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出版者:McGraw-Hill/TAB Electronics

作者:F. Alton Everest

出品人:

页数:528

译者:

出版时间:2009-06-22

价格:USD 39.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780071603324

丛书系列:

图书标签:

Physics
Acoustics
Acoustics
Sound
Noise Control
Vibration
Audio Engineering
Architectural Acoustics
Environmental Acoustics
Signal Processing
Physics
Engineering

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具体描述

Practical Instruction on the Art and Science of Acoustic Design and Architecture Build your own acoustic environments such as recording studios, control rooms, and home listening rooms with expert insights from two engineering professionals. Fully expanded to cover the latest methods and software tools, Master Handbook of Acoustics, Fifth Edition presents clear explanations of acoustic phenomena and provides a hands-on approach to room design. Learn how to perform acoustic measurements, choose room dimensions, assign speaker placement, analyze response curves, and design and install sound absorbers and diffusers. You will also find details on how to fine-tune room reverberation, minimize external noise, and apply psychoacoustic concepts. Master Handbook of Acoustics, Fifth Edition explains how to: Determine how sound propagates in open and enclosed spaces Measure sound-pressure levels and work with decibels Analyze the characteristics of room modal resonances Treat rooms for optimal early reflections, reverberation, and diffusion Minimize acoustic distortion, comb-filter effects, and HVAC interference Construct high-quality stereo and surround-sound listening rooms Design personal and professional recording studios and control rooms Understand the acoustics of auditoriums and concert halls Optimize room designs using measurement, modeling, and auralization software

