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。     

音乐厅音质设计中响度评价参量的讨论

强感级(G,dB)是评价音乐厅音质设计中重要客观参量之一,它由厅内声级按标准声源的声功率级归一化得出.我们不仅考察厅内的总强感级G,还得分别考虑其早期声和后期声的G早和G后,因为它们的成因和主观效果是不同的.近年从主观试验结果中获得一个意外发现,即最低频段的G低值与中频G中值之比,将是决定厅内低音感的主要因素,而不是过去所说的低频和中频混响时间之比. 10年前,人们认为环绕感LEV只由到达听者耳际的侧向声能所决定,如今则了解到后期总声能G后这一因素也很重要.并提出由G和侧向比值LF来估算LEV的新公式,便于设计考虑.本文对音乐厅最佳G值作了讨论.近年的一个重要发现是,音乐厅内听者响度判断主要由混响声决定,或认为因视听综合心理效应使听者的响度判断与离舞台距离几乎无关,或两者兼具.后者涉及视觉信息输入影响听觉响度体验,即所谓多维感知综合效果的心理学问题.近年有人认为G参量不能直接反映音乐厅内听众听到的绝对声压级为由,提出以音乐片段中乐队齐奏强音标志段声级Lpf作为评价音乐厅响度的新物理指标.作者对此作了全面评析,说明其存在问题和不可行性.     

薄介质板结构中有限光束的多次反射及其重构

利用有限光束在薄介质板结构中多次反射及其重构揭示有限波束透射光束反常侧向位移产生的物理机制;证明了物理上有限光束出现反常侧向位移的限制条件与稳态相位法成立的数学条件是一致的.通过数值模拟表明,透射光束的反常侧向位移是因为有限光束在薄介质板结构中每个经过多次反射后具有不同相移的平面波分量重构的结果.对于整个波束而言,透射光束的反常侧向位移是薄介质板结构中多次透射或反射的波束相干叠加产生的.     

音乐厅音质综合评价

通过综合许多厅堂音质专家的意见，本文建议一个更为完整的评价厅堂音质的因子集和较为合理的隶属度函数以便用于音乐厅音质的模糊集综合评价。所建议的因子集包括混响时间ＲＴ，合奏强音乐段的平均声压级ＬｐＦ，侧向效率ＬＥ，早期衰减时间的频率特性｜ＥＤＴ（ｆ）｜，以及音乐厅中１０ｌｇＬＥ值的极差Ｖｍａｘ（１０ｌｇＬＥ）。本文通过一个实例来表明综合评价的具体过程。可看出将模糊集方法应用于音乐厅音质的综合评价是可行的，因为它可以在模糊评估的基础上给出一个定量的评价结果。     

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.     

超短脉冲激光在二维非均匀介质内的瞬态辐射传输

随着超短脉冲激光的快速发展,吸收散射性介质内的瞬态辐射传输引起了广泛的关注.本文采用最小二乘有限元法模拟了超短脉冲激光局部入射条件下,具有高散射核的二维非均匀介质内的瞬态辐射传输.研究了不同边界位置上反射和透射信号随时间的变化情况.结果表明,对于具有高散射核的非均匀介质,能够揭示散射核位置的双峰现象可能在早期的反射信号中发生,早期的反射信号比后期的、经过介质衰减后信号更重要.因此,在利用短脉冲激光进行光谱分析和成像等技术中,人们应该重视早期反射信号的测量.     

共形时域有限差分技术在戏场八字墙中的应用*

模拟了一椭圆房间内的声聚焦问题,进行了共形技术与阶梯近似法的比较,结果表明共形技术比传统的阶梯近似法更精确,将共形时域有限差分技术引入声波动方程,有利于解决建筑结构中的曲面或者倾斜边界的声学问题。在此基础上,建立了含有八字墙的戏台模型,计算模拟了不同角度、不同宽度的八字墙对各个测区声场强度的影响。同时,计算分析了几种不同八字墙条件下的早期声能比和侧向能量因子,结果显示当八字墙取一定的角度时可加强早期声与侧向反射声,提供了更好的清晰度、空间感等。     

带宽调制型单光纤光栅温变无补偿位移传感

报道了利用反射谱带宽调制和光强差分探测技术实现单一光纤光栅温变无补偿位移精确测量的新方法。设计了一种结构新颖的曲臂梁位移传感装置,结合光波导理论与材料力学原理分析了光纤光栅在高斯应变作用下光栅反射谱侧向梯度展宽的成因,理论推导了特殊结构梁在外力作用下光栅反射谱带宽/反射光强与压力之间的响应关系。光栅反射谱侧向梯度展宽的同时反射光强线性增加,利用光强差分检测方法消除光源出光抖动的影响,提高了位移测量精度。基于带宽调制的光纤光栅位移传感方法免受温度变化的影响,在-10℃~80℃的温度变化范围内,测量误差小于1.2%,实现了单光纤光栅温变无补偿位移测量。     

