声音扩散的一般原理及其对剧场音质的影响 - 室内声学与噪声控制室 - 声学楼论坛

扩散，是声音朝着许多方向不规则反射、折射和衍射的现象。扩散使室内声场均匀。我们可以举个扩散的形象比喻：迪斯科舞厅的多棱镜面反射球就是一个光扩散的良好例子。由于敷设在球面上的许多镜片朝各个方向反射光线，而使光斑扩散到四周。
同样，房间的各种家具也有不同的反射面，对射入房间的光线起扩散作用而使整个房间亮度分布均匀。
声音亦如此，厅内的座椅、不平整的墙面装饰、圆柱、挑台立面、栏杆等等物体表面使声音朝各个方向扩散，使声场均匀。
理想的扩散应满足下面三个条件：
(1) 空间各点声能密度均匀；
(2) 在任何一点上，从各个方向传来的声强相同；
(3) 在各个方向传播的声波相位是无规律的，因而各个方向的声能可以直接相加。
要获得这样一个理想的扩散声场是不可能的，也没有必要。因为这样一个均匀的声场中，听者无从辨别声源来自何方，失去了声源的方位感。但如果使室内保持一定程度的声扩散，将是我们希望的。因为它可以改善室内声场分布，缩短前后排的声级差，调整清晰度与丰满度的平衡，消除回声，抑制声反馈。总之，扩散对改善厅堂音质十分有利。
为使剧场获得一定的声音扩散效果，可在剧场的顶棚、侧墙与后墙的表面设立不同几何形状的声扩散体，如圆柱形、三角形、半球形、多面体、棱锥形等。也有制成极具艺术装饰效果的立体浮雕图案形式。常见的声扩散体形状如图5所示，其中由于三角形和半圆柱体构造简单，扩散效果良好而被广泛地应用在声学工程实践中。这两种扩散体的扩散效果与它的尺寸和配置有关。图6是声波从450角投射至扩散体中心时所测到的声音扩散效果，可以看出圆柱体略优于三角形体，而中、高频优于低频。
设计与配置声扩散体时，应注意的是：
(1) 扩散体不能同时是吸声体。
(2) 扩散体的材质应尽量采用比重大而具有一定刚度的材料，如混凝土、抹灰砖石体、大理石、花岗石等。
(3) 如用木材则宜采用实心硬木。如柚木、橡木、花梨木或硬木表面加贴多层组合板。而切忌用三合板、五合板等薄板制成空心体，这样会形成对低频的强吸收。
(4) 尽可能避免用石膏浇铸扩散体，虽然制作成本很低，但它会产生金属声染色，对音色不利。
(5) 扩散体各个扩散面的几何尺寸必须足以与声波波长相比，才有良好的扩散效果。
以上原则同样适用于其他听音室。
根据反射原理，一旦扩散体尺寸一定，室内声波的扩散程度随频率上升而递增。因此，在进行声扩散设计时，应注意采用大尺寸的扩散体，以增加对低音的扩散能力。

主题：声音扩散的一般原理及其对剧场音质的影响