计算混响时间的意义_混响时间的测量方法和步骤
混响时间的测量方法和步骤
2016/2/24 11:05:48 来源:艾维音响网
[提要]音响系统是由建筑声学及电声学结合的产物,如果建筑声学没有处理好,再好的电声设备也出不了好的声音效果。
艾维音响网 音响系统是由建筑声学及电声学结合的产物,如果建筑声学没有处理好,再好的电声设备也出不了好的声音效果。
混响时间的衡量任何一个声学厅堂的一个重要指标,RT60混响时间的定义是:声音达到稳态后,突然停止,声音衰减60dB所需的时间即为混响时间,这个参量的重要意义是:RT60混响时间与房间的体积V成正比,与室内总吸声量A成反比,它的计算式是:
其中V为体积,A=α s为总吸声量;后来Eyring发现了大房间的RT60混响时间,对上面的公式进行了修正,公式如下:
这个公式考虑了空气的吸声和温度的影响,是一个很精确的计算公式了,其中m为空气衰减系数,S为表面积,α平均吸声系数,V为体积,c为声速,声速会随温度的变化而变化,当声速为常温时取344m/s,而平均吸声α<0.2时,F2可以简化成F3式,这就是我们经常使用的公式了:
从公式来看混响时间和电声设备没关,是由厅堂的结构、装修材料等物理结构决定的,但任何一项声学指标都和它息息相关。如果混响时间太小,会使得声音很“干”,不够丰满,如果太大,会产生很大的回音,使声音模糊,无法听清楚,因此我们要在进行声学设计时就先选择好适合于厅堂的混响时间,并且提供装修材料进行设计,但什么样的混响时间才是最好的混响时间呢?可以通过查看国家标准“500Hz最佳混响时间”表和“混响时间(500Hz)推荐值”。
今天我们要讲的不是如何计算和设计混响时间,而是讲如何使用SOUNDTEST测试系统进行混响时间的测量,以及SOUNDTEST测试系统的测试准确度和精度问题,并且还提到SOUNDTEST测试系统进行测试时应该注意的问题。
问题的提出:
我们以广西玉林体育馆为例:
一:测试设备:
1、DN6000(我们购买时为90000多元);
2、对照设备:SOUNDTEST测试系统(3500元);
3、TES1350A数字声压计;
4、SonyPCG-F680K笔记本电脑及SonyPCG-SRX55TX笔记本电脑(使用笔记本自带的内置声卡进行测试,内置为YAMAHAPCIDs1xNative声卡)。
二:测试环境:
玉林体育馆多个座位点,特别是比赛场区,全部为空场测试。
三:测试目的及测试项目:
1、目的:因为玉林体育馆暂时没有进行建筑声学设计,造成RT60时间偏长、声聚焦、语言清晰度严重下降等问题,为了科学体现及量化声学数据要求,并达到国家JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》的要求和规范,对玉林体育馆进行了具体的测试。
2、测试项目:声压级测试、RT60(混响时间)测试、低频频率响应、高频频率响应、脉冲响应、ALCONS%(辅音清晰清晰度)、RaSTI(快速语言传递指数)等声学测试项目。
3、另外还有一个目的就是把9万多元的DN6000测试设备和3500元的SOUNDTEST测试设备进行精度和准确度对比,看看有多大差距。
四:测试结果现行说明:
1、我们在使用DN6000测试完后,接着使用SOUNDTEST进行测试,发现后者结果的精确度和DN6000的94%—99%的吻合。
2、测试过程中,我们还发现测试大的场馆时,SOUNDTEST的精确度非常准确,基本上吻合了DN6000,但在测试小的场合时,精确度有所下降。
五:以下是部分测试结果图形及对照数据:
说明:
从SOUNDTEST测试的上图可以看出玉林体育馆的混响时间明显超标,中频部分有的甚至达到7.8S,Wideband为7.345306S。按照中华人民共和国JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》,第二章“建筑声学设计”要求,玉林体育馆体积为60000M3,按照国家要求500Hz~1000Hz混响时间必须达到1.3s~1.6s左右,而实际测试却在7.3s左右,可想而知体院馆的建声明显不足。
说明:
我们使用DN6000只对500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz进行了具体测试,从上表可以对比看出,SOUNDTEST测试的准确度和DN6000基本上完全吻合,不过DN6000在测试数据中没法精确到小数点6位,而SOUNDTEST因为是通过电脑计算,可以精确到小数点6位的精度;从准确度来看,两者的准确度完全相同。在体育馆的混响时间测试中,便宜的SOUNDTEST反而在精度上略胜一筹。但是我个人认为,小厅堂混响时间的测量SOUNDTEST的准确度就没有DN6000高。
当时在测试时,我们一直怀疑电脑声卡的精确度和延时问题,特别是延时问题,因为电脑在处理接收过来的声源时,肯定要有处理时间,这段处理时间虽然很短暂,但是对测试混响时间这种严格要求时间精确的声学参数,短暂的延时也会造成精度及准确度的明显下降,可是为啥SOUNDTEST的测试没有出现精度下降呢?