任意偏振态光束全反射时的侧向和横向位移

光束在电介质界面发生全反射时,实际反射光束会在入射面内相对于几何反射光束产生一侧向位移,在垂直于入射面的方向产生一横向位移。利用改进的能流法研究了任意偏振态光束发生全反射时的侧向和横向位移特性。研究表明,侧向位移的大小与入射光束的两组成部分———TE和TM偏振光的相位差无关,而与两组分的光强比密切相关,且该位移可以表示为TE和TM偏振光束各自的位移按光强的加权平均。横向位移的大小不仅与入射光束两组分的光强比相关,还与组分的相位差密切相关。另外,反射光束不仅在椭圆偏振态入射的情况下会产生横向位移,而且在TE和TM偏振态之外的其他线偏振态入射时,也会产生横向位移。     

定向凝固过程中枝晶侧向分枝生长行为与强制调控规律

采用相场法数值模拟研究了定向凝固过程中随机噪声条件下枝晶侧向分枝生成行为与强制扰动条件下侧向分枝调控规律. 模拟结果表明: 随机噪声条件下, 侧向分枝整体上并无规则性, 但产生频率存在一定分布范围, 且在一定时间段内会出现生成频率一致且具有极强相关性的一组侧向分枝, 即波包; 不同波包之间不具有相关性, 但不同波包内部的侧枝生成频率基本相同, 且与侧枝整体频谱曲线峰值位置处的频率基本相当; 强制周期扰动条件下, 当扰动频率处于侧向分枝整体生成频率范围内时, 可激发枝晶产生规则侧向分枝, 且扰动频率与波包内侧枝生成频率一致时侧向分枝最发达. 研究结果可为向定向凝固枝晶形态的调控提供理论指导.     

多通路三维空间环绕声系统

提出了一种与5.1通路平面环绕声兼容的三维空间环绕声系统。声像定位分析与实验结果表明该系统可重发上半空间范围的声像。系统不但前后区域声像稳定,还改善了5.1通路系统侧向声像不稳定的问题,并且听音区域也较宽。该系统可以用于产生特殊声效和重现音乐厅的空间感效果。     

电子和负离子的反射运动对碰撞电负性磁鞘的影响

研究了鞘层中电子和负离子的反射运动对碰撞电负性磁鞘玻姆判据和鞘层结构的影响.通过理论推导得到了考虑鞘层中电子和负离子的反射运动时鞘层玻姆判据表达式,并通过数值模拟得到了电子和负离子采用玻尔兹曼模型和反射运动模型时离子马赫数的下限随参数的变化曲线以及鞘层中带电粒子密度的分布曲线.结果表明,电子和负离子的反射运动模型和玻尔兹曼模型离子马赫数的上限完全相同,下限表达式不同,反射运动模型中下限还与基板电势有关,且随着基板电势值的增加而增大,达到与玻尔兹曼分布中相同值后保持不变,随着鞘边负离子浓度和温度的不同达到最大值的速度不同;离子马赫数的下限在玻尔兹曼和反射运动模型中都随鞘边负离子浓度的增加和温度的降低而减小,只是在反射运动模型中的最大值要小;两种模型中离子马赫数的下限都随鞘边电场的增加而增加,但在玻尔兹曼模型中增加得更快最终值更大;两种模型离子马赫数的下限都随碰撞参数或磁场角度的增加而降低,但在玻尔兹曼模型中降低更快,随着碰撞参数或者磁场角度的增加两种模型中离子马赫数的下限趋于一致;当基板电势值较小时,电子和负离子的反射运动对鞘层结构影响较大,当基板电势值较大时电子和负离子反射运动对鞘层中带电粒子密度分布的影响很小.     

