耦合空間是指廳堂中存在的一些次空間或者附屬空間（簡(jiǎn)稱混響室）,這些空間使主廳內(nèi)衰變過程呈現(xiàn)非線性衰變（雙斜率甚至多斜率衰變）等聲學(xué)特性的改變。廳堂容積擴(kuò)大而出現(xiàn)混響時(shí)間延長(zhǎng)，耦合空間聲場(chǎng)的這種特性使混響感和明晰度這兩個(gè)一直被認(rèn)為相互對(duì)立的音質(zhì)參量得到較好兼顧，因而在現(xiàn)代廳堂（尤其是音樂廳）音質(zhì)設(shè)計(jì)中獲得重要應(yīng)用。

一.“耦合空間就是指多個(gè)獨(dú)立的聲學(xué)系統(tǒng)由開口或者透聲隔墻相聯(lián)系而組成整體的空間形式”。準(zhǔn)確地說，能夠產(chǎn)生耦合現(xiàn)象的兩個(gè)空間就互為耦合空間。

CS面為耦合面，當(dāng)它開啟時(shí)，我們就可以說這三個(gè)空間互為彼此的耦合空間，由于相聯(lián)系的各個(gè)聲學(xué)系統(tǒng)（即R1、R2、R3）之間相互影響，使耦合空間中每個(gè)獨(dú)立空間的音質(zhì)參量都與未發(fā)生耦合時(shí)明顯不同；但是當(dāng)CS面關(guān)閉時(shí)，這R1、R2、R3之間就沒有耦合作用了。

二.耦合空間對(duì)廳堂音質(zhì)參量的影響

耦合空間在建筑中本是常見的現(xiàn)象。自古至今的大小教堂中，不少采用十字形平面布置，在中央大廳之外，兩側(cè)有邊廳、廊廳，臺(tái)后有祭壇廳等，它們都成為主廳的聲耦合空間。

耦合空間除了可以增加廳堂建筑的混響時(shí)間外，還可以改變廳堂建筑的混響衰變曲線，而且耦合空間的開啟狀態(tài)對(duì)混響衰變曲線也有著較大的影響。由上圖所示，空間R1為主空間，R2為R1的耦合空間，CS面為可控制開啟面積的耦合面。不同開啟狀態(tài)對(duì)混響衰變曲線的影響如下：

（1）當(dāng)CS面未開啟時(shí)

空間R1可看作是一個(gè)獨(dú)立空間，它的混響時(shí)間未發(fā)生變化，混響衰變曲線近似為直線。

（2）當(dāng)CS面完全開啟時(shí)

可將空間R1看作是擴(kuò)大了容積的廳堂，其混響時(shí)間增長(zhǎng)，混響衰變曲線與沒有耦合空間存在時(shí)發(fā)生一定變化，但總體上仍近似為直線。

（3）當(dāng)CS面部分開啟時(shí)

由于開啟面積的不同，混響衰變曲線也不盡相同。以耦合面開啟10%為例，如上圖所示。從圖中可知，曲線中部有拐點(diǎn)出現(xiàn)，即混響衰變曲線呈現(xiàn)出雙折形。這說明的是聲音衰變的初始階段衰變的速率較快，這樣能夠保證較高的清晰度，而后續(xù)聲壓級(jí)衰變則變得緩慢，為后期聲音增加了一定的混響感。這樣對(duì)解決音樂廳設(shè)計(jì)中長(zhǎng)期存在的一個(gè)矛盾——清晰度和豐滿度之間的矛盾是有利的。

三.耦合空間對(duì)廳堂音質(zhì)的影響

1.耦合空間布置的位置

實(shí)際應(yīng)用表明，耦合空間布置在廳堂的不同部位對(duì)音質(zhì)參數(shù)的影響有著顯著差異，表現(xiàn)為靠近耦合開口處的效果比較明顯，其它較遠(yuǎn)距離的坐席區(qū)的效果十分微弱，甚至感覺不出。

一般地，耦合混響空間在音樂廳中主要布置在以下幾個(gè)位置：觀眾廳側(cè)部、觀眾廳后部、觀眾廳頂部、月臺(tái)后方及下方；觀眾廳的池座周邊及廂座周邊也都是主廳的耦合空間。這幾個(gè)不同位置，對(duì)各頻段聲音的影響十分顯著。而且觀眾廳上部天棚及頂部周邊位置可以通過活動(dòng)升降天棚控制耦合空間的容積大小，從而調(diào)整觀眾廳的廳堂總?cè)莘e。另外，一層池座周邊的耦合空間對(duì)廳堂音質(zhì)也有較大的影響。

2.耦合空間的體積

耦合空間的體積大小也是影響廳堂音質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。體積的擴(kuò)大使廳堂使廳堂混響時(shí)間增長(zhǎng)，而且這種增長(zhǎng)的幅度可以通過塞賓公式進(jìn)行估算。例如，一個(gè)帶有耦合空間的廳堂，耦合空間的體積為主廳的30%，設(shè)在未發(fā)生耦合前該廳堂的混響時(shí)間為T60，那么開啟耦合空間后，其混響時(shí)間變?yōu)?/span>

3.耦合空間的開口面積

耦合空間開啟的程度與主廳混響后期衰變時(shí)間的延長(zhǎng)有關(guān)，即開口面積與衰變曲線雙折型拐點(diǎn)出現(xiàn)的位置有關(guān)。但這兩者之間相關(guān)性的具體量化并不容易，現(xiàn)如今只能根據(jù)耦合空間的開口面積變化引起的結(jié)果來尋找其中的關(guān)系。

