室内声场与音质精.ppt

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1、室内声场与音质第1页，本讲稿共24页学习目标学习目标了解室内声的组成，室内声能密度的建立和衰减过程了解室内声的组成，室内声能密度的建立和衰减过程了解室内声场的基本特征；了解室内声场的基本特征；了解混响时间对音质的影响；了解混响时间对音质的影响；掌握室内混响时间的计算方法、不同音室对混响的要求；掌握室内混响时间的计算方法、不同音室对混响的要求；熟悉房间常熟、混响半径、声源指向因子对扬声器布局熟悉房间常熟、混响半径、声源指向因子对扬声器布局的指导意义；的指导意义；知道室内音质的评价标准；知道室内音质的评价标准；了解房间大小与线度对室内音质的影响，以及外界噪声了解房间大小与线度对室内音质的影响，以及

2、外界噪声干扰室内声场的途径；干扰室内声场的途径；掌握改善室内音质的建筑、声学途径；掌握改善室内音质的建筑、声学途径；了解吸声与隔声的机理以及常采用的材料；了解吸声与隔声的机理以及常采用的材料；第2页，本讲稿共24页教学内容教学内容一、室内声场一、室内声场二、室内音质评价二、室内音质评价三、室内音质的改善三、室内音质的改善四、吸收与隔声材料的结构与机理四、吸收与隔声材料的结构与机理第3页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场1、室内声的组成、室内声的组成直达声直达声室内听音者最先听到室内听音者最先听到第一反射声第一反射声从最接近的反射面（地板、墙壁、从最接近的反射面（地板、墙壁、天花板等反射过

3、来的声音）天花板等反射过来的声音）第二反射声、第三反射声第二反射声、第三反射声众多反射面、众多反射次数的众多反射声叠加众多反射面、众多反射次数的众多反射声叠加（声压（声压P1）（声压（声压P2）P2P1（声程差（声程差S1）（声程差（声程差S2）S1 S2第一反射声迟于直达声到达受音点第一反射声迟于直达声到达受音点&第4页，本讲稿共24页 一般来说，当声音延时大于一般来说，当声音延时大于50ms时，人耳可以感时，人耳可以感觉出来。而对于后期众多叠加的反射声人耳无法区分。觉出来。而对于后期众多叠加的反射声人耳无法区分。因此，受音点用仪器接收到的声音由因此，受音点用仪器接收到的声音由直达声、前期反

4、射声、直达声、前期反射声、后期混响声后期混响声构成。构成。脉冲声的时间序列图脉冲声的时间序列图第一反射声第一反射声直达声直达声前期反射声前期反射声混响声混响声第5页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场2、室内声场的基本特征、室内声场的基本特征如果室内声源辐射的连续稳定声波，室内各受音如果室内声源辐射的连续稳定声波，室内各受音点接受到的声压值也是稳定的，声压随声源距衰点接受到的声压值也是稳定的，声压随声源距衰减没有室外明显。减没有室外明显。由于室的周边对声的反射作用，室内声源停止发由于室的周边对声的反射作用，室内声源停止发声后，室内声并不立即停止，而是继续持续以段声后，室内声并不立即停止，而

5、是继续持续以段时间，这种声的残响现象通常称之为混响。时间，这种声的残响现象通常称之为混响。由于室形状的复杂性，声波在室内传播时，还会由于室形状的复杂性，声波在室内传播时，还会产生回声、聚焦、蛙鸣以及声染色等特异声现象。产生回声、聚焦、蛙鸣以及声染色等特异声现象。第6页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场3、室内声场的建立、稳定和衰减、室内声场的建立、稳定和衰减一个连续发声的声源在室内开始一个连续发声的声源在室内开始发声时发声时,稳定声场并不立刻建立，稳定声场并不立刻建立，是随时间逐步增长而达到稳定是随时间逐步增长而达到稳定状态。状态。声源停止发声后，声场也不会立声源停止发声后，声场也不会立

