音乐厅音质客观评价标准.docVIP

声反射.吸收和混响时间 1.自相关函数、互相关函数及维纳定理　　这里给出相关性分析中的一些最基本的内容，作为音乐厅音质物理分析的准备。　　由于声压振动信号?（t）不一定是平方可积的（比如一个无限持续的纯音和声压信号），因此这里不把它当作有限能量信号，而是将它看作有限功率信号。记：于是，对任一有限的T，?T（t）的傅里叶变换存在并记为FT（ω），?逆变换给出这里，如果?（t）象通常那样为实函数，则有 上标“*”表示复数共轭。定义信号?（t）的功率谱密度p??（ω）和自相关函数? ??（て）如下：　　这里て是延迟时间，记号……表示括号中的量对时间t进行平均（准确地说是在有限时间间隔内进行平均，再令这间隔趋于无穷取极限）。因此? ??（て）是时间相差て的?（t）函数值自射之间相关的度量。? ??（0）的一般特性是???（0）达最大值，而当て≠0时? ??（て）尽管有振荡，但随|て|增大，总趋势（队?（t）为简谐振动外）将趋于零。　 对于两个有限功率信号?（t），g（t），它们的功率互谱密度p?g（ω）和互相关函数? ?g（て）由下面表达式定义??显然，这两个定义式分别是上面两个定义式的推广。按照??g（て）的定义，可得?　　定性地说，g的互相关函数是两个函数间能否存在着某种相关的度量。毫无关联的两个函数?（t），g（t），对所有て值均有? ?g（て）=0，如果?，g都和某些物理量有连带关系，或它们之间存在直接的因果关系，则对某些て值或全部て值来说，? fg（て）不为零。和自相关函数不同，互相关函数在て=0处不一定为极大值，而且：即使f，g均为实函数时，??g（て）也不一定为偶函数。另外，容易证明，存在以下不等式|??g(て)|2≤???(0)·?gg(0)??????????????????????????????????????????????????????? (7-10)|??g(て)|≤1/2[???(0)+?qq(0)]?????????????????????????????????????????????? (7-11)此处的（7-11）式只当f，g均为实函数时成立。　　维也纳定理通常有两种表达，分别针对有限能量信号和有限功率信号。对有限功率信号，维纳定理表述为：有限功率信号?（t）的自相关函数????（て）的傅里叶变换等于该信号的功率谱密度??ff（て）。?　　而两个有限功率信号f（t），g（t）的互相关函数??fg（て）的傅里叶变换等于这两个信号的功率互谱密度??fg（て）?　　上面的维纳定理，其要点是相关函数和谱密度函数是傅里叶变换对。由于涉及的信号不是能量有限而是功率有限，所以相关函数和谱函数都要对时间平均，也即如前所述，对有限时间间隔取平均后再令该时间间隔趋于无穷取其极限。2、音质评价的四个客观物理参量　　音乐厅音质的任何评价方法最终都离不开人耳的审听，审听结果所产生的主观感觉已在前面叙述过了。这里力求将来源于主观感觉的音乐厅音质评价标准建立在客观的、定量的物理分配年的基础上，从这个角度来说，一个声场的音质不外于到达两耳的声信号的时间和空间物理参量有关。理论分板和实验表时，音乐厅声场的音质可以归结为下面四个物理参量。它们既能决定声场音质的基本特征，又彼此独立，可以作为音乐厅设计最佳化所需参照的客观评价标准。1）响度　　包括直接声响度和混响声响度。由于人耳感觉到的响度和A计权（考虑到听觉系统对不同频率声音的灵敏度不同所做的校正）的声压水平有很好的相关性，因此在实践中也常常用A声级，或直接就用声级作为评价标准。这个客观的物理的标准等价于声压信号的自相关函数??pp（て）在て=0时的数值。?　　这个标准只涉及单耳信号随时间的变化，属于单耳（时间）评价标准。显然，响度标准不仅是主观感觉参量的基础，也是下述三外客观物理标准的基础。初始时间延迟间隙　　也称早期反射时间延迟。这是又一个客观的物理的评价标准，也是另一个单耳（时间）评价标准。　　实验发现，和亲切感亲密相关的最佳的初始时间延迟间隙等于声源声压自相关函数的包络幅度从初始极大值?pp（0）降至0.1A的时间间隔てp。|?pp(てp)|包络=0.1A????????????????????????????????????????? (7-15)　　这里， 为等效的总反射幅度，Ai是第i次反射声的声压幅度。A的主要贡献来自第一次反射声A1。注意，由JenSen不等式知3）混响时间　　全称是早期反射后的后期混响时间，或简称为后期混响时间。这是第三个客观的物理的评价标准，也是第三个半日耳（时间）评价标准。　　实验发现，音乐种类不同，所需的音乐厅的最佳混响时间T也不同，这是由于，不同种类的音乐,它们自相关函数的有效持续时间てe不同，てe是声源信号的归一化自相关函数（