一個(gè)怎樣的聲場(chǎng)才適合自己最切實(shí)的聽(tīng)覺(jué)需求？聲場(chǎng)到底是怎樣影響聲音表達(dá)的呢？

在聽(tīng)力學(xué)的應(yīng)用中，不管是聽(tīng)力檢測(cè)還是助聽(tīng)評(píng)估，都需要在一個(gè)特定的環(huán)境中進(jìn)行，才能獲得比較準(zhǔn)確的結(jié)果，這就需要我們?cè)跍y(cè)聽(tīng)室中建立相對(duì)應(yīng)的聲場(chǎng)環(huán)境。也就是說(shuō)，要得到優(yōu)質(zhì)的聲音體驗(yàn)，一個(gè)優(yōu)秀的聲場(chǎng)設(shè)計(jì)必不可少。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，媒質(zhì)中有聲波存在的區(qū)域就是聲場(chǎng)。聲場(chǎng)可以有多種分類(lèi)（自由場(chǎng)或擴(kuò)散場(chǎng)），而現(xiàn)實(shí)中純粹的自由場(chǎng)或擴(kuò)散場(chǎng)是不存在的，多是不同性質(zhì)的聲場(chǎng)的組合。這就要給大家科普：近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)、自由場(chǎng)與消音室、混響場(chǎng)與混響室。

1.近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)

當(dāng)聲源在自由空間輻射時(shí)，聲源附近的聲壓和質(zhì)點(diǎn)速度不同相的區(qū)域，稱(chēng)為近場(chǎng)。聲源最大尺寸的一倍距離或聲源發(fā)出的聲音一個(gè)波長(zhǎng)以?xún)?nèi)的區(qū)域，均涵蓋在近場(chǎng)內(nèi)。在近場(chǎng)中，由于聲源不同部分輻射的聲波到達(dá)接受點(diǎn)時(shí)其振幅和相位都不相同，因此聲波的干涉會(huì)比較復(fù)雜，導(dǎo)致在聲源附近出現(xiàn)了許多分布很密集的聲壓極大值和極小值。另外，在近場(chǎng)中聲音循環(huán)傳播，聲壓與距離二者之間沒(méi)有特定的關(guān)系。

當(dāng)距離大于2倍聲源的尺寸或大于兩個(gè)波長(zhǎng)時(shí)的位置，稱(chēng)為遠(yuǎn)場(chǎng)。越遠(yuǎn)離聲源，聲源可近似看作點(diǎn)聲源，波陣面可近似看作平面波，此時(shí)距離與聲壓之間有特定的關(guān)系。明確近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的概念十分重要。在實(shí)際測(cè)量中，近場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)聲壓幅值起伏的特征（聲波干涉嚴(yán)重），所以通常測(cè)試在遠(yuǎn)場(chǎng)進(jìn)行。遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試的結(jié)果與實(shí)際的效果相同。在測(cè)量聲源的聲壓級(jí)時(shí)，通常的做法是測(cè)量跟聲源表面1米處的聲壓級(jí)，而1米波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的聲音頻率為340Hz，也就是說(shuō)測(cè)量1米處的聲壓級(jí)，對(duì)于大多數(shù)關(guān)鍵的頻率成份來(lái)說(shuō)，已處于遠(yuǎn)場(chǎng)中。

 由于聲音是一個(gè)場(chǎng)量，除了聲學(xué)測(cè)量必須在遠(yuǎn)場(chǎng)進(jìn)行之外，某些聲學(xué)測(cè)量必須在特定的聲學(xué)環(huán)境中進(jìn)行，例如自由場(chǎng)與混響場(chǎng)。因此，接下來(lái)科普一下常見(jiàn)的自由場(chǎng)與消音室，混響場(chǎng)與混響室。

2.自由場(chǎng)與消音室

自由場(chǎng)是指聲源在均勻、各向同性媒介中傳播時(shí)，不計(jì)邊界影響的聲場(chǎng)，此時(shí)聲場(chǎng)中只有直達(dá)場(chǎng)而沒(méi)有反射聲。實(shí)際上，只能做到反射聲盡可能小，和直達(dá)聲相比可以忽略不計(jì)。例如，聲源懸浮于室外足夠高的空間上，聲源輻射的聲波可以無(wú)阻礙地向四面八方傳播，那么，此時(shí)這樣的聲場(chǎng)就可認(rèn)為是自由場(chǎng)。但實(shí)際上，聲源是不可能懸浮于空中的，只能位于有限高度上，而地面認(rèn)為是一個(gè)半徑無(wú)限大的反射面，那么，把這樣的聲場(chǎng)稱(chēng)為半自由場(chǎng)，如聲源位于室外空曠場(chǎng)所。在自由場(chǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)中，距離每增加一倍，聲壓級(jí)降低6dB，如下圖所示。

