2015年8月25日 星期二

聲波的連續反射

        當室內的聲源停止振動後,有些聲波直接傳播至聆聽者的耳朵,其餘大部分的聲波將入射周遭的牆壁、地板、天花板及室內的物體,發生很多次的連續反射(如下圖),故空氣中的聲波將持續存在,直到所有反射聲波的振幅漸漸減小至聽不見為止。

 
 
 
 

        由此可知,我們實際聽到的聲音,是聲源直接傳播和連續反射的聲音,交疊混合後的呈現效果,因為這些密集連續的反射聲波,傳入耳內的間隔極短(小於0.001),故人耳無法分辨出各次反射回來的聲音(間隔至少要0.1秒,才能分辨回音),只能感覺到逐漸微弱的聲音。



        當我們在開闊的戶外唱歌時,因為歌聲向四周傳播,聲波連續反射的效果不明顯,所以感覺歌聲比較單薄;但是在浴室唱歌時,因為浴室空間較小,而且周遭環境的吸音能力較弱,聲波會發生連續反射,這些無數次密集的回聲和原來的聲音交疊混合,所以感覺歌聲比較渾厚。


        為了探究聲波連續反射對於聆聽聲音效果的影響,科學上,以聲源停止發生後,聲音響度減弱至60分貝(dB),所經歷的時間(交混回響時間)長短來加以評估。


        如果聲源所在的室內空間較小,或周圍物體的吸音能力較強,則交混回響(reverberations)的時間較短;如果聲源所在的室內空間較大,或周圍物體的吸音能力較弱,則交混回響時間會變長。由此可知,聲源所在的室內空間大小,與周圍物體的吸音能力,會影響交混回響時間的長短。


        以音樂廳內的觀眾為例,因為人體會吸收聲音,所以觀眾人數愈多,交混回響時間愈短;但是觀眾人數愈少,則交混回響時間愈長,此時具有吸音材料的座椅,即可適時發揮調整交混回響時間的功能。


        聆聽音樂,理想的交混回響時間依不同類型的音樂或曲目而不同。例如演奏交響樂時,如果交混回響時間太短,則聲音聽起來不夠豐潤;爵士樂的樂聲較快速短促,如果交混回響時間太長,則聲音聽起來反而不夠清晰。由此可知,交混回響時間的長短會影響音樂表現的好壞。

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