6、刻消失，而有一随时间逐渐衰减刻消失，而有一随时间逐渐衰减的过程的过程室内界面吸声量越小，声源停止室内界面吸声量越小，声源停止后的衰减过程越慢，即混响时间后的衰减过程越慢，即混响时间越长。越长。第7页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场4、混响和混响时间、混响和混响时间（1）混响的定义：）混响的定义：由于室的周边对声的反射作用，室内声源停止发声由于室的周边对声的反射作用，室内声源停止发声后，室内声并不立即停止，而是继续持续以段时间，这后，室内声并不立即停止，而是继续持续以段时间，这种声的残响现象通常称之为种声的残响现象通常称之为混响混响。第8页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场4、混响

7、和混响时间、混响和混响时间（2）混响时间的定义：）混响时间的定义：通常，我们定义通常，我们定义Lp衰减衰减60(dB)的时间为混响时间。记为的时间为混响时间。记为T60。T60（Tb-Ta）60/（Lpa-Lpb）060abt（s）T60第9页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场4、混响和混响时间、混响和混响时间（3）混响时间计算的其他公式）混响时间计算的其他公式赛宾公式赛宾公式T=KV/A 或或 T600.161V/S艾润公式艾润公式0.161VS（1）T60第10页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场4、混响和混响时间、混响和混响时间（4）混响时间的频率特性）混响时间的频率特性由于

8、室内各界材料和界面结构对不同频率声波的吸收系由于室内各界材料和界面结构对不同频率声波的吸收系数不一样，因此，对不同频率的声波，房间的混响时间数不一样，因此，对不同频率的声波，房间的混响时间也不一样。这一特性称为混响时间的频率特性，或称为也不一样。这一特性称为混响时间的频率特性，或称为T60频谱频谱.第11页，本讲稿共24页一、室内声场一、室内声场5、室内声场分布的计算、室内声场分布的计算房间常数房间常数混响半径混响半径声源指向因子声源指向因子计算时应考虑以下几个因素计算时应考虑以下几个因素:第12页，本讲稿共24页二、室内音质评价二、室内音质评价 1、室内音质设计的基本要求、室内音质设计的基本

9、要求（1）理想室内音质设计的基本要求、特点）理想室内音质设计的基本要求、特点无噪声干扰无噪声干扰语言用房，应追求声音的清晰语言用房，应追求声音的清晰音乐用房，要求声音圆润、丰满和足够的力度音乐用房，要求声音圆润、丰满和足够的力度立体声效果用房，追求立体感、空间感和临场感立体声效果用房，追求立体感、空间感和临场感整个声场应充分扩散、分布均匀整个声场应充分扩散、分布均匀没有回声、颤音、蛙鸣、嗡声（低频声染色）以及声聚焦没有回声、颤音、蛙鸣、嗡声（低频声染色）以及声聚焦等明显特异声缺陷等明显特异声缺陷第13页，本讲稿共24页二、室内音质评价二、室内音质评价 1、室内音质设计的基本要求、室内音质设计的

10、基本要求（2）主要评价量及评价标准）主要评价量及评价标准室内噪声水平室内噪声水平最佳混响时间最佳混响时间混响时间的频率特性混响时间的频率特性混响感混响感前期反射声的时间序列与方向序列前期反射声的时间序列与方向序列声场扩散特性声场扩散特性第14页，本讲稿共24页1）室内噪声水平）室内噪声水平室内噪声包括由外界传入室内噪声包括由外界传入的噪声及室内设备噪声。的噪声及室内设备噪声。目前评价室内噪声水平大多采用目前评价室内噪声水平大多采用“噪声评价指数噪声评价指数”（N曲线）曲线）作为评价参量。作为评价参量。每条曲线名称由曲线上方每条曲线名称由曲线上方N值表示，值表示，如如N25线线”、“N90线；线

11、；横坐标为倍频程，纵坐标为声压级横坐标为倍频程，纵坐标为声压级Lp，各曲线声压级与，各曲线声压级与N数的关系为：数的关系为：Lp=a+bNa、b为常数，值查表可得。为常数，值查表可得。第15页，本讲稿共24页2）最佳混响时间）最佳混响时间 混响时间是影响室内音质的最基本要素，也是最基本混响时间是影响室内音质的最基本要素，也是最基本评价量。评价量。与混响时间相关的与混响时间相关的音质主观评价术语：音质主观评价术语：“清晰清晰”、“平衡平衡”、“丰满丰满”、“力度力度”、“圆润圆润”、“明亮明亮”、“柔和柔和”、“临场感临场感”等都。等都。最佳混响时间：对于不同用途的声室，不同的音质设计，最佳混响

