealAcoustix–BassMod 3248。α 值大于 0.70 被视为有效值。该产品在 40 Hz 至 125 Hz 之间可提供近 2.5 个倍频程的有效处理。在 63 Hz 时，这块 32″×48″ 面板每平方英尺可提供 1.8 赛宾的吸声量。并且，近期实验室研究表明 α 值有可能超过 1.0。

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

图 6.13 ½″ 石膏墙板的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.25，即在佳情况下该材料每平方英尺仅能吸收 25% 的 LF/VLF 能量。此外，龙骨间距、井深与填充情况未知，每项都会影响性能。

图 6.14 普通窗玻璃的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.35，即在佳情况下每平方英尺仅能吸收 35% 的 LF/VLF 能量。更厚的玻璃与双层玻璃会进一步降低 α。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能（见图 6.15）。

图 6.15 Eastlake 教堂举办高声压级的当代敬拜仪式。这座 1,600 座的敬拜中心两侧墙采用中度复杂的墙面处理：2:12 角度旋转以阻止侧向颤动回声；斜面石膏板墙的膜共振提供少量 PB 吸声 [A]；每个浅色 16″ 折返面前方的斜面墙内有深度穿孔金属吸声腔 [B]；尺寸多样性带来额外的模态复杂性。建筑师（Manuel Oncina Architects）与我合作创建了优的交错墙布局及房间所需的全部 VB 与 PB 处理。穿孔金属板后空腔填充无面层 R‑30 保温棉，因尺寸与深度，这些空腔也提供了一定的 LF/VLF 吸声。该房间 T_mid 为 0.95 s，并具有优 T₆₀ 斜率比（TSR）等级。

该获奖项目在完成与测试时，比作者正式发表 TSR 理论早约十年。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎唯一选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大（见图 6.16），其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

图 6.16 该图显示声学出版物与工程教科书表格中吸声少与多的地毯（依据 TJ Cox 与 P D’Antonio，《Acoustic Absorbers & Diffusers》，CRC Press，2009）。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

D. LF 与 VLF 散射通过部署大型、中度复杂的几何形状实现。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的唯一实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。

图 6.22 Vista United Methodist 教堂圣所的凹形入口墙这一建筑“特色”导致声能汇集并反射回后几排长椅。依就座位置，集中反射在节目音频后约 50–100 ms 到达，产生强烈可听的拍击回声。解决方案是定制 PVC 管扩散墙 [A]，使用 2.5″、4″、6″ 与 8″ PVC 管贴合墙面独特凹弧。定制油漆与其他室内饰面匹配，管子也与房间传统管风琴主题融为一体。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常准确的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎唯一选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大，其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构时，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的唯一实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。

3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。

的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

图 6.12 该图显示实验室测试的隔膜式吸声板的 α（吸声系数）性能，型号为 RealAcoustix–BassMod 3248。α 值大于 0.70 被视为有效值。该产品在 40 Hz 至 125 Hz 之间可提供近 2.5 个倍频程的有效处理。在 63 Hz 时，这块 32″×48″ 面板每平方英尺可提供 1.8 赛宾的吸声量。并且，近期实验室研究表明 α 值有可能超过 1.0。

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

图 6.13 ½″ 石膏墙板的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.25，即在佳情况下该材料每平方英尺仅能吸收 25% 的 LF/VLF 能量。此外，龙骨间距、井深与填充情况未知，每项都会影响性能。

图 6.14 普通窗玻璃的吸声值。125 Hz 处的 α 仅为 0.35，即在佳情况下每平方英尺仅能吸收 35% 的 LF/VLF 能量。更厚的玻璃与双层玻璃会进一步降低 α。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能（见图 6.15）。

