转帖.必须从综合性方向考虑隔声问题，家庭影院视听空间隔声控制

hezi

发布: 2012-1-16 17:09　来源：

影音中国

　  时间飞逝，不知不觉我们又迎来了新的一年，展望2012年家庭影院视听空间设计行业的发展，专业化、智能化、网络化、家居化必将成为主流发展方向，进一步推动家庭影院视听空间设计行业走向成熟。
　　关于家庭影院视听空间的设计，如何控制房间的声学特性达到理想水平是一件非常复杂的工程。为此，我们已经一连数期对房间大小与比例、混响时间控制这两个重要环节进行了详尽的综合性探讨，房间大小与比例是打造优秀家庭影院视听空间前期必须注意的地方，适当的房间大小与比例能够避免声音低频响应出现峰谷现象，而这正是引起整个频段的声音均匀度失衡、产生严重声染、影响声音清晰度与细节感的主要原因。混响时间是建筑声学史上第一个可以用数学量化的手段进行控制的声学参数。在家庭影院之中，混响时间应该控制在0.3～0.6s之间。否则过短的混响时间会让声音干枯，不够响亮与丰满；相反，过长的混响时间会让声音含糊不清，不够真实自然。
　　本期，我们将会把焦点放在非常重要的隔声控制上，通过各种各样的手段来隔绝外界声音的影响，降低房间的本底噪声，以获得更加丰富的声音细节与层次，另外也避免声音对邻居工作与休息的影响。不少影音爱好者都非常重视房间的隔声处理，却不知道从何入手。下面，我们将会透过房间隔声的各个关键部分进行深入分析，让更多的影音爱好者能够获悉如何有效地实现房间的隔声控制。

   

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隔声控制是复杂的声学处理手段
      所谓隔声控制，顾名思义就是要隔绝外界一切的声音影响，同时也放置视听室中的声音影响他人，保持房间声音的私密性。隔声控制是一个非常复杂的声学处理手段，并非像人们所想象中的简单。例如，不少影音爱好者可能会认为好的吸声材料一定会是好的隔声材料。其实，隔声与吸声是两个非常接近的声学处理手段，但却是两个完全不同的概念，往往一些性能出众的吸声材料却拥有一般甚至是较差的隔声性能。这主要是由于隔声控制与吸声控制的原理上的不同。为此，下面让我们先了解一下相关的建筑声学知识，再深入讨论如何进行控制。

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外界声音进入室内的两种不同方式：空气声传声与撞击声传声
      隔声控制包括两个部分，一个是减低室内的不必要声音，另一个就是隔绝外界的声音。外界声音进入室内视听空间主要有以下三种形式：1. 通过孔洞直接进入；2. 声波撞击到墙面引起墙体振动向对面辐射声音；3. 物体撞击地面或墙体产生结构振动而辐射声音。前两种方式可以总结为空气声传声，后者属于撞击声传声。对于家庭影院视听空间，通过孔洞直接进入到视听室中的空气声传声是最主要的噪声进入到室内的方式，我们必须采用必要的手段阻止这种情况的发生。而对于由视听室建筑结构外侧直接撞击的声音，可以通过在楼板上面铺设弹性面层来解决。

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透射系数、隔声量TL、传声等级STC与计权隔声量Rw
      在隔声控制相关的声学知识之中，透射系数、传声损失TL与传声等级STC是三个最基本的参数。透声系数，是透过材料的声能与入射声能之比，理想范围在0～1之间，与吸声系数一样。但是与吸声系数不同的是，实际上，极值1是可能出现的，因为透射系数为1意味着所有的声能都从材料中传播出来，以家庭房间为例，当敞开房门，声音在传播路径上就毫无障碍。相对而言，另一个极值0是不可能出现的参数，毕竟不管如何紧密的隔声处理，总会有一些声音通过墙面传过去，即便这些声音小到人耳无法聆听到。
非常特别的是，透射系数并不是常用的衡量隔声材料隔声性能的参数，这点与吸声处理非常不同。主要的隔声指标是基于透射系数的分贝级，也就是隔声量，又称为传声损失TL。从数学上来解释，隔声量是指以10为底的透射系数倒数的对数值，单位为dB。实际上，隔声量可以定义为通过声源与听者之间隔墙的声音衰减量，不过这里还需要考虑房间的吸声特性。不过，不少厂家所给出的隔声产品所列出的隔声量(传声损失TL)是在实验室条件下测量得到的，并没有考虑到实际房间吸声对于隔声的影响。