12、时间：对于不同用途的声室，不同的音质设计，应有不同容积的室空间，在此容积下，有某一段混响时间范应有不同容积的室空间，在此容积下，有某一段混响时间范围，其间声效果最好。围，其间声效果最好。最佳混响时间通常取最佳混响时间通常取500Hz1000Hz作为标准。作为标准。第16页，本讲稿共24页2）最佳混响时间）最佳混响时间 现代演播室、录音室等声室，都要求有短而平直的混响现代演播室、录音室等声室，都要求有短而平直的混响时间，因为：时间，因为：短混响的节目可以通过电声手段任意加进人工混响，以模拟各种声短混响的节目可以通过电声手段任意加进人工混响，以模拟各种声现场的情景，而如果节目已据有长时间的混响则很

13、难减短。现场的情景，而如果节目已据有长时间的混响则很难减短。短混响的房间由于吸音条件好，有利于降低背景噪声。短混响的房间由于吸音条件好，有利于降低背景噪声。在电视节目中，多数节目不希望在画面中出现传声器，这样现在电视节目中，多数节目不希望在画面中出现传声器，这样现场拾音距离较大，如混响时间长，就会影响讲话者的亲切感和场拾音距离较大，如混响时间长，就会影响讲话者的亲切感和实在感。实在感。第17页，本讲稿共24页3）混响时间频率特性）混响时间频率特性混响时间的频率特性，有两种可供选择的建议：混响时间的频率特性，有两种可供选择的建议：一、以平直为准一、以平直为准二、从低频至高频略呈逐渐加长的趋势二、

14、从低频至高频略呈逐渐加长的趋势 我国广播电视系统曾在提出了我国广播电视系统曾在提出了0.4秒的单一最佳值的同时，对其频率秒的单一最佳值的同时，对其频率特性作了具体规定。特性作了具体规定。混响时间随频率的提高逐渐加长，这种频率特性首先在于保证语音的清混响时间随频率的提高逐渐加长，这种频率特性首先在于保证语音的清晰度与明亮度，并减小低频嗡声出现的可能性。同时还有助于消除鼻音或喉晰度与明亮度，并减小低频嗡声出现的可能性。同时还有助于消除鼻音或喉音的加重。音的加重。实验研究结果表明，对于汉语普通话，如果实验研究结果表明，对于汉语普通话，如果250赫左右过份加强，将导赫左右过份加强，将导致鼻音或喉音的加

15、重，而致鼻音或喉音的加重，而4000赫赫8000赫过强，则容易出现咝声或呲声，所赫过强，则容易出现咝声或呲声，所以高频适当加长虽然有助于语音的明亮度，并加强了辅音的能量，但不宜过以高频适当加长虽然有助于语音的明亮度，并加强了辅音的能量，但不宜过长。长。许多国家如日本、联邦德国等，一般建议许多国家如日本、联邦德国等，一般建议混响时间的频率特性以尽混响时间的频率特性以尽可能平直为宜可能平直为宜。第18页，本讲稿共24页4）混响感）混响感混响感是人对混响程度的主观感受。混响感是人对混响程度的主观感受。听觉比混响声声能密度听觉比混响声声能密度/直达声声能密度直达声声能密度“混响感混响感”比比“最佳混响

16、时间最佳混响时间”更能反映听音者的听音更能反映听音者的听音音质。音质。第19页，本讲稿共24页5）前期反射声的时间序列与方向序列前期反射声的时间序列与方向序列前期反射声的时间序列前期反射声的时间序列第一反射声与直达声时间间隔约为第一反射声与直达声时间间隔约为30ms时，给听者以空间感；时，给听者以空间感；此间隔大于此间隔大于50ms时，且反射声强较大时，将形成回声，严重破坏听时，且反射声强较大时，将形成回声，严重破坏听音效果；音效果；反射声衰减越慢、持续时间越长，声音越丰满，但明晰度降低；反射声衰减越慢、持续时间越长，声音越丰满，但明晰度降低；前期反射声的方向序列前期反射声的方向序列来自前方（