图 6.15 Eastlake 教堂举办高声压级的当代敬拜仪式。这座 1,600 座的敬拜中心两侧墙采用中度复杂的墙面处理：2:12 角度旋转以阻止侧向颤动回声；斜面石膏板墙的膜共振提供少量 PB 吸声 [A]；每个浅色 16″ 折返面前方的斜面墙内有深度穿孔金属吸声腔 [B]；尺寸多样性带来额外的模态复杂性。建筑师（Manuel Oncina Architects）与我合作创建了优的交错墙布局及房间所需的全部 VB 与 PB 处理。穿孔金属板后空腔填充无面层 R‑30 保温棉，因尺寸与深度，这些空腔也提供了一定的 LF/VLF 吸声。该房间 T_mid 为 0.95 s，并具有优 T₆₀ 斜率比（TSR）等级。

该获奖项目在完成与测试时，比作者正式发表 TSR 理论早约十年。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎一个选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大（见图 6.16），其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

图 6.16 该图显示声学出版物与工程教科书表格中吸声少与多的地毯（依据 TJ Cox 与 P D’Antonio，《Acoustic Absorbers & Diffusers》，CRC Press，2009）。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

D. LF 与 VLF 散射通过部署大型、中度复杂的几何形状实现。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。

图 6.22 Vista United Methodist 教堂圣所的凹形入口墙这一建筑“特色”导致声能汇集并反射回后几排长椅。依就座位置，集中反射在节目音频后约 50–100 ms 到达，产生强烈可听的拍击回声。解决方案是定制 PVC 管扩散墙 [A]，使用 2.5″、4″、6″ 与 8″ PVC 管贴合墙面独特凹弧。定制油漆与其他室内饰面匹配，管子也与房间传统管风琴主题融为一体。

a. 穿孔板提供了建筑、美学与声学性能的高效融合，难以忽视。它们同时融合了三类声学工具的作用：优良的基于质点速度的吸声（VB absorption）、适度的反射，以及可能的少量高频散射。

b. 要成为有效的 VB 声学表面，需牢记一点：穿孔板必须始终在背面留有空气层，且该空气层需用无面层的矿棉、玻璃纤维棉或类似吸声材料作衬里或填充。

c. 中大型场馆的空气层建议：

2 英寸 = 低限度

4 英寸 = 常规值

6 英寸及以上 = 可略微延伸低频吸声的频率范围小型房间的空气层低限度为 1 英寸。

d. 一般而言，穿孔板的技术参数中会标注开孔率（percent of open area），该数值表示面板表面暴露在背后吸声材料上的比例。开孔率越高，潜在吸声量越大。此类应用的典型范围为 20%–40% 开孔率。Iperf.org 提供更细致的透明度指数（Transparency Index, TI），该指数综合考虑每平方英寸穿孔数、孔径、板材厚度、孔间短距离、孔心间距、开孔率及声频率。TI 应用的典型范围为 35%–65% 开孔率。

e. 无论尺寸或形状如何，穿孔结构都能有效地将反射面转化为具有合理吸声性能的表面。

f. 除石膏板外，穿孔板还可采用多种其他材料制造，包括金属、聚丙烯及纤维板。McNichols⁴ 公司是穿孔金属与玻璃纤维板的优质资源。

g. 可供选择的孔形、槽形、尺寸与图案非常丰富。大多数面板类型可按需涂漆或用声学透明织物包裹，以好地融入房间的色彩与饰面方案。

9. 在大多数情况下，穿孔金属屋面板远比实心金属屋面板优越。穿孔屋面提供了一个大面积且分布均匀的吸声选项，且通常不会在声学预算中单独列为一项。

务必指定 VB 型吸声填充材料，而非 XPS 型刚性泡沫（仅隔热用）填充。

10. 微穿孔板（micro-perf panels）顾名思义，即带有成千上万个极小缝隙或针孔的面板。图 6.9 展示了一个微穿孔应用示例，解决了长期存在的声学难题，在玻璃窗或玻璃墙前安装吸声处理。