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常见隔墙构件的隔声量(TL)和传声等级STC值
      当透射系数是1时，隔声量为0dB，也就是声音可以自由通过，并无任何阻挡。根据实际情况来考虑，隔声量实际上最大限制为70dB。同吸声系数相同的是，隔声量同样也会伴随频率的变化而改变，以常见的实心木门为例，隔声量会随着频率的增加而增加。隔声量也可以用单一指标来评价整个隔声频谱，也就是传声等级STC，单位同样是dB。传声等级是由美国材料试验协会按照专业的声学标准，将传声损失频率特性曲线与其确定的标准曲线进行比较而产生的。与降噪系数NRC相似的是，传声等级在大约500～2000Hz的人类语言频率范围内，但是如果要考虑这个频率范围的隔声性能，就必须考虑相关频率的传声损失值，例如在低频响应中接触的125～300Hz的范围。

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以下是传声等级STC与房间隔声性能的关系
STC范围/dB 房间隔声性能
0～20 房间隔声性能差，能听到外界的声音
20～40 在低背景噪声下可听闻声音
40～55 在低背景噪声下需要提高声音才能听到
55～65 在低背景噪声下需要高声压级的声音才能听到
70 房间隔声性能极佳，基本上隔绝外界的声音

　　除了传声等级STC值之外，衡量材料隔声量的大小还可以通过计权隔声量Rw来表达。计权隔声量Rw也是根据墙面材料在不同频率下的隔声量并不相同（高频隔声量通常状况下会优于低频）而推出的单一指标。计权隔声量是通过标准评价曲线与墙体隔声量频率特性曲线进行比较后得到的，标准评价曲线考虑了人耳低频不敏感的听觉特性，不过与传声等级相比，计权隔声量考虑到的声音频率范围在100～3150Hz，在高低频方面都有所延展。一般来说，对于低频成分较多的噪声来说，计权隔声量一般比实际材料的隔声性能夸大5～10dB。实际上STC与Rw的评价方法非常相似，只是在某些细节上有所不同，一般情况下，STC与Rw是相等的，或小1dB。

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室内声环境评价标准：NC、NCB与RC室内评价曲线
      家庭影院视听空间就是一个室内空间，对于噪声的控制，除了要控制外界的一切噪声干扰之外，还需要严格控制室内的噪声，包括空调与暖通系统与AV设备发出的噪声等等。关于这方面的标准，主要由美国国家标准化组织以及美国暖通空调工程师协会制定，包括NC噪声评价曲线、NCB与RC室内评价曲线。
      在这三条评价曲线之中，相信不少资深的家庭影院玩家都知道NC噪声评价曲线，它是最早的评价室内声环境优劣的评价方法，在20世纪50年代由声学专家百瑞纳克提出。NC噪声评价曲线实际上是一个曲线群，是由63～8000Hz倍频程的每个中心频率上的倍频程声压级的各组连接曲线组成的曲线群。其中，NC10～15代表非常安静，NC20～25代表安静、NC30～40代表较安静等等，对于家庭影院视听空间，一般以NC25以下的曲线为佳。而在对背景噪声要求更高的音乐厅环境，甚至要求达到NC15以下的严苛标准。实际上，要很好地控制室内的背景噪声并非一件简单的事情。大部分没做好完善隔声控制的家庭影院视听环境背景噪声通常都在NC30以上，因此，用户只能通过增大声压来获得更多的声音细节，但这并非最佳的方法，真正的好办法是优化室内的背景噪声。
　　NCB室内噪声评价曲线是NC噪声评价曲线的修改版，不同之处在于它的低频扩展到了31.5Hz和63Hz倍频带。修改后的NCB方法更多地考虑了采暖通风和空调系统产生的低频噪声，也就是说对低频背景噪声有了更加高的要求。RC曲线主要用于建筑商的规范，其低于500Hz倍频程的声压级要比NCB曲线低许多。

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隔声控制之质量定律
      质量定律是我们进行隔声控制必须考虑到的关键点。所谓质量定律是指材料越重面密度或单位面积质量越大，隔声效果就越好。对于单层均匀致密实墙，面密度每增加一倍，隔声量在理论上会增加6dB。不过，6dB只是理想状态下的数值。一般情况下，以单层均匀致密实墙为例，由于其隔声性能和入射声波的频率有关，而频率特性取决于单位面积质量、刚度、材料的内阻尼以及墙的边界条件等因素，因此，当单层均匀致密实墙增加一倍后，实测值都要比6dB小，通常在3～5dB的范围内。

