混响时间和测量方法简介.docVIP

混响时间及测量方法简介 ? 一、引言 混响时间不仅在音质评价方面，而且在材料声学性能的测试、噪声控制等许多领域都是最基本的参数，一直是被公认的、具有明确概念的、与主观感受良好相关的客观参数。适度的混响，可以明显的改善声音质量，改变音乐的音色和风格。我们已经知道，室内的声波遇到四周墙面以及地面和顶棚会产生反射，而这种反射过程是往复多次的。如果这些反射声在直达声到达听者50ms后仍多次反射而继续存在，直到一段时间后才衰减消失，听起来有一种余音不绝的感觉。这种过程与现象称为混响，即交混回响之意。声学家赛宾通过研究后提出：当声源停止发声后，残余的声能在室内往复反射，经吸收衰减，其声能密度下降为原来值的百万分之一所需要的时间，或者说，室内声能密度衰减60dB所需要的时间称为混响时间，其计算公式如下： ????????????????????????????????????????????????????????????????????? （1） 式中，T为混响时间，单位为秒； ??????V为房间容积，单位为立方米； ?????? 是房间内所有表面材料的平均吸声系数； ??????S是室内总表面积，单位是平方米； 从上面公式可见，当一座厅堂容积V 已经确定时，通过选取不同吸声系数的内表面材料，可以控制房间的总吸声量，进而控制房间的混响时间。 二、混响时间测量方法及相关测试仪器综述 混响时间的测量方法主要有稳态噪声切断法、脉冲响应积分法，最近不少仪器还可以使用MLS最大长度序列数法测量脉冲响应。 1、? 稳态噪声切断法 稳态噪声切断法是最常见的，使用起来也最方便，它先在房间内用声源建立一个稳定的声场，然后使声源突然停止发声，用传声器监视室内声压级的衰变，同时记录衰变曲线，最后从衰变曲线计算声压级下降60dB的时间而测得混响时间。但这种方法有一个缺点就是声衰变严重地受到无规过程中不可避免的瞬时起伏的影响，所以对相同的声源和传声器点必须测量多次进行平均。其测量原理图如图1所示，图1? 稳态噪声切断法测量混响时间原理图 稳态噪声切断法测量混响时间测得的响应和声压级衰变曲线如图2、图3所示： ? 图2? 使用稳态噪声切断法在混响室中测得的响应 ? 图3? 稳态噪声切断法测量混响时间得到的声压级衰变曲线 使用切断噪声法测量混响时间的有BK 2260D（配7204软件）、BK 4417/4418型建筑声学分析仪、杭州爱华AWA6290A、嘉兴红声HS5660X、北京恒智的RT1、Norsonic的RTA 840（配Ctrl-SIC与 Nor-SIC软件），法国的01dB等。它们的工作原理都是计算－5dB和－35dB两个电平之间的时间，然后推算出混响时间。 ? 2、? 脉冲响应积分法 德国哥廷根大学的声学家M.R.Schroeder在1965年提出了测量混响时间的脉冲积分法，脉冲积分法是对常规测量方法的巨大改进。这一方法是基于下面的公式： ???????????????????????????????????????????????????????? （2） 式中： —稳态噪声的声压衰减函数； N－谱密度； r (x)—被测房间的脉冲响应。 它表明，在同样的声场条件下，连续稳态的白噪声停止后，声场的声能密度衰减的群体平均 ，和一次脉冲响应r (x)的平分从t到无穷的积分相等。群体平均要求对噪声衰减测量多次；而脉冲响应只要测一次，这是脉冲积分法的一大优点。用它测量混响时间得到的曲线比较平滑，波动小，不但能很精确得出混响时间，还能算出EDT等声学参数。 脉冲响应积分法测量混响时间测得的响应和声压级衰变曲线如图4、图5所示： ????????????????????????????图4? 混响室内测得的脉冲响应 图5? 脉冲响应积分法测量混响时间得到的声压级衰变曲线 ? 使用脉冲响应积分法测量混响时间的有BK 2260G（配7207软件）、法国01dB、北京恒智RT1、Norsonic N 118等。在测量中，如果无法激发足够的能量，脉冲响应积分法是一个不错的选择。表1列出4种常用简单的脉冲信号源的各种特性： 表1 名??? 称 气球 信号枪 爆竹 电火化 发声机理 爆炸 爆炸 爆竹声 高压放电 功率 中等 中等 较大 中等 频响 较宽 中高频声 中高频声 高频声 ?? 3、? MLS最大长度序列数法测量脉冲响应 上面我们提到用Schroeder提出的脉冲积分法获得的衰变曲线的无规性大大减少，相当于多次常规测量的平均。若采用具有随机性、自相关近似为δ函数、长度为N的周期序列信号作声源，可以很简便地求出系统的脉冲响应，并可抑制背景噪声的影响，在低信噪比的情况下测量混响时间。此时，系统脉冲响应等于输入输出互相关： ?????????????????