声学工程实用指南在当今高度互联且日益重视音频体验的时代，对声学原理及其工程应用的深刻理解变得至关重要。无论是设计一个能够提供沉浸式音乐体验的音乐厅，还是优化工业生产过程中的噪音控制，抑或是确保高效的通信系统，声学工程都扮演着不可或缺的角色。本书旨在为寻求系统性掌握声学科学及其在实际工程领域应用的读者提供一本全面而实用的指南。本书的核心目标是搭建理论与实践之间的桥梁。我们深知，脱离实际工程挑战的纯粹理论往往显得空泛，而缺乏坚实理论基础的工程实践则可能效率低下甚至适得其反。因此，本书在介绍基础声学概念的同时，始终紧密结合工程应用场景，力求使读者在学习理论知识时，能够清晰地感知其在解决现实问题中的价值和方法。第一部分：声学基础原理本部分将为读者打下坚实的声学理论基础。我们将从声音的本质出发，深入探讨声音的产生、传播和接收机制。声音的产生与传播：声源的分类与特性：介绍不同类型的声源，如振动体（弦、膜、柱）、气流声源（喷流、哨声）、以及电声换能器等。分析声源的频率、振幅、波形等关键参数如何影响声音的特性。声波的形成与描述：讲解声波作为一种机械波，如何在介质（如空气、水、固体）中传播。详细阐述波的纵向和横向特性，以及声压、质点速度、粒子位移等基本物理量。声速与介质影响：探讨声速与介质的温度、密度、弹性模量等参数的关系。分析不同介质对声音传播速度和衰减的影响。驻波与反射：引入驻波的概念，解释其在封闭空间中的形成，以及如何影响空间内的声场分布。深入研究声波在不同界面上的反射现象，包括全反射、部分反射以及反射系数的计算。衍射与散射：讲解声波绕过障碍物或通过狭缝传播的衍射现象，以及声波遇到不规则表面或物体时产生的散射效应。分析这些现象如何影响声音的传播路径和能量分布。吸收与衰减：阐述声波在传播过程中因介质吸收、界面吸收以及散射等因素导致的能量损失，即声衰减。介绍吸收系数的概念，并分析不同材料的吸声特性。声音的感知与度量：人耳的听觉机制：简要介绍人耳的结构及其工作原理，包括外耳、中耳、内耳在接收和处理声音信息中的作用。响度与音高：解释人耳对声音强度的感知（响度）与声压级（SPL）的关系，以及人耳对频率的感知（音高）与声波频率的关系。引入等响曲线的概念，说明人耳在不同频率下的灵敏度差异。声压级（SPL）：详细介绍声压级的定义、计算方法及其单位（分贝 dB）。讲解参考声压值，并说明其在量化声音强度中的重要性。频率与音调：阐述频率的定义及其单位（赫兹 Hz），以及频率如何决定音调的高低。介绍人耳可听频率范围。其他听觉感知：简要介绍音色、声音定位等更复杂的听觉感知现象，并解释其背后的声学原理。第二部分：空间声学设计与应用本部分将聚焦于空间声学设计，即如何通过对声学环境的规划和改造，以满足特定的声音传播和感知需求。室内声学设计原理：混响时间（RT60）：详细介绍混响时间的定义、测量方法及其对室内声音清晰度和丰满度的影响。讲解 Sabine 公式和 Eyring 公式等计算混响时间的常用模型。吸声与隔声材料：深入分析不同类型吸声材料（如多孔吸声材料、共振吸声体）的吸声原理、吸声系数及其在不同频率下的表现。介绍隔声材料的隔声原理，如质量定律、阻尼等，以及如何通过多层复合结构提高隔声性能。扩散与聚焦：讲解声波扩散的原理，以及如何通过使用扩散体（如声学散射板）来均匀室内声场，避免声聚焦和声影区。室内声学设计的考量因素：结合不同类型的室内空间（如音乐厅、会议室、录音室、教室、家庭影院），分析其各自独特的声学设计目标和挑战。例如，音乐厅需要长混响时间和丰满的音色，而录音室则要求低混响时间和高信噪比。音乐厅与剧院声学：理想的音乐厅声学特性：探讨音乐厅声学设计的关键要素，包括混响时间、早期反射声、均匀性、清晰度、丰满度等。分析不同音乐类型（如交响乐、室内乐、歌剧）对声学特性的不同要求。厅堂的形状与体积：研究厅堂的几何形状、体积大小以及观众席的布局如何影响声场分布和混响特性。舞台声学：关注舞台区域的声学设计，包括舞台反射板、乐池设计等，以优化演奏者和观众的听音体验。声学模拟与测试：介绍使用声学测量仪器（如声级计、混响时间测试仪、传递函数分析仪）进行现场测试，以及使用计算机软件进行声学模拟和预测的方法。建筑声学其他应用：办公室与开放式办公空间：分析开放式办公空间中的噪音问题（如语音干扰），并提出相应的声学解决方案，如吸声天花板、隔音屏风、声学隔断等。住宅建筑声学：探讨住宅建筑中的隔声与吸声需求，包括墙体、楼板、门窗的隔声设计，以及室内空间的吸声处理，以提高居住舒适度。工业与交通噪声控制：介绍工业生产设备、交通工具（如汽车、飞机、火车）产生的噪声及其对环境的影响，并探讨相应的噪声控制策略，如隔声罩、消声器、吸声衬垫等。第三部分：电声学与信号处理本部分将深入探讨电声学器件的设计与应用，以及声信号处理技术在音频系统中的作用。换能器：麦克风：介绍不同类型麦克风的工作原理，如动圈式、电容式、驻极体式、压电式等。分析其指向性、频率响应、灵敏度等关键参数，以及在不同录音和拾音场景下的选择。扬声器：讲解扬声器（如动圈式、静电式、压电式）的声电转换原理。深入分析扬声器的设计参数，如口径、阻抗、功率、频率响应、失真等，以及如何根据听音环境和需求进行选择和配置。传声器与听筒：介绍在通信设备（如电话、对讲机）中使用的传声器和听筒，以及它们的声学要求。音频系统设计：功放与信号链：讲解音频信号从输入到输出的完整信号链，包括前置放大器、功率放大器、信号分配和路由等。电子滤波与均衡：介绍电子滤波器的原理及其在音频系统中的应用，如高通、低通、带通滤波器。详细阐述均衡器（EQ）的作用，如何通过调整不同频率的增益来修正声音的频率响应，以达到最佳听感。混响与延迟效果：讲解数字混响和延迟效果的原理，以及如何通过这些效果为声音增加空间感和艺术表现力。数字信号处理（DSP）在声学中的应用：采样与量化：介绍数字音频信号的采样和量化过程，以及采样率和位深对音频质量的影响。数字滤波与均衡：讲解数字滤波器的实现方式，以及数字均衡器在音频处理中的灵活性和精确性。噪声抑制与语音增强：介绍使用 DSP 技术进行噪声消除、回声消除以及语音信号的增强和去噪。空间音频技术：探讨如 Dolby Atmos、DTS:X 等三维沉浸式音频技术的声学原理和实现方式。第四部分：噪声控制与环境声学本部分将侧重于如何识别、评估和控制噪声，以改善人类生活和工作环境的声学质量。噪声的测量与评估：噪声测量仪器：介绍声级计、频谱分析仪、积分平均声级计等噪声测量设备的使用方法和注意事项。噪声评价指标：讲解多种噪声评价指标，如等效连续声级（Leq）、百分位声级（Ln）、噪声评价数（NR）、噪声 rating number（NRN）等，并阐述它们在不同场景下的适用性。噪声源识别与分析：介绍如何通过现场测量和频谱分析来识别和定位噪声源，以及分析噪声的频率成分和特性。噪声控制技术：声源控制：探讨从噪声源本身入手进行降噪的策略，如改进机械设计、使用低噪声材料、优化工艺流程等。传播路径控制：重点介绍通过隔声、吸声、阻尼等手段来阻断或削弱噪声在传播路径上的能量。详细讲解隔声屏障、隔声罩、消声器等工程措施的设计原则和应用。接收点控制：介绍在噪声接收点采取防护措施，如佩戴个人听力防护装备。环境声学规划：城市声环境规划：探讨城市噪声污染的来源、影响和控制策略，包括交通噪声、工业噪声、生活噪声等。介绍城市声环境功能区划和噪声标准。声景（Soundscape）概念：引入声景的概念，即人类对特定环境声音的感知和体验，并探讨如何通过声学设计来塑造宜人的声景。建筑声学与城市声学相结合：分析建筑物的声学设计如何与城市整体声环境规划相互影响。第五部分：高级主题与前沿发展本部分将触及更深入的声学理论，并展望声学工程领域的最新发展和未来趋势。非线性声学：介绍在高强度声场中出现的非线性现象，如谐波产生、声波自聚焦等，及其在特定应用中的潜力。超声学与次声学：探讨超声波（频率高于人耳听觉上限）和次声波（频率低于人耳听觉下限）的产生、传播特性及其在医学、工业、军事等领域的应用。计算声学：深入介绍使用数值方法（如有限元法FEM、边界元法BEM）进行复杂声学问题的模拟与分析，为工程设计提供更精确的预测工具。人工智能与机器学习在声学中的应用：探讨如何利用 AI 和 ML 技术在声学信号处理、噪声控制、声学材料设计、以及声音识别与分类等领域实现突破。主动噪声控制（ANC）：详细讲解主动噪声控制的原理，即利用反相声波来抵消噪声，并介绍其在航空、汽车、耳机等领域的应用。本书在编写过程中，力求语言的严谨性与易读性并存。理论推导清晰，公式运用准确，并辅以大量的图表和实例，以便读者能够更直观地理解抽象的声学概念。我们相信，通过对本书内容的学习和实践，读者将能够建立起扎实的声学工程知识体系，并将其有效地应用于解决实际工程问题，为创造更美好的声学环境贡献力量。