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隔声控制之共振频率
      任何物体都会有共振频率，对于隔声墙的隔声性能也会受到共振频率的影响。当声波的频率与墙的共振频率相同时，墙体整体产生共振，该频率下声音隔声量就会大大下降。一般来说，墙体越厚越重，共振频率就越低，当共振频率低于隔声评价最低参考频率100Hz的时候，由于人耳听觉特性的原因，对低频声音并不敏感，所以对隔声量的影响就更低。

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隔声控制之吻合效应
      吻合效应是声波接触隔墙后，除了共振问题之外的另外一个声学问题。因为墙面除了在垂直方向受迫振动之外，还会沿着墙面方向产生受迫弯曲振动。在某个特定频率以上，受迫弯曲振动将和墙面材料固有的自由弯曲振动自发吻合，从而墙面会随着入射声而弯曲，造成声能大量地投射到另一个侧面，形成隔声量的低谷，这种现象就被称之为吻合效应，这个特别的频率又称之为吻合临界频率。
　　造成吻合效应的因素比较复杂，不但与材料的面密度有关，还和材料的弹性、厚度等条件有关。根据理论与实践证明，轻、薄、柔的墙吻合临界频率会较高，吻合效应较弱。厚、重、刚的墙吻合临界频率则较低，容易造成吻合效应。在一定范围内减小面密度，吻合频率会变高，从而减低吻合效应，提高隔声性能。

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　综合上述，隔声控制并不是仅仅将门窗封闭好就能解决的问题，当中涉及众多复杂的建筑声学问题。室内的各种室内声环境评价标准，为用户打造一个超低背景噪声的家庭影院视听室建立了理论基础。了解多种不同规格隔声量的国际化表达方式，对于了解各种不同隔声材料与结构真实的隔声效果提供了很好的帮助。而在实际应用得最为广泛的则是关于材料隔声控制的三大物理基础，包括质量定律、共振频率、吻合效应。下面我们将从视听室的建筑结构入手，讨论在天花、隔墙、门窗等环节的隔声控制。

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从不同建筑结构入手讨论视听室隔声控制
      上面我们已经从理论上对隔声问题进行详细的探讨，下面将会结合实际应用进行分析。家庭影院视听空间从建筑结构上分析，主要分为天花与地板、隔墙、门与窗。每一部分都有各自需要注意的隔声问题，而实际上的处理方法，多是从质量定律、共振频率、吻合效应的角度出发去考虑如何增加隔声性能。除此之外，还有对于室内噪声的控制，还需要控制好暖通冷气设备、投影机与放大器、照明灯光本身工作时运作的噪声等等，以获得更加的本底噪声水平。

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关于天花与地板方面的隔声控制
      目前几乎所有的家庭视听室所搭建的天花都是把天花板材直接固定在龙骨上，此时就要注意声桥的问题。所谓声桥就是指声音通过龙骨，把天花板一侧的振动带到板的另一侧，这种声音传播方式与过桥的方式非常相似。声桥越多，接触面积越大、刚性连接越强，声桥现象就越严重，隔声效果就越差。

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      如何采用更高效率的龙骨搭建方式是一种提高隔声效果有效的方法。将龙骨结构做成双层结构与错列结构是不错的处理方法。双层结构是由主龙骨和副龙骨构成，主龙骨与副龙骨的下部由装饰面、承力面和侧面组成，其承力面与装饰面分开，减少了声桥，提高了隔声效果。而错列结构是指竖龙骨错列分立，两边板不同时固定在一根龙骨上，天地龙骨共用一套。根据实际的应用情况，错列龙骨天花的隔声量会比普通龙骨天花提高1～3dB左右，而双层龙骨天花则要高出7～8dB左右。
　　另外，在板材和龙骨之间加上弹性垫，形成弹性连接，如弹性金属条或其他弹性材料，同样会对天花的隔声量有一定的改善，最多甚至能够达到3dB左右。在材料方面，轻钢龙骨本身的刚度比较小，相比木龙骨与石膏龙骨能建造隔声效能更佳的天花。为了获得更佳的隔声性能，应该尽量避免在天花上使用嵌入式的灯具，因为这样会在天花上产生声学孔洞，严重影响天花的隔声性能。

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      对于地板方面的隔声控制，可以通过面层与结构层分离式的处理或者采用弹性支承则效果更为出色。另外，利用压紧的弹性三维尼龙做成的垫层，对于瓷砖或水泥垫层能起到相当好的隔声作用。地板的隔声控制多是为了减低对楼下用户的噪声滋扰，避免不必要的纷争。如果你是在单栋别墅与地下室中建造家庭影院视听室，那么这样的处理可以不做。