1.室内声场

1.室内声场

1）直达声

在现实空间里，有三种声音是我们要研究的。第一种是直达声（direct sound），即从声源直接以直线形式传播到接受者的声音。它比所有的反射声都先一步到达接受者。假设接受者离声源足够远，以至声源大小可忽略不计看成一个点的话，直达声在声级与距离的关系上，遵守平方反比定律。

注意在特殊的环境下，例如你恰好坐在剧院柱子后面的观众席上，实际上是不会有直达声传到你这里的，这也是为何这类座位不受欢迎的原因之一（另外还有视线受到遮挡的原因）。

2）离散反射声

第二种是离散反射声（discrete reflection）。反射声是由声音撞击室内各表面或其它物体而反射后形成的。例如，由听众面前的地板或剧院的墙壁反射后形成。一段时间之后，在远处表面形成首次反射声，并与二次反射声混在一起，如此循环下去。第一次、第二次以及较早的反射声都称为离散反射声，直至反射声多到相互融合而形成混响，这将在下文讨论。

离散反射声的可听性是变化着的，这与到达时间、方向与直达声的相对强度以及即将讨论的第三声场——混响声场的强度相关。如果单独听离散反射声，有可能会引起听觉对直达声的错觉，但是离散反射声并不容易被单独听辨出来；然而它却可以通过增加房间的“空间感”（spaciousness）（室内声音给人的一种感觉）来影响声音方位感，或通过改变直达声的音色而使直达声出现“声染色”（colour）（关于此内容将在下一章进行讨论）的现象，从而改变声音。反射声的角度也很重要，与直达声同角度的反射声比与直达声成大角度的反射声更不易听辨。

相对于直达声来说，如果稍后的反射声，经过较长的时间才反射回来，且能量足够大，那么它们就有可能形成回声（echo）。这种情况下，它们即使不能形成明显的回声，也会产生声音的染色效应。

3）混响声

室内的第三声场是混响（reverberation）声场。当室内出现足够多的反射声，并且这些反射声彼此又无法区分时，混响就形成了。混响声好像“一片带有能量的云层”充满室内，且一般没有明确的方向。人们曾希望混响声的能量会逐渐平稳地散开并衰减下去，且没有明显的信号和运动模式，但现实情况却与理想状态相左，并产生了一些破坏性的效果。

例如，在平坦、坚硬且相互平行的墙壁之间经常会产生“颤动回声”（flutter echo）。这种回声是反射声的一种很特别的方式，在大的空间里会听到一种“哒-哒-哒-哒”的声音效果，在小房间里这种回声则会产生“咝咝”的声音。

混响时间原先是由赛宾定义的。他当时下的定义是当声源停止发声后，到人耳完全听不到声音为止所用的时间为混响时间。赛宾在计算混响时间时发现，只有两个因素影响着混响时间的值：房间的体积和房间表面的吸声系数。后者所说的“房间表面”包括墙壁、天花板、地板以及室内的物体。房间的体积等于房间的“长”乘以“宽”再乘以“高”，其单位是“立方英尺”。房间的吸声系数则等于房间的表面积乘以各表面的平均吸声系数，其数值在0到1之间。

应注意在一般条件下在室内放置吸声材料后，赛宾的方程仍然成立，然而在混响时间较短的房间里放置吸声材料，至少会影响到离散反射声，甚至还会影响混响时间。

可闻声范围内混响时间的值必须按照频率依次计算，这是因为大多数房间表面材料对不同频率的声音，吸收的强度是不同的，通常是对高频的吸收比对低频的吸收强。此外，在较大的房间里，空气对高频的吸收也非常明显，因此要列入考虑范围之内。因此，从混响时间与频率的关系曲线中可看出相对于中频而言，低频时的混响时间较长，而高频时的混响时间较短。由于这个特性，可以明显地改变某些音响效果的感知，因此它对电影制作者来说非常重要。例如在影片《2001：太空漫游》（2001：A Space Odyssey）中，录音师用一种较大声的低频“隆隆声”来代表太空船的内部环境，而用完全无声的寂静来代表太空船外面的真空环境（在这里，物理学家会说：这回电影制作者终于尊重物理学的客观规律了）。镜头在太空船内外的切换使声音一会儿是非常吵闹的低频隆隆声，一会儿又突然安静。当我在电影院观看这部影片时，发现低频的混响声竟达5秒之久！这使得画面的切换看上去索然无味——低频的隆隆声每次都是慢慢地飘走，这完全破坏了影片原本所要表现的效果。虽然这一次影片制作者非常尊重物理学的客观规律，但是室内声学又害苦了他们。

许多年前，在《旧金山杂志》（San Francisco Chronicle）里，曾经有一个大标题暴露了外行人对声学的了解是何其之少。当时的大标题是这样写的：“敢与‘大峡谷’匹敌：大教堂回声达6秒之久！”这篇文章下面继续描述了纽约神圣的圣·约翰（St.John）大教堂怎样拥有长达6秒的“回声”的：声音在穿越大峡谷之后再返回所用的全部时间也不过如此。这篇文章的问题就出在错把圣·约翰大教堂6秒的“混响时间”写成6秒的“回声”了。6秒的回声（即在直达声之后的6秒，听者明显接收到的有序而清晰可辨的声音），与经过6秒完全衰减到不可听辨的混响声是完全不同的，它们之间存在着根本的区别。

大多数相关书籍中都把室内声音分为三大类，即直达声、前期反射声（early reflections）和混响声。令人感到遗憾的是，在电影院的声学环境里，虽然反射声和混响声相对较少，但还是不可避免地存在着很短的混响时间和较低的混响量。离散反射声也会不时出现，甚至可以被观众或一些设备察觉到。在一些大空间建筑物里，比如音乐厅等，离散反射声往往很快就会被混响声掩盖。但这种情况是不会发生在电影院里的，因为，即便是被设置于影院后面吸声墙上放映机上的一块玻璃，也会对观众席里第一排座位的观众形成反射声的延时，而且其效果清晰可辨。