早晚期混响划分对理想比值掩蔽在语音识别性能上的影响

真实环境中存在的噪声和混响会降低语音识别系统的性能。封闭空间中的混响包括直达声、早期反射和后期混响3部分,它们对语音识别系统具有不同的影响.我们研究了早期反射和后期混响的不同划分方法,以其中的早期反射为目标语音,计算出了不同的理想比值掩蔽并研究了它们对语音识别系统性能的影响;在此基础上,利用双向长短时记忆网络(BLSTM)估计理想比值掩蔽,测试它们对语音识别系统性能的影响.实验结果表明,基于Abel早期反射和后期混响的划分方法,理想比值掩蔽能够降低词错误率约2.8%;基于BLSTM的估计方法过低估计了理想比值掩蔽,未能有效提高语音识别系统的性能。      

“V”型消反射膜的工艺改善

<正> 一、理论基础光学零件的折射率n_(?),与空气折射率n_(?)之差,造成表面具有一定的反射损失.反射损失随基底折射率的增高而增加。为降低表面反射损失、提高光学系统的透过率,通常在零件表面镀一层或多层消反射膜。双层消反射膜,通常采用λ/4—λ/4膜     

自旋—轨道耦合下冷原子的双反射

随着中性冷原子气体的人造自旋-轨道耦合的实验实现,近年来人们开始关注与之相关的可能应用,其中包括自旋-轨道耦合下原子反射镜的研究.本文在前人研究的基础上,考虑一束自旋-轨道耦合的冷原子气体入射到有限高势垒的情形,通过将部分反射和全反射情况进行对比,发现了与之前研究不同的性质.我们发现,在全反射条件下,反射原子的极化率随入射角变化较大,而随自旋-轨道耦合强度和原子入射能量的变化较小.但在发生部分反射的情况下,反射原子的极化率不仅随入射角变化较大,随自旋-轨道耦合强度和原子的入射能量变化也十分明显.我们仔细研究了自旋-轨道耦合原子气体的反射性质并讨论了其可能的应用.     

《音乐建筑──音乐、声学、建筑》评介

北京市建筑设计研究院项端祈高级工程师撰写的 《音乐建筑－音乐、声学、建筑》一书已于1999年 6月由中国建筑工业出版社出版.这是一本内容丰富 的参考书,它提供了大量有关音乐厅、歌剧院、多功 能剧院、琴房教室和排练厅、音乐录音室的声学设计 资料,并配有精美的插图和照片.建筑师和建筑声学 工作者可以从中获得许多有价值的参考,其中包括国 外的和国内的,国内的多来自作者多年工程设计的实 践经验. 音乐建筑设计涉及音乐、声学和建筑诸多方面, 是比较特殊的建筑类型。由于音乐欣赏带有相当大的 主观性,故要满足使用者的要求,除了已掌握的音质 基本物理参量和与之相应的建筑措施外,还需考虑不 少不确定的或未知的因素.但不能因此而认为音乐厅 的音质设计成功与否要"凭运气",是"黑箱作业".     

分段压缩平面共腔条形半导体激光器

分段压缩平面共腔条形激光器是为了适应日益增长的信息时代的需要,使器件具有低阈值、良好的线性输出和大功率单模工作等优良特性而研制的一种新结构半导体双异质结激光器.在本发明成功之前,国外已经研制出许多种结构类型的半导体双异质结激光器.从平行p-n结的侧向波导机制上分,该激光器大体可以分为增益导引和内建实折射率导引激光器两大类.早期研制的大多数是增益导引激光器.这类结构激光器的特点是有源区是平的、无厚度变化的.其优点是:工艺简单,空间侧向模式的选择性较好,易实现基侧向横模振荡;缺点是:缺少一个稳定的侧向模式导引机制,…     

早期声在厅堂中的分布

厅堂内早期反射声能分布与厅堂的容积、体形、吸声布置及接收点的位置等有关,其形成的早期声场与完全扩散声场有较大的差别。因而有关与早期反射声能相关的音质参量在厅堂中的分布情况无法用扩散场的理论来预计。本文通过对四个厅的测量结果,来分析早期反射声能在厅堂中分布的特性。     

座位数在音乐厅和歌剧院计算中的作用

在对Leo Beranek著《音乐厅和歌剧院》一书中所提供的80余所音乐厅和歌剧院声学参数的测定结果数据分析的基础上,经过简单的数学处理和简化,提出一些个人见解:强度因子G和座位数N的关系;对于N小于和等于2000的音乐厅,空场早期衰变时间EDT等于空场混响时间。文中给出在N＜ 2000的情形下空场EDT的计算。座椅数是决定厅堂容积的出发点,由此做出两个厅堂的初步设计实例。      

路堤倾角变化对高速列车侧风运行气动特性影响

采用计算流体力学方法,探讨路堤倾角变化对高速列车侧风运行气动特性影响.结果表明:随着路堤倾角增大,头车侧向力系数先增加后减小,而中间车侧向力系数则持续减小.尾车上的侧向力系数先是略微减小,当路堤倾角达到47.5°时,侧向力系数随倾角增加而增加.作用在中间车上的负升力随着路堤倾角增加而增加.尾车的升力系数对路堤倾角变化非常敏感,变化幅度较大.路堤倾角变化时高速列车绕流流场变化,从而导致列车受到的气动力发生变化.