計算機輔助建筑聲學設計的基本原理與應用

　　準確地預測房間的音質效果一直是建筑聲學研究者追求的理想，誰不想在設計音樂廳圖紙時就能聽到她的聲音效果呢？一百多年來，人們逐漸發現了一些物理指標，并揭示了它們與房間主觀音質的關系，包括混響時間RT60、早期衰減時間EDT、脈沖聲響應、清晰度指數等等。音質參量預估是室內聲學設計的關鍵。目前，人們采用經典公式、縮尺比例模型、計算機模擬來預測這些參數。
　　
　　室內聲學的復雜性源于聲音的波動性，任何一種模擬方法目前都不能獲得真實的結果。本文在參考研究國外計算機音質模擬文獻的基礎上，對室內聲學的主要模擬方法進行匯編和總結，以便深入地了解計算機輔助建筑聲學設計的基本原理、適用性和局限性。
　　
　　1比例縮尺模型模擬和計算機聲場模擬
　　
　　自塞賓時代起，比例縮尺模型就在室內聲學中獲得應用，但模型比較簡單，無法得到定量結果。20世紀60年代，模擬理論、測試技術等逐漸發展完善，進行大量研究和實踐后，比例模型在客觀指標的測量方面已經基本達到了實用化。現在，聲源、麥克風、模擬聲學材料已經可以和實物對應，儀器的頻帶也擴展了，在模擬混響時間、聲壓級分布、脈沖響應等常用指標已經達到實用的精度。
　　
　　比例模型的原理是相似性原理，根據庫特魯夫的推導，對于1:10的模型來講，房間尺度縮小10倍后，如果波長同樣縮短10倍，即頻率提高10倍時，若模型界面上的吸聲系數與實際相同，那么對應位置的聲壓級參量不變，時間參量縮短10倍。如10倍頻率的混響時間為實際頻率混響時間的1/10。然而，很難依靠物理的手段*相似性的要求。空氣吸收、表面吸收相似性的處理是保證模擬測量精度的關鍵。比例模型是現階段所知*能夠較好模擬室內聲場波動特性的實用方法，可是由于模型制作成本較高、需要利用充氮氣或干燥空氣法降低高頻空氣吸收、模擬材料吸聲特性難于控制的因素，這種方法存在很大的局限性。