a. 微穿孔板可采用多种材料与饰面。

b. 在为不透明微穿孔板上漆时，注意不要堵塞任何孔洞。

11. 槽缝吸声板（slat absorbers）（有时称衍射槽吸声板）兼具穿孔板的诸多优点，并额外提供更强的中频与高频散射

a. 槽可水平、垂直或对角布置。

b. 槽的宽度、深度及间隙决定了获得大扩散/散射的频率范围。详见第 6.4 节关于扩散与散射的论述。

c. 与所有穿孔板一样，槽缝吸声板需在槽后安装 VB 吸声材料。槽本身仅提供饰面美学与散射作用。

12. 槽缝吸声板也可配置为吸收 LF 与 VLF。要实现此附加性能，槽必须作为密封箱体的前面板，箱体侧面与背面为刚性结构，内部填充某种 VB 吸声材料。此外，密封箱或空腔的深度及槽的尺寸与间距将决定其低频性能。

G. 市面上还有许多其他商用 VB 吸声产品，包括开孔泡沫、喷涂纤维素、再生棉、粘结木刨花、聚酯毡、地毯、开孔金属泡沫、声学灰泥，以及可能尚未立即想到的其他材料。

1. 在 FS 及以下呈波行为的 LF 与 VLF 能量，有效采用 PB 技术与装置进行吸声。

2. 可明确定义且性能可合理预测的 LF/VLF 吸声技术为数不多，其中广为接受的两类方法是：隔膜式膜吸声体（diaphragmatic membrane absorbers）与亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）。

3. 隔膜吸声体为柔性质量结构，可吸收一定较窄频段的混响和/或模态能量，并可根据需要在相当特定的频率范围内设计性能。其具有以下特性：a. 刚性、密封的矩形箱体或空腔。b. 明确的尺寸与材料规格。c. 典型尺寸范围：2′×2′×6″（高×宽×深）至 4′×8′×12″。d. 箱体前方面板，即工作表面，由薄的无穿孔木板、塑料板、金属板或其他柔性材料构成。e. 虽不严格准确，这类 PB 结构常被委婉称为低音陷阱（bass traps）。然而，并非所有低音陷阱均按亥姆霍兹结构设计与制作，采购时需谨慎！

4. 当声能在房间中传播时，其分子声压在长波长抵达刚性边界时达到大。此时质点速度基本为零，因为波前空气分子在短暂停止原方向运动后堆积并压缩，任何反射能量被迫改变方向。

5. 隔膜板被认为是有效的 PB 吸声手段。此类装置不适合 DIY 人群；为获得正确调谐，需要非常准确的尺寸、材料、施工方法与公差。每项设计修改还需在大型混响室中进行测试以验证性能。

6. 当隔膜 PB 处理的硬件箱体凹入，或至少部分凹入，使前面板与周围刚性边界齐平，或箱体背板直接贴靠刚性边界（如地面、墙面或天花板）时，其效率高。原因：在恰当位置时，这使工作膜处于房间的大声压区。7. 当构造与布置恰当时，工作表面的振动通过以下途径将 LF/VLF 能量转化为热：

1.面板与安装附件间的摩擦

2.柔性面板机械应变与变形导致的能量损耗

3.内部气弹簧的调制

4.小化，由再辐射干涉引起的少量能量抵消

a. 注：石膏墙板、玻璃、木材与金属也可作为共振吸声体。虽然这些材料可提供一定的 PB 吸声，但其 α 值较低，在播放或再现扩声音乐时效率不佳（见图 6.13 与 6.14）。此类常规建筑材料对房间总吸声有贡献，但通常不被视为主要或补救性声学工具。