17、声源同向）的近次反射声音能增加声音的亲切感；来自前方（声源同向）的近次反射声音能增加声音的亲切感；来自侧来自侧方的近次反射声音有形成围绕感的作用；方的近次反射声音有形成围绕感的作用；第20页，本讲稿共24页6）声场扩散特性）声场扩散特性声波室内传播是靠界面反射进行的。如果这种传播完全处于无声波室内传播是靠界面反射进行的。如果这种传播完全处于无规状态，从统计观点来说可以认为声波通过室内任何位置的几规状态，从统计观点来说可以认为声波通过室内任何位置的几率是相同的，通过的方向几率也是相同的，各反射声相遇时的率是相同的，通过的方向几率也是相同的，各反射声相遇时的位相也是无规的，由此造成的室内声场平均能

18、量密度分布是均位相也是无规的，由此造成的室内声场平均能量密度分布是均匀的，我们就将这种统计平均均匀的声场称为匀的，我们就将这种统计平均均匀的声场称为扩散声场扩散声场。实际声场扩散特性的评价方法：实际声场扩散特性的评价方法：实测混响时间，并计算与理论值的偏差；或者根据实测混响曲线实测混响时间，并计算与理论值的偏差；或者根据实测混响曲线的不规则度来评价实际声场的扩散特性。的不规则度来评价实际声场的扩散特性。实测室内声压级分布并与理想分布比较。实测室内声压级分布并与理想分布比较。测量实际声场的指向扩散度，并据此评价其扩散特性。测量实际声场的指向扩散度，并据此评价其扩散特性。第21页，本讲稿共24页三

19、、室内音质的改善三、室内音质的改善1、常见声缺陷及其对音质的影响、常见声缺陷及其对音质的影响外界噪声对室内声场的干扰途径外界噪声对室内声场的干扰途径1.通过门、窗、管道进入；通过门、窗、管道进入；2.透过墙壁等传入，二次声源。透过墙壁等传入，二次声源。3.建筑物构建受机械撞击，振动沿隔离物传播辐射干扰建筑物构建受机械撞击，振动沿隔离物传播辐射干扰混响时间对音质的影响混响时间对音质的影响1.混响时间过长混响时间过长2.混响时间过短混响时间过短3.混响时间频率特性畸变混响时间频率特性畸变房间大小及线度比例对简正频率分布的影响房间大小及线度比例对简正频率分布的影响第22页，本讲稿共24页三、室内音质

20、的改善三、室内音质的改善2、室内音质改善的建筑声学方法、室内音质改善的建筑声学方法控制噪声和振动干扰，提高声信噪比控制噪声和振动干扰，提高声信噪比修正混响时间及其频率特性，以符合设计要求修正混响时间及其频率特性，以符合设计要求改善房间形体、结构，提高房间扩散性能改善房间形体、结构，提高房间扩散性能长方体形房间长、宽、高比例尽量避免长方体形房间长、宽、高比例尽量避免1:2、1:1等简等简单比例关系。单比例关系。房间容积应足够大，使间隔较大的简正频率尽量推向房间容积应足够大，使间隔较大的简正频率尽量推向很低频段使频率范围内频率分布均匀。很低频段使频率范围内频率分布均匀。对长宽高比例不当的房间，可通

21、过空间分割尽量减少房间对长宽高比例不当的房间，可通过空间分割尽量减少房间平行内壁。平行内壁。室内吸声材料和吸声结构的铺装以非对称为宜。室内吸声材料和吸声结构的铺装以非对称为宜。合理设计反射面，改善前期反射声合理设计反射面，改善前期反射声反射面的形体处理反射面的形体处理改变反射面或声源位置改变反射面或声源位置第23页，本讲稿共24页四、吸收与隔声材料的结构与机理四、吸收与隔声材料的结构与机理吸声材料吸声材料多孔吸声材料多孔吸声材料穿孔板吸声穿孔板吸声材料材料薄板、薄膜吸声薄板、薄膜吸声材料材料挂帘吸声挂帘吸声材料材料空间吸声体空间吸声体材料材料隔声材料隔声材料隔声门隔声门隔声窗隔声窗隔声声闸隔声声闸隔声屏（声障）隔声屏（声障）第24页，本讲稿共24页