早期反射声图谱的本质及瞬态扩散系数

厅堂内一点接收到的各早期反射声,对该点的音质影响很大。但一般从示波器上所摄得的早期反射声图诸,有时并不可靠.为了在设计过程中对这些反射声图谱进行比较或改进,可以利用计算机和以瞬态扩散的概念为基础,从各早期反射声在时间、空间和幅度三方面扩散是否均匀来考虑,定义出一个单一的量瞬态扩散系数D.利用D就可以对厅堂内各点或各厅堂之间的反射声图谱定量地进行比较.D也可用于厅堂内瞬态响应的分析和研究.     

基于声能密度模型的中高频复杂声场预报方法

提出并推导了一种基于声能密度分布方程的声场预报方法。在能量和功率流的本构关系基础上建立声能密度平衡方程。应用直达声场和反射混响声场的叠加原理和边界面散射模型,建立了面向中高频复杂声场细节预报的数值计算方法。通过有限元计算结果在一个简单声场模型上对此方法做了验证,对比结果显示了声能密度法预报有可靠的精度和准确度。      

杭州剧院的声学模型试验

杭州剧院是一座多功能厅堂,观众厅的体积约10000m~3,能容纳2000观众席,已于1978年9月竣工使用,观众反映音质效果比较好。在我们进行音质设计过程中,为了及早对设计方案作出评价,作了1:10的声学模型试验。本文概括给出某些试验的结果,并与剧院建成后实测进行比较。模型试验包括(1)木条子墙和“船形”扩散体天花的声学特性,(2)吸声材料的模拟,(3)混响时间,(4)反射声,(5)声场分布,(6)观众对前次反射声的影响,(7)方向性扩散,(8)清晰度,(9)主观评价。模型和实物的对比结果:满场的混响时间除250Hz的差别较大外(约20％),其余频率比较接近(差别少于10％);反射声图形是相似的;声场分布的差别少于2dB;观众对从台口侧墙来的前次反射声有影响,衰减约6dB;方向性扩散低于实测值,这是由于制造模型时省略一些细部所引起;清晰度和主观评价与观众的实际感受大致相符。     

厅堂内声场强度的计算

厅堂内的声场强度通常只能通过实测或模型试验得到。但从几何声学的观点,厅堂内一点的声强可以射向该点的直接声和各早期反射声的声强之和加以表达。本文介绍了一种计算直接声和各早期反射声之和的方法。通过对一个剧场的实测和计算对比,证明计算是相当可靠的。计算时反射次数最多为三次,声线长度最长为三倍直接声线长。各点的偏差大部分均小于1dB。若计算满场情况或增加反射次数和计算的声线长度,则偏差还可减小。     

无顶空间内混响感特性的研究

混响时间是反映时间域内声能衰变率的参量,它大体上可反映扩散空间内的主观混响感。但是,对于庭院等无顶空间而言是否适用,值得研究。因为在这些空间内,声能衰变过程中缺失了大量来自顶面的反射声,虽然混响时间可能变化不大,但会显著影响主观听觉上混响的感受。本文通过模拟声场的主观试听实验,发现反射声的方向性因素不可忽略,其对混响感有明显影响。由于混响时间是以单声道收录为界定的,因此,它不能充分反映无顶空间内的主观混响感。      

早期反射声时响度影响的实验研究

大厅内产场强度的分布，对于稳态声源来说取决于各处的直达声和来自所有界面的反射声．但是对于语言和音乐等脉冲性质的声源，由于人耳的积分效应，只有直达声和早期反射声才对听众席上所感受到的响度起主要作用，因此作为音质评价参量，要考虑到声场的有效强度．于是在消声室内利用“干”语言录音进行一系列主观试听实验，以求了解短延时回声（早期反射声）对响度评价的作用．实验中由电声装置产生出含有原始声和单个或多个延时回声的声场．实验结果表明声场的感受响度与回声能量、入射角及其延迟时间分布有关．对多个短延时回声和超过３０－５０ｍｓ的单个回声来说，能量相加规律并不适用．在有些情况下实际感受的响度比能量相加规律要小得多．     

