房间声学

编者按：

听音房间的声学特性是高保真音响系统中极其重要的一环，这一点似乎尚未在广大音响爱好者中引起足够的重视。也许有些人已经从理论上知道了它的重要性，但不知道怎样做，或因作法不对而未获得应有的效果，甚至从此淡漠了对室内声学的兴趣。为此，本刊特约记者采访了我国著名室内声学专家、现年57岁的查雪琴教授。她曾在广电部设计院从事过多年室内声学设计，现在受聘于德国Fraunhofer建筑材料研究所，担任室内声学部门的负责人。她的研究成果很多，对家庭听音环境也很了解和关心。趁她最近回国休假之机，本刊特约记者访问了她，请她对听音环境的重要性从理论和实践两方面作了深入的分析，并对搞好小房间声学特性的基本原则作了详细说明。下面就是根据录音整理的采访记录，已请查教授审阅改正。

在德国，一次扩声系统障碍几乎引起一场政治风波

渝生：听说德国联邦议会大厦曾经在声学设计上出了问题，在解决的过程中您也参与了并做出了贡献，是否可以谈谈详细情况?

查教授：1992年，德国在波恩新建了一个联邦议会大厦。12月份启用，谁知议长刚说了几句话就没有声音了。最初以为是扩声系统发生了故障，只好请全体议员退席，紧急招来厂家的技术人员抢修。几个小时后，技术人员说没问题，可以继续开会，然而不到两分钟又没有声音了。由于这次会议是通过电视向全国转播的，所以全国的观众都看到了这一情况，导致舆论大哗，第二天全国各报纷纷载文说：这是一场丑闻。

事后的分析表明：导致这次事故的原因不是设备故障，而是室内声学设计失误。原来，设计者想把这座大厦搞成一座前所未有、独具特色的建筑物，所以设计得很特别：它是圆形的，直径4l米。墙壁全部是玻璃，以象征“政治透明度”。屋顶是半透明的，以便自然采光。

正前方的墙上挂着德国国徽(鹰)，称为“鹰墙”，讲话者的位置大致在大厅的中央，距圆心很近。此外，为了避免在电视镜头中出现喇叭，所以把喇叭挂得很高。扩声系统是电脑控制的，一旦发生反馈就会自动跳闸，以避免出现令人不快的啸叫声。

如果把这些设计要求中的每一项单独拿出来分析，都是合理的。但由于没有人把它们综合起来考虑，于是就出了问题：喇叭挂得高，辐射面就大，而玻璃的反射系数是很大的，室内的声反射非常严重。由于墙壁是圆形的，所有的反射声恰好聚焦在讲话者(也就是话筒)的位置上，从而形成了强反馈，导致扩声系统跳闸。事后召集了各行各业的专家坐下来开会，研究原因和解决办法。有趣的是德国人也会“踢皮球”，在分析原因的时候互相指责：搞室内声学的人说是扩声系统的问题，搞扩声系统的人说是室内声学的问题，后来又联合起来说是建筑设计的问题。搞建筑设计的人马上在报纸上发表了一篇文章，说从来没有先把扩声系统搞好再盖房子的，总是先建好房子，然后再搞扩声系统。意思是说：应该是你的扩声系统适应我的房子而不能要我的房子去适应你的扩声系统。

争来争去，责任问题只好不了了之。接下来就是如何解决这个问题。专家们采取了多种办法：扬声器全部换成指向性更强的产品，以减小幅射面，在“鹰墙”上钻孔、加玻璃棉，以增大吸声系数；屋顶上允许加吸音材料的地方加了一些吸音材料；墙的上部加了两层玻璃反射板，上层的反射板朝上，把声音反射到屋顶的吸声材料区而吸掉，下层的反射板朝下，把声音反射到听众席以避免在话筒附近造成声聚焦，改变听众席的倾斜角；走路的通道铺上地毯。。。。。。

但是，有一个问题却使他们为难了：整个大厦有24樘玻璃门，总面积100多平方米。这些玻璃门所产生的声反射是不可忽视的，但既不能在门上加玻璃棉，也不能加反射板，用常规手段无法解决这一问题。

一个小个子中国女人，在德国联邦议会大厦上钻了百万个孔

渝：这一问题最终是如何解决的呢?

查：当时我刚到德国，研究所的所长问我有没有办法?我说：利用中国著名科学家马大猷教授的“微穿孔板吸声构造”的理论就可以解决。其基本方法是根据所需的吸收频率及吸收系数，在玻璃板上按一定的孔距和孔径打孔，使玻璃面由反射面变成吸收面。

这一构造的另一优点是不需要矿物纤维、，用玻璃棉作吸声材料有很多问题：玻璃棉是否会致癌姑且不论，它的再循环再回收等许多方面也是有问题的。近年来许多人都在研究无矿物纤维的吸声材料，而马教授的理论是最完善的。遗憾的是：对于这样一种理论，德国人居然没听说过。

为了验证马教授的理论，首先用钢板作了一套试样．拿到试验室里进行测量。测量结果与事先的计算结果吻合得非常之好。使所有搞声学的人看了都感到吃惊，因为从来没有见过计算与实验结果能够如此吻合。这说明马先生的理论是非常完善和准确的。按照过去的理论，共振型吸声构造的共振频率是可以比较精确地算出来的，难的是吸声系数和吸收频带的宽度，由于牵扯到声阻尼等一系列复杂问题，所以很难算准。穿孔板也是一种共振型的吸声材料。利用马先生的理论就可以算得很准，甚至可以用测量结果来校对工厂的加工精度。有一次我们要求制作的穿孔板孔距为3．5毫米，孔径为O．6毫米。作好后进行测量，发现声学特性与原设计不符。测量了一下该加工件的几何尺寸，发现误差很大：孔距实际为3．32毫米，孔径也小了。把这两个尺寸代入公式重新计算，结果就和测量值完全一样了。