翻看了内部资料及配套软件RTA的技术说明,原来他们处理的很高明,就是测试声源采用本身电脑相同声卡进行发声,因为是相同的声卡,因此在发声和接受处理时,两个步骤的延时是固定的(相同的电脑、相同的声卡、硬件配置相同、所有一切相同),在测量混响时间时,把两个步骤的延时进行抵消处理即可,如此简单。
在这里还要强调一个问题,就是在任何测试前,不管你是测试混响时间、频率请求或者其它声学参数时,一定要进行声压级的校准,否则你的测试是非常失败的,没有校准的话,测试精确度是无法得到保证的。校准的方法每个软件都有自己的校准方法,但操作步骤相同,就是把一个声压计放在测试话筒相同位置,再从电脑发送声源到扩声系统中,这时读出声压计的声压,并把读出的数字输入校准框中,这样就校准成功了。
说明:
上图低频的上扬是因为本身体育馆有低频噪声的存在,所以才上扬,在没有任何声源的时候,就存在的噪声。在测试频率响应时,声源发声控制在14K左右,所以PAS频率响应只显示到14K左右。可以看出在如此混响时间的体育馆均匀度能够很好的控制在10dB左右,电声设备那是很不简单的。
SOUNDTEST混响时间测试方法
首选打开配套光盘,找到“SOUNDTEST测试系统配套软件—sound technology—Rtal32v15”目录,分别运行“SpectraRTA1.32v15和SpectraRTA1.32自动注册软件”,这样就能安装注册了。
测试前,把SOUNDTEST测试系统连接好:SOUNDTEST的莲花输出连接到声卡的输入(最好是line,如果没有只好是mic了),声卡的输出连接到扩声系统的调音台上,SOUNDTEST的测试话筒放置到测试点并连接到APA的任何1路mic输入。运行spectraRTA,出现下面的窗口,先进行声压级的校准。操作如下:点击“calibrate”按钮,出现校验窗口,再点击“Run calibrate Procedure”开始校验。
点击“Run calibrate Procedure”后,会出现下面的窗口,软件告诉我们要进行5步的操作,实际上我们已经操作了第一步,你要操作的只是2~5步了。这时你要叫你的助手拿一个声压计放置在和SOUNDTEST测试话筒相同的地方,然后再从你的电脑发送一个粉红噪声测试信号,软件建议你使用1000Hz的单频信号,比如1000Hz的纯音进行测试(操作要点:点击“calibrate”按钮右边的“Generator”->“1KTone”即可),当然你还必须调整你的扩声系统运行在正常状态,输入到调音台的测试信号不能出现削波,大部分设备调整在0dB左右等等。这时叫你的助手把测试到的声压级告诉你,输入到校验框,我的是65dB,输入65即可,接着按下“start”进行下步。
接着按下“Start”后,出现校准成功窗口,窗口中提示你最大声压级是多少,噪声多少等等,并给出警告,如果调节了整个链路的任何输入、输出增益,必须重新进行校验。
按下“确认”后,会出现保存窗口,以后如果你的音量没有重新调节过的话,就可以不用再校准了,可以直接使用这个文件进行校准。
校准成功后,按下“Reverb”出现测量混响时间窗口后,按下“Start”键,这时你会听到当的一声,电脑开始发送测试信号,同时软件开始进行计算了。通过一段时间的计算,马上会显示出测试好的混响时间,而且测试的精度和准确度极高。
测试好的图形如果要保存的话,可以按鼠标右键,进行拷贝,然后粘贴到“画图”里面即可。
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