I. 亥姆霍兹共振器（Helmholtz resonators）亥姆霍兹共振器是一种腔体型共振器，设计用于在非常窄的频率范围内产生共振。常见的腔体共振器实例是空汽水瓶，当你在瓶口吹气时，内部空气振动并发出可听音调。

1. 特定频率的亥姆霍兹共振器与穿孔板、槽缝吸声板的宽带频率特性之间的主要差别在于前面板后方空气腔的结构封闭性。a. 亥姆霍兹共振器要求前面板后方为完全密封的空气腔。如同空汽水瓶，该腔体的特定窄带共振频率即为主要吸声频率。通常在需要抑制单一、非常特定的模态频率时选用亥姆霍兹共振器。b. 穿孔板与槽缝吸声板对空气腔的封闭性要求宽松，即前方不应为完全密封腔体。在此配置下，它们可实现相对宽带的吸声。c. 若在四周与背面完全密封，槽缝吸声板会成为亥姆霍兹共振器的一个变体，但优势是可捕获并吸收更宽范围的频率。J. 整体可大于部分之和1. 由于声学需求往往多样，可设计具有聚合效应的声学解决方案。明确地说，并非每个处理单元超出其能力工作，而是每个布置位置可同时实现多种工具的功能。

K. 常规建筑饰面材料1. 商用级地毯是一种效果有限的 VB 吸声体，但有四个显著优势：成本、美观、位置与性能。

a. 成本：地毯很少出现在声学预算清单中，因此若已规划，则可视为不增加业主成本的声学处理。

b. 美观：几乎所有情况下，地面只有硬质与软质两种饰面选择。地毯是普遍的软质饰面材料，也是需要 VB 吸声产品时几乎选项，且很少引起审美反感。（诚然，笔者曾在少数酒店与赌场见过审美欠佳的地毯，但那是另一话题。）

c. 位置：地毯常覆盖大面积且均匀分布，即使局部铺设也有用。

d. 性能：虽在 LF/VLF 频谱几乎无助益，但地毯可显著影响影响言语可懂度的频率范围。然而，即使全铺地毯，多只能缓解部分差可懂度与背景噪声问题。若无其他 VB 吸声规划，不应将地毯视为充分足够的声学解决方案。

e. 注：地毯吸声性能差异很大，其声学性能高度依赖地毯类型与制作方式。

f. 底层垫虽略微提升性能，但通常非强制特性或开支。但“为大化吸声，地毯应具有开放式背衬与开孔底层。”

g. 当房间或场馆主要用于无扩声音乐时，不应在练习室、舞台或合唱阁楼铺设地毯。原因：多数原声乐器的贡献声能大量指向地面。同理，在敬拜场所座椅下方不建议用地毯，因会降低人声能量，进而影响集体敬拜体验。

2. 软垫座椅：在可能情况下，尤其在中大型场馆，应认真考虑采用软垫座椅（优选软织物座背）。软垫座椅提供另一种常见饰面，可大幅缓解某些场馆的一大声学问题。

a. 该问题是：出席人数在不同活动间差异巨大时，混响时间会出现剧烈变化。此情景无简单机械或电声解决方案。

b. 对多数场馆，若必须取舍，应选软垫座椅而非地毯。某些情况下两者兼用亦可。

3. 织物：术语声学透明（acoustically transparent, AT）用于描述不改变、阻碍或吸收声能的织物。用作前述吸声材料的饰面覆盖时，必须指定 AT 织物。Guilford of Maine⁷ 提供丰富的 AT 织物选择之一。

a. 若因美观需选织物，应使用 AT 类型以免产生声学影响。AT 织物不宜作垂挂使用。

b. 若希望或需要利用织物的吸声特性，通常好选用厚重（14–18 oz/sq.yd 或更高）的天鹅绒类材料，并收褶至原面积的一半。

L. 所有 VB 与 PB 吸声产品效能的普遍变量是处理的厚度或深度。更厚、更深的材料通常吸声更多且能延伸到更低的截止频率。但“更多”并非总是目标，过多或错误类型的处理也会带来问题。详见 Parametric Acoustics白皮书。

6.4 扩散（Diffusion）

扩散的物理过程使反射声能在房间内散射。我们对这一现象的详细理解仅约四十年历史。现今所用理论由 Manfred Schroeder 博士¹ 于约 1970 年提出，但直到 1980 年代初才首次系统化并推向市场。