厅堂音质中的响度评价

厅堂音质评价的各项指标中，响度是最重要和最基本的内容之一。但由于长期来缺乏合适的参量，因此迄今无法在完工后的厅堂中去测量这项指标，当然也难以在设计阶段对此参量进行估算．不少人常把仅仅适用于稳态声源和混响场的声场估算法（即以直达声加上混响声）作为厅堂内各处总声强的评价，无论从音质设计和现场测量来看，显然很不合适。近年Ｌｅｈｍａｎｎ提出以声强指数Ｇ（Ｓｔａｒｋｅｍａｓｓ）（ｄＢ）作为评价参量是一个好的建议。但根据我们的研究结果来看，鉴于早期反射声对响度起主导作用，因此厅堂内各处的声强指数应取５０ｍｓ（语言）和８０ｍｓ（音乐）的早期反射声积分值更符合实际，。以代替ｔ从０积分到∞的评价方法。因此Ｇ（５０ｍｓ）和Ｇ（８０ｍｓ）将分别用于评价厅堂内对语言和音乐的响度评价参量。     

厅堂中总声压级的修正计算

完全扩散声场中的总声压级计算公式是假设混响声能在厅堂中的分布各处相等，与接收点的位置无关，实测发现该公式的计算值偏高，特别当接收点在临界距离以外时，本文提出了一个总声压级计算的修正公式，它与实测及计算机模拟的值符合较好。     

声场控制技术及其应用

随着多功能厅堂的发展和数字信号处理技术及其电声硬件设备的迅速进步,引入电声设备以支援和控制厅堂的声场或音质,即所谓声场控制(Active Field Control),是近年来厅堂音质设计中的一个引入注目的发展动向.本文阐述有关声场控制技术的原理、分类和特性,并介绍它们的典型的应用实例.     

用声波扩散改善清洗场中(小功率)声场的均匀性

本文使用亚甲基蓝水溶液经超声辐照,在铜版纸上真实记录了声场分布,实验中,通过设计新的清洗槽,达到改善声场分布的目的,实验结果表明,声场分布与容器的形状有关,同时也表明了扩散场比驻波场具有利于超声清洗。     

低频室内声散射计算机模拟方法

近年来,声散射的模拟成为室内声场计算机模拟研究的重点。现有的方法一般是依据壁面性质(结构、粗糙度等),利用经验确定散射系数,并基于该系数来模拟室内散射声能的分布。这种方法在低频情况下的精度较差,主要原因是忽略了在低频声场中起重要作用的波动现象。为此,本文提出一种新的计算壁面散射的模型,该模型既可考虑壁面上产生的散射声能,又可计算因壁面边缘衍射而产生的散射声能。文中通过模拟和实测数据的对比,分析验证了该模型的有效性,并给出了表面散射系数的取值规则。     

声场的方向性分布和测量

传声器的指向性对声场方向性分布的测量有很大影响.文中给出了测量得的和原声场的声能方向分布间的关系.根据测量的分布可推知被测声场方向性分布中的某些成分.所能得知的声场情况受传声器指向性的限制.由上述关系,也可分析传声器指向性对声场方向性分布不均匀度的测量值的影响.     

音乐厅音质设计

本文简要介绍音乐厅建筑实践的发展史和四个最近设计成功的大厅。简要叙述现在于大厅内能测量且与主观响应有关的客观参数，即混响时间、初始时间延迟间隙、响度、扩散、侧向反射和早期对后期能量比。最后，简短地报道近来声场模拟方法的发展，用这些方法可以预测某些声学特性。     

厅堂中的脉冲测量与音质

本文基于10个厅堂的脉冲测量与主观音质评价结果,探讨了两者间存在的联系.作者用a,b和c三个指标表达脉冲声图谱中反映的厅内各点直达声及短延时反射声声能密度的相对情况,并指出,a值与声音的丰满度有关;b值与响度、清晰度有关;而C值,反映的是短延时反射声声能密度的相对分布,它取决于厅的大小及形状.文中列举了不同大小及形状的厅堂,C值分布的不同,并对不同使用类型的厅堂的体型设计提出了建议.     