（?1）為了達(dá)到上述的雙折型衰變音質(zhì)效果，耦合空間開口的面積應(yīng)有一定的界限，如果開口過大，就可以將發(fā)生耦合的兩個(gè)空間看作一個(gè)擴(kuò)大了容積的大空間，耦合效應(yīng)就會(huì)消失，耦合開口的面積變化對(duì)主要聲環(huán)境的影響如上圖所示。

（2）從圖中可以觀察到，開口面積小時(shí)比大開口面積的雙折效果要明顯，詳細(xì)地說就是，開口面積為總面積1%、5%、10%時(shí)的雙折效果遠(yuǎn)明顯于30%，在30%的狀態(tài)下，混響衰變曲線接近于一個(gè)廳堂擴(kuò)大容積后的形狀。不同的斜率、不同的拐點(diǎn)位置肯定帶來不同的聽音效果。

（3）雖然開口面積越小，聲耦合現(xiàn)象越明顯，但是當(dāng)開口面積過小時(shí)，會(huì)與正常情況有所不同。例如：當(dāng)開口面積僅為總表面積的1%時(shí)，拐點(diǎn)位置變得很低，延長(zhǎng)了后期的衰變效果，這時(shí)大廳內(nèi)的背景噪聲與音樂演奏中的后續(xù)聲音會(huì)延長(zhǎng)的后期衰變聲掩蔽。

以上諸多情形，在不同大廳中對(duì)主廳有著不同的影響，設(shè)計(jì)中需具體問題具體分析，但總的規(guī)律是：耦合開口的面積越小，觀眾廳的混響時(shí)間越長(zhǎng)，聲能衰變曲線的斜率轉(zhuǎn)換出現(xiàn)越晚，后期混響聲能衰變曲線的斜率也越小，也就是說耦合作用變得越強(qiáng)。

四.內(nèi)部界面材料的吸聲特性

耦合空間內(nèi)部材料的吸聲特性主要影響觀眾廳的混響時(shí)間，因此如果側(cè)重利用耦合方法來調(diào)整觀眾廳的混響時(shí)間則應(yīng)小心處理和選擇耦合混響空間內(nèi)部的界面材料。

經(jīng)過應(yīng)用結(jié)果分析：

（1）耦合空間的聲能衰變呈現(xiàn)明顯地雙折線特征。體積增大致使混響時(shí)間增大的主要原因是后期衰變折線的斜率變大所致，而雙折線的拐點(diǎn)位置基本一樣。同樣體積和開口的混響室，布置在舞臺(tái)周邊（離聲源較近）的調(diào)節(jié)作用顯然更明顯。

（2）隨著混響室體積的增大，觀眾廳的混響感（T30和EDT）和重心時(shí)間Ts也相應(yīng)增大，尤其對(duì)混響時(shí)間T30有明顯的提升作用。其他聲學(xué)參量變化比較小，都在最小可覺差范圍內(nèi)。

（3）同樣體積和開口的混響室，布置在舞臺(tái)周邊（離聲源較近）的調(diào)節(jié)作用顯然更明顯。

（4）耦合空間主要對(duì)混響時(shí)間T30有明顯的提升作用。只有在混響時(shí)間出現(xiàn)顯著變化（如從2秒提升到4秒）時(shí)，EDT和Ts才會(huì)出現(xiàn)可覺差的變化。其他聲學(xué)參量變化比較小，都在最小可覺差范圍內(nèi)。

（5）利用耦合空間進(jìn)行聲場(chǎng)調(diào)節(jié)時(shí)，離混響室開口較近的位置，混響感（T30和EDT）和側(cè)向反射系數(shù)LF變化更大一些。相對(duì)于布置在觀眾廳周邊，混響室布置在舞臺(tái)周邊（遠(yuǎn)離觀眾席），觀眾席的聲場(chǎng)變化更均勻一些。

（6）隨著開口面積的增大，對(duì)觀眾廳的混響感而言：布置在觀眾廳周邊的，效果逐漸變大；布置在舞臺(tái)周邊的，效果先變大再逐漸變小，中間有一個(gè)最佳值。

（7）對(duì)觀眾廳的LF而言：布置在觀眾廳周邊的，數(shù)值有變小的趨勢(shì)；布置在舞臺(tái)周邊的，數(shù)值沒有發(fā)生變化。

（8）隨著開口面積的增大，主觀聲級(jí)逐漸變小，重心時(shí)間Ts均變大。

（9）增設(shè)耦合空間后，舞臺(tái)的早期支持度ST2都得到了提高。不同位置的混響室R1（離舞臺(tái)遠(yuǎn)）和R2（離舞臺(tái)近），對(duì)舞臺(tái)的早期支10) 同樣面積的吸聲材料布置在舞臺(tái)周邊（離聲源較近）的混響室作用要明顯一些。

（10）在混響時(shí)間基本一致的條件下，在大混響室內(nèi)增加吸聲材料，明晰度C80明顯得到提高，但響度G和包圍感LEV減小了。分析原因主要是吸聲材料吸收了部分后期聲能，降低了后期聲能的總能量所致。相對(duì)于無耦合的主廳，在耦合空間內(nèi)布置吸聲材料可以達(dá)到既提高混響感又提高明晰度的目的。如果某種音樂演出（交響樂中穿插語言對(duì)白，如某作曲家或指揮家生平的交響樂演出）既需要高混響感也要保持高明晰度的話，在耦合空間內(nèi)布置吸聲材料是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

隨著R1和R2交界面S12的開口逐漸變小，混響時(shí)間有逐漸增大的趨勢(shì)，其他聲學(xué)參量變化都很小。這也說明布置在舞臺(tái)周邊（離聲源較近）的混響室作用要明顯一些。

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室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)--五種可變混響技術(shù)聲學(xué)參量的變化規(guī)律

室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)—聲學(xué)方法與光學(xué)方法的比較

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