A. 读者无疑注意到本章已多处使用“扩散”与“散射”。二者密切相关，但终结果略有不同。差异细节超出本评述的基本需要，但要点如下：1. 当声波撞击刚性凸面或几何复杂结构时，会分裂为无数较小反射，并随机向多个方向散射。可想象光束在撞击迪斯科球时的散射。

2. 随机散射意味着未实施特定空间或时间控制。

3. 常见的散射入射声的建筑元素包括楼梯、舞台前沿、椅子、长椅、圆柱、阳台、挑檐、雕像及所有以凸形呈现的复杂几何体与曲面。

4. 结论：能散射声的建筑元素非常理想，且很少引发问题。

B. 圆柱等凸形结构虽是优秀的散射结构，但凹形结构并非如此。再次强调：凸形特征散射声，凹形特征聚焦声能——往往有害。结论：聚焦声能的建筑特征很少理想。

C. 当声波撞击定制扩散模块（拼作 diffusors 或 diffusers）时，会在相当均匀且可预测的方向上散射。尺寸、深度与几何拓扑决定各类定制扩散器的类型。图 6.20 展示二次剩余扩散器（QRD）示例。QRD 设计基于 Manfred Schroeder¹ 提出的数学数论序列。

1. 大部分扩散声能保持活跃并在房间内运动。但少量能量也会被扩散边界的复杂几何捕获并吸收。

2. 扩散是频率特定的处理方法。扩散板中井与腔越大，可有效扩散的频率范围越低；较小井与腔用于更好扩散与散射高频。

3. 当正确定义与实施时，扩散是高度理想的处理工具。能扩散与散射声的建筑特征与饰面提供独特的声控混合效益：它们可打破有问题的拍击与颤动回声，吸收少量散射能量，同时保留合理的混响声能。

1. 100 Hz 音调（男中音基频）波长略超 11′，低音吉他 50 Hz 音符波长加倍。因该频段波长极长，LF/VLF 散射所需处理尺寸须远大于 MF/HF 扩散或散射。a. 不必构造整波长 LF/VLF 散射元件，但至少需要目标波长的 1/4。b. 小尺寸至少 5.5′ 的凸形结构可为 50 Hz 及以上频率提供有效散射；3′ 抬高的实心舞台可提供约 95 Hz 以下的少量散射。

2. 对多数公共设施，大型建筑特征或结构是 LF/VLF 散射的实际应用。某些房间中，大型结构突起或吸声云可服务此目的；其他情况下，若有足够质量，阳台、长椅、椅子与楼梯均可贡献 LF/VLF 散射。

3. 总之，扩散/散射元件在正确应用时非常有效，但实施成本常高于另两类工具。E. 注：声学散射与扩散虽是理想结果，但使用随机传播散射声能的扬声器并非理想做法。

6.5 表面积与位置挑战

A. 无论使用何种声学工具或材料，安装适当数量至关重要。声学权威 Trevor Cox 与 Peter D’Antonio 在《Acoustic Absorbers and Diffusers》中总结：“良好的声学设计源于吸声、反射与扩散表面的恰当组合。”⁹

B. 任何新型或定制处理的成功应用取决于每种材料或产品的总表面积及其布置位置。计算房间 T₆₀ 的公式在很大程度上依赖所应用饰面材料的总表面积。然而，将材料集中在一面墙或狭小区域通常效果不佳、不推荐或不具成本效益。

C. 在以下条件下应考虑一般或专项声学处理：1. 明确需实现良好至优秀的言语可懂度。2. 环境背景噪声已是或可能成为问题。

3. 将进行原声和/或扩声音乐演出。4. 当确定房间苛刻用途时，认为整个房间可能需要调整至更合适的 T_mid 和/或 TSR。例如旧式传统教堂圣所改造为适应当代高扩声敬拜音乐。5. 需要声学区划或局部处理。a. 某些情况需与主房间要求不同的小型专用声学区，如合唱阁楼或鼓组围挡。b. 也有场景需在良好房间中针对局部问题进行吸声或扩散材料的点处理。