當(dāng)聲波的頻率較高，即聲波的波長小于房間中反射面的尺度時，可以用幾何光學(xué)中光線的概念把聲波的傳播看作沿聲線傳播的聲能，而忽略聲波的波動性能，這是幾何聲學(xué)的方法。幾何聲學(xué)的方法在研究房間內(nèi)各個反射面的作用時是非常有效的，還可以檢查房間內(nèi)是否有聲聚焦現(xiàn)象。幾何聲學(xué)方法使用的條件是反射面或障礙物的尺寸要遠(yuǎn)大于聲波的波長。這時聲波才能按照反射角等于入射角的幾何光學(xué)反射定律反射。

圖1 室內(nèi)聲音的傳播

圖1 所示為一個矩形房間的橫剖面，當(dāng)聲源在S 處發(fā)聲時，房間內(nèi)聽聲者R 首先聽到的是由聲源直接傳來的聲音，即直達(dá)聲SR，然后依次聽到由聲源經(jīng)一面墻反射到達(dá)的一次反射聲SAR、SBR，經(jīng)過兩面墻反射后到達(dá)的二次反射聲SCDR，經(jīng)三面墻反射后到達(dá)聽聲人的三次反射聲……直至多次反射聲。由于房間各表面對聲音反射時還要吸收一部分聲能，因此，反射聲隨反射次數(shù)的增多，強(qiáng)度將逐漸減弱。此外，反射聲到達(dá)人耳處的路程要長于直達(dá)聲，因而反射聲到達(dá)聽聲人處的時間要滯后于直達(dá)聲，反射次數(shù)越多的聲音，滯后的時間也就越長。圖2給出的是廣東會館實(shí)測得到的房間脈沖響應(yīng)波形圖，從圖中可以看出經(jīng)過墻面多次反射接收到的信號的強(qiáng)度減弱。

圖2 廣東會館實(shí)測脈沖響應(yīng)波形圖面

按照反射面的不同分類，常見的反射的類型主要有：平面反射、凹面反射和凸面反射。平面反射如圖 3（a） 所示，聲源S 發(fā)出若干條聲線入射到反射界面上，對這些不同入射點(diǎn)反射聲線，可在界面后面向后延長這些聲線，它們將聚集在一點(diǎn)，即聲像點(diǎn)。聲像點(diǎn)S位于聲源S至界面垂線上，并且距界面的距離與聲源至界面的距離相等。對于房間內(nèi)的觀察者來說，聲源在界面上所有反射都好像是來源于這個聲像點(diǎn)S。 S也稱作虛聲源。凹面反射以及凸面反射示意圖如圖 3（b）和圖3 （c）所示。可以看出凸面對入射聲波有明顯的散射作用，在音質(zhì)設(shè)計中，正確地使用凸曲面，將有助于聲場的擴(kuò)散均勻。

圖3 反射類型

而凹反射的特點(diǎn)是使聲音會聚于某一區(qū)域或出現(xiàn)聲聚焦點(diǎn)，從而造成聲場分布的不均勻，在音質(zhì)設(shè)計中應(yīng)注意防止。

需要注意的是，對于低頻聲（63 Hz～125 Hz） ，波長為5.4 m～2.7 m。在一個各個表面尺寸均小于聲波波長的小房間內(nèi)，幾何反射定律將不適用。此外，當(dāng)聲波在大房間內(nèi)遇到小尺度的障礙物，或尺寸較小的反射板時，將產(chǎn)生彎曲，即形成明顯的聲衍射，但不會造成明顯的擴(kuò)散反射。對于中頻聲（500Hz ～1000Hz） ，波長范圍68cm～34cm，當(dāng)遇到大的天花板和墻壁時，仍然遵循幾何定律。但遇到與聲波波長相近的構(gòu)件和裝修處理時，則要形成擴(kuò)散反射。對于高頻聲（2000 Hz～8000Hz） ，波長范圍17cm～4cm ，這時大部分室內(nèi)構(gòu)件將會形成明顯的聲影。此外， 一般的天花板與墻面仍會遵循幾何反射定律。

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