线性和非线性单频混响声场空间起伏的初步研究

对于线性单频混响声场的统计特性的研究人们曾做了许多工作,建立了均方根声压和平均声能密度统计分布理论。本文在此基础上推导出声压级统计分布函数,并把处理方法推广到混响室内在强大声源激发下的非线性单频混响声场,求得各谐波声场和总声场的统计分布函数。本文实验采用数字测量技术,对混响声场进行了大量的测量,得到的实验结果与理论符合良好。     

室内界面声能扩散系数测量方法

室内声学中部分镜像反射和部分扩散反射模型是一种方便的界面声能散射现象的表示方法,声能扩散系数的确定成为研究界面声散射的一个关键。至今界面平均声能扩散系数的确定方法很少。Ｖｏｒｌａｎｄｅｒ提出了一种应用相关原理测量声能扩散系数的方法,但该方法忽略了直达声的相关性,存在缺陷。本文提出了一种新的声能扩散系数近似计算方法,将直达声和第一次强反射的影响考虑在内,克服了Ｖｏｒｌａｎｄｅｒ方法的不足。同时,借助数字测量技术,开发了实验测量系统。实验结果表明,本方法较Ｖｏｒｌａｎｄｅｒ方法有明显的改进。     

声场的计算机模拟

本文首先评述两种主要的计算机模拟方法:Monte Carlo法和声线法;然后用本文发展的扩散反射声线法研究房间形状、吸声器分布以及吸声系数对混响的影响;最后以一个模拟教室为例,计算其混响时间,前80ms反射声的方向分布等声场参数,说明计算机模拟在房间声学中的应用。     

非均匀组织医学超声发射声场仿真

为了分析医学超声在非均匀组织中的分布特性,建立了超声发射声场的计算模型。采用交错网格有限差分法对耦合超声非线性方程进行数值求解,获得了声速、密度及非线性参数非均匀分布情况下人体腹壁组织内的超声声场分布数据。同均匀介质相比:当声速均匀而密度非均匀时,声束仍聚焦良好,焦点处声能下降了1.8 dB;当密度均匀而声速非均匀时,声束发散严重,焦点处声能下降了3.8 dB,下降程度与非均匀组织接近。组织声速在空间分布的非均匀性是导致聚焦声束能量分布畸变的主要原因。      

二次余数扩散结构复合穿孔板扩散吸声研究

声学结构研究一直以来都是学术领域的研究热点。扩散吸声结构(Diffsorber)由于兼具扩散和吸声性能而具有很好的研究意义。本研究将具有良好扩散性能的二次余数扩散(Quedratic:residue diffusers,QRD)结构和具有良好共振吸声性能的穿孔板结构进行组合,依据标准AES-4id-2001对二次余数扩散结构及其与厚度为1 mm,穿孔率分别为3%,5%,8%的穿孔板复合后结构的扩散性能进行了实验研究,得到了相应的反射声能极坐标图和扩散系数。结果表明,复合结构在100 Hz至800 Hz的频率范围内仍具有良好的扩散性能;复合结构反射声能在穿孔板共振频率范围内有明显的下降(平均超过2 dB)。本研究可为扩散吸声结构的设计与研制提供依据。      

微穿孔板复合对二次余数扩散结构扩散性能影响研究

扩散吸声结构(Diffsorber)能应用于室内外声品质的改善,具有很好的研究意义和应用前景。微穿孔复合QRD结构能显著提高低频吸声性能,但复合对扩散性能的影响未见报道。本论文对QRD结构及其与厚度为0.6mm,穿孔率为1%,2%,3%的微穿孔板复合结构的扩散性能进行测试,得出了相应的反射声能极坐标图和扩散系数。研究结果表明,微穿孔复合QRD结构在中低频特别在结构自身共振频率范围内具有良好的扩散性能,扩散系数在0.8到0.95之间,随着频率增加,复合结构的扩散性能有下降的趋势,同时由于微穿孔板的吸声性能,复合后结构的空间反射声能普遍降低5dB左右。