 當(dāng)測(cè)量靠近地面進(jìn)行時(shí)，還需考慮聲源與接收器之間的地面影響。例如：聲波沿地面?zhèn)鞑�時(shí)的聲衰減與地面的性質(zhì)及其覆蓋物有關(guān)，厚草地對(duì)聲波的衰減約為20dB/100m。因此，聲壓測(cè)量時(shí)，測(cè)量位置都要求有一定的高度。常規(guī)的高度是1.2米（人坐立時(shí)耳朵高度）或1.5米（人站立時(shí)耳朵高度）。​因此，為了模擬自由場(chǎng)的聲學(xué)環(huán)境，人們建立了全消聲室。為了使室內(nèi)建立自由聲場(chǎng)，房間六個(gè)表面都應(yīng)該鋪設(shè)吸聲系數(shù)特別大的材料，比較常用的是尖劈和復(fù)合材料，要求在使用的頻率范圍內(nèi)的吸聲系數(shù)大于0.99。全消音室地面上也需要鋪設(shè)吸聲材料，因此，在地面的吸聲材料之上應(yīng)該裝設(shè)水平的鋼蠅網(wǎng)，以便放置試件并能在房間內(nèi)起動(dòng)。

在全消音室，聲音傳播如同在自由場(chǎng)中，幾乎無(wú)反射。但通常高頻聲音比低頻更有效，這是因?yàn)橄�音室可用的最低頻率取決于房間體積和尖劈長(zhǎng)度，如安裝1-2米尖劈的大房間有效的低頻可達(dá)100Hz。對(duì)于要求嚴(yán)格避免反射干擾的測(cè)量，必須在全消音室內(nèi)進(jìn)行，如測(cè)量聲功率、測(cè)量聲源的指向性等。通常，全消音室在學(xué)術(shù)研究性質(zhì)的單位偏好使用，因?yàn)榭膳懦�地板反射造成的影響，�?duì)待測(cè)聲源可做較為精確的計(jì)算與預(yù)測(cè)。

與半自由場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的消音室是半消音室，即地面作為反射面，不鋪設(shè)吸聲材料，而其他五個(gè)面鋪設(shè)吸聲材料。通常用于模擬現(xiàn)實(shí)的情況，如汽車(chē)行駛在路面，那么路面就是一個(gè)大的反射面，如下圖所示為帶轉(zhuǎn)轂的半消音室。在工程行業(yè)，如機(jī)械、汽車(chē)，電子等行業(yè)通常使用半消音室。在半消音室常見(jiàn)的測(cè)量有聲功率、TPA和通過(guò)噪聲等。

3.混響場(chǎng)與混響室

在講敘混響場(chǎng)之前，先讓我們明白一下擴(kuò)散場(chǎng)的概念。直達(dá)聲與混響聲相等的距離稱(chēng)為擴(kuò)散距離，也稱(chēng)為混響半徑。距離大于擴(kuò)散距離的聲場(chǎng)稱(chēng)為擴(kuò)散場(chǎng)，通常聲音在室內(nèi)傳播時(shí)才具有這種特性。擴(kuò)散場(chǎng)內(nèi)，空間各點(diǎn)的聲強(qiáng)強(qiáng)度幾乎相等，從每個(gè)方向到達(dá)某一點(diǎn)聲能流的概率相同，并且各個(gè)方向到達(dá)的聲波相位是無(wú)規(guī)則的。如果想避免直達(dá)聲的影響，那么測(cè)量的傳聲器與聲源的距離應(yīng)該大于擴(kuò)散場(chǎng)距離。

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混響場(chǎng)有兩種含義：一種是指擴(kuò)散場(chǎng)；另一種是指聲源在室內(nèi)穩(wěn)定地輻射聲波時(shí)，室內(nèi)聲場(chǎng)中離聲源某個(gè)距離外混響聲比較均勻的區(qū)域。具有擴(kuò)散場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室就是混響室，它的吸聲很小，混響時(shí)間很長(zhǎng)，室內(nèi)聲波經(jīng)過(guò)多次反射形成聲能分布均勻的房間。在混響場(chǎng)中，不同位置的聲壓級(jí)幾乎是恒定的。

混響室由堅(jiān)硬的墻、天花板和地板構(gòu)成，這些表面具有強(qiáng)反射性，并且墻面不平行，常采用不規(guī)則形狀房間或邊長(zhǎng)成調(diào)和級(jí)數(shù)比的矩形房間，如圖所示。混響室的混響時(shí)間的上限在高頻取決于空氣的聲吸收，在低頻取決于壁面的聲吸收。通常，在混響室內(nèi)低頻段時(shí)，對(duì)寬帶噪聲的頻響表現(xiàn)出來(lái)一些峰值為房間的聲模態(tài)；在高頻段，各個(gè)模態(tài)開(kāi)始疊加，聲模態(tài)反而不明顯了。為了保證房間在低頻更均衡，經(jīng)常使用低頻吸聲單元和旋轉(zhuǎn)的擴(kuò)散器，如下圖中天花板上吊掛的裝置。