一、自由声场与室内声场
(一)自由声场中声音的传播
所谓自由声场，即在声波传播的空间中无反射面，声源在该声场中发声，在声场中的任一点只有直达声，无反射声。
由平方反比定律，可知点声源在无反射的自由场中辐射声波时，声场中任一点的声压级可由式(3-13)计算：
式中Lp——空间某点的声压级，dB;
Lw——声源的声功率级，dB;
r——声源与受声点的距离，m。
由(3—13)式可知，自由场中，受声点与点声源的距离增加一倍，声压级衰减6dB。例如，在无反射的自由场中，若距离点声源lm处的声压级为80dB，则距声源2m处的声压级应为74dB，距声源4m处的声压级则为68dB。
线声源辐射柱面波，波阵面为圆柱面，其在自由场中的衰减规律可由式(3—14)来计算：
式中各符号的意义与(3—13)式相同。由(3—14)式可知，自由场中，受声点与线声源的距离增加一倍，声压级衰减3dB。
对于面声源，由于其传播过程中波阵面保持不变，所以声强无衰减。
(二)室内声场的特点
声音在封闭空间中传播所形成的声场比自由声场要复杂得多。声波在传播过程中要经历界面的反射、吸收与透射。声场中除了声源的直达声外，还有一系列来自各个方向的反射声。反射声到达的时间、强度和方向是决定室内音质好坏的重要因素，声能密度的空间分布不再符合平方反比定律;此外，由于房间的共振，引起室内某些频率的声音被加强或减弱;房间的形状和界面材料的声学特性对室内声场有很大的影响。
二、用几何声学与统计声学分析室内声学问题
几何声学的方法是忽略声音的波动性质，不考虑干涉和衍射现象，把声源向外辐射的声能量以声线代替。声线表示声音的传播方向和路径。声线在遇到界面或障碍物时，部分能量被吸收，同时产生反射声。
(一)扩散声场
满足下述两个条件的声场称为扩散声场：
(1)声能密度在室内均匀分布，即在室内各点上，其声能密度处处相等;
(2)在室内任一点上，来自各个方向的声强相同。
完全满足上述条件的理想扩散声场是不存在的，在用统计理论分析室内声学问题时，常把室内声场近似作为扩散声场来考虑。
建筑声学领域中，有一专业实验室，称为混响室，它是模拟扩散声场的实验室。多用于材料或构造吸声系数的测定、产品及设备声功率级的测定、声源声学特性的分析与测量等。
(二)混响与混响时间
混响是指声源停止发声后，在声场中还存在着的来自各个界面的反射声所形成的声音“残留”现象。该“残留”的声音衰变的快慢，用混响时间来量度。
室内声场达到稳态后，声源突然停止发声，声压级衰变60dB(即声能衰变到初始值的(10-6)所经历的时间，称为混响时间，符号为RT，单位为秒(s)。混响时间是评价室内音质的重要客观声学参量。
(三)赛宾混响时间计算公式
赛宾混响时间计算公式为：
式中V——房间体积，m3;
A——室内的总吸声量，m2。
式中S——室内总表面积，m2;
——室内平均吸声系数。
式中α1,α2,…αn——室内不同材料的吸声系数;
S1,S2,…Sn——室内各种材料的表面积，m2。
(四)伊林混响时间计算公式
式中各符号的意义与赛宾混响时间公式相同。
赛宾公式和伊林公式都只考虑了室内表面的吸声作用。对于频率较高的声音(2000Hz以上)，室内空间较大时，空气也将有很大的吸声作用。考虑空气的吸声作用的伊林——努特生混响时间计算公式为：
式中4m——空气的吸声系数，由湿度和温度决定。
在室内表面平均吸声系数较小(≤0.2)时，用赛宾公式与用伊林公式可以得到相近的结果。在室内表面平均吸声系数较大(>0.2)时，伊林公式比赛宾公式计算混响时间更准确。
(五)室内稳态声压级
声源在室内发声后，声场中的能量逐渐增加，当声源向室内辐射的能量与房间界面所吸收的能量相等时，室内声场达到稳定状态，这一般需要1～2s的时间。室内稳态声压级可由式(3-20)计算：
式中Lw——声源的声功率级，dB;
Q——指向性因数，与声源的位置有关，见表3-2;
r——声源与受声点间的距离，m;
R——房间常数，，m2，是表示房间吸声强弱的物理量。
(六)混响半径
直达声能密度与混响声能密度相等处距离声源的距离称为混响半径，也称临界半径。由，有：
式中ro——混响半径。
在混响半径之内，受声点的声能主要是直达声的贡献，直达声的作用大于混响声;在混响半径之外，受声点的声能主要是混响声的贡献。
在室内吸声降噪时，仅当受声点在混响半径之外，才会有明显的降噪效果。
三、用波动声学处理室内声学问题
用波动声学处理室内声学问题，即是从声波波动的物理本质出发，求解满足一定边界条件的声波动方程。这里仅限于讨论驻波及房间共振现象。
(一)驻波
驻波是驻定的声压起伏，由两列在相反方向上传播的同频率的声波相互叠加而形成，波腹和波节的位置固定。
(二)两个平行墙面间产生驻波的条件
两个平行墙面之间维持驻波状态的条件为：
式中f——共振频率，Hz;
L——两平行墙面间的距离，m
c——声速，m/s2
n——不为零的正整数，1，2，3，…，∞，每一个数对应一个振动方式。
(三)矩形房间的声共振
1.矩形房间的共振频率
在矩形房间的三对平行表面间也可产生共振，称为轴向共振。除了三个方向的轴向共振外，声波还可在两维空间内出现驻波，称为切向共振，此外，还会出现斜向共振。矩形房间的共振频率为：
式中Lx，Ly，Lz——分别为房间的长、宽、高，m;
nx，ny，nz——零或任意正整数，不同时为零。
选择任一组nx、ny、nz不同时为零的非负整数，即对应一种振动方式。从上式可以看出，房间尺寸的选择，对共振频率有很大影响。
2.共振频率的简并
某些振动方式的共振频率相同时，就会出现共振频率的重叠现象，称为共振频率的简并。
在出现简并的共振频率上，那些与共振频率相当的声音会被加强，造成频率畸变，使人们感到声音失真，产生声染色。同时，这种简并现象还将导致某些频率的声音能量，特别是低频声，在空间分布上的不均匀。
为了克服简并现象，使声音分布均匀，可采取以下措施：
(1)选择合适的房间尺寸、比例和形状。房间长、宽、高的比值选择为无理数时，可有效地避免共振频率的简并。在这方面，正方体的房间是最不利的。
(2)将房间的墙面或顶棚做成不规则形状，在墙面或顶棚上布置声扩散构件，或不规则地布置吸声材料，可在一定程度上克服共振频率的简并现象。