运用神经网络推算音乐厅满场混响时间

混响时间是厅堂音质评价中的一个重要客观参量。本文提出了运用神经网络由空场混响时间推算满场混响时间的新方法。与其它方法比较,该方法有相当的预测精度。在此基础上,本文进一步分析了音乐厅中座椅类型和座椅数量对满场混响时间的影响,并对满场条件下座椅的吸声增量进行了讨论。     

厅堂声学测量中不同激励声源的比较

基於脉冲响应积分的音乐厅和剧院观众厅声学特性的测量目前有三种使用不同激励声源的测试方法:人工脉冲声源、伪随机噪声序列(MLS)、以及用正弦扫频信号。这些技术各有其优缺点,在实际应用中为了方便根据具体情况选择不同的激励声源,通过在一个音乐厅现场的实测数据比较丁三种声源的实测结果,发现对混响时间测量三种不同的激励声源给出的结果基本一致,但是对明晰度和一些其他的指标,脉冲声源给出的结果与用MLS和扫频信号给出的结果有较明显的差别。对实际中如何选择具体的技术也做了建议。     

声学测量用电火花式脉冲声源及其声学特性

电火花发出的声脉冲具有脉冲宽度小、无方向性和声级高等特点,因此它是研究厅堂音质的脉冲响应,混响时间和模型试验的理想声源.当声级足够高而稳定时,还可作为隔声测量和高声强冲击波换能器近场校正之用.这里我们采用了高电压小电容放电的方式.在控制电路方面设有自动、手动和遥控装置,便于使用.本脉冲发声器电路简单,性能稳定,装置紧凑,使用方便. 本文主要介绍火花发声器的原理,电路设计的特点,声源的声学特性以及应用等.     

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。     

几种人工混响装置的特性分析

本文简要地阐述混响室、板式混响器(钢板混响器,金箔混响器),弹簧混响器,电子混响器(模拟式和数字式电子混响器)等工作原理。对其混响声的主要特性参量:混响时间T_(60)及混响时间频率特性T_(60)-f;初次反射声的延迟时间及其与频率的关系;简正频率密度,反射声密度以及各自混响声的音色主观评价进行了比较分析,指出各种人工混响装置的特色. 最后,对人工混响装置在模拟厅堂及各种环境(包括某些特殊效果)中对不同声源进行声加工时应选取的特性参量以及人工混响装置的选取提出了参考意见。 总之,根据不同节目内容和特点,合理地选取人工混响装置及其特性参量对提高声音的技术质量和艺术质量是十分重要的。     

日本新建两大厅堂项目

１东京国家剧院占地４４０００ｍ２;于１９９７年９月开幕．内有１８００座的歌剧院,１４５００ｍ３,满场混响时间１．５ｓ;１０３８座的小剧场,７２００ｍ３,满场混响时间１．１ｓ;１６３６座的音乐厅,１５３００ｍ３,满场混响时间１．９５ｓ．各厅尚有ＥＤＴ,ＢＲ,ｔ;ＩＡＣＣ;Ｃ８０和噪声等多项测量指标．该项工程于１９８５年开始建筑设计国际竞赛,日本ＴＡＫ设计事务所获奖．声学顾问由美国Ｂｅｒａｎｅｋ和ＴＡＫ联合进行．设计中利用了多种手段,前后化了７年时问,并写出多篇声学论文发表．２东京国际论坛一座当今最…     

传声器阵列声压级在线校准*

在户外环境中对某一目标噪声源进行声压级测量时,由于单个传声器不能在多声源干扰情况下有效监测目标信号,为了有效抑制非目标信号的干扰,通常利用传声器阵列进行波束形成从而对目标信号进行增强。MEMS传声器阵列由于体积小,价格低等优点而得到广泛使用,为了解决在户外进行噪声监测时,MEMS然而MEMS传声器阵列器件的工艺误差和灵敏度退化问题会导致波束形成滤波器的性能下降存在由器件工艺误差和老化所导致的声压级测量不准确问题,从而影响声压级的测量结果。为了解决这一问题,本文介绍了一种通过比较补偿参考传声器与传声器阵列之间的测量声压级之偏差进行从而实时在线校准的方法。该方法利用TDOA多声源定位方法在时频点上对实时采集的信号对所采集的信号在时频点上挑选有效目标信号进行有效挑选,并利用参考传声器的标准频响特性去修正阵列的声压级测量误差值。为了验证方法的可行性,本文通过实验比较了不同环境噪声干扰下的测量声压级差与无干扰条件下的测量声压级差的一致性,结果证明该校准方法在具有较好高的精确性和鲁棒性,并且可推广于任意一种阵型的传声器阵列声源定位装置噪声监测装置。     

用无线传声器测量混响时间

为测量混响时间,按照传统的方法,让声源辐射出稳态噪声讯号,当室内声场到达稳定状态后,把讯号切断,此时测点的传声器拾取在衰减的讯号,经过放大和滤波,在记录仪上划出衰减曲线,然后根据曲线的斜率读出混响时间.这种测量方法,在整理数据时要化费的时间比较多,而且对于判断衰减曲线的斜率,容易出现人为误差. 最近丹麦B&K厂生产一种4417型建筑声     

“三点法”测量强声源声功率

目前强声源的输出声功率达几千瓦甚至几万瓦,它们多数是气流声源,因此用通常的方法测量它们的声功率会遇到困难,例如对于行波管法,终端吸声处理比较困难,而当终端反射系数达0.25时,声场起伏有2.5dB,测量误差较大。本文利用声在管中传播的基本原理,提出由管中纵向分布的三点声压确定声源声功率的方法,这个方法允许管终端存在反射。误差分析指出,终端反射系数为0.25时,声场起伏引起的测量误差小于0.2dB,对两千声瓦电动调制气流扬声器的实际测量表明,当反射系数高达0.6时,多次测量(各次测量时管中纵向分布的三点位置各不相同)结果比较一致,偏差小于0.6dB。证实这种方法具有设备简单,结果准确的优点。     

门窗隔声的现场测量

在测量大片墙面上的局部构件如门和窗的隔声性能时,往往比较困难。通常的测量结果只能说明门窗与墙的组合体的隔声效果,而且有时在门或窗一侧空间的声学条件比较特殊,如遇到走道等很不扩散的声场时,规范化的测量方法就不适用。为此,我们曾作了一些考虑和尝试。测量的方法是利用25只直径为20厘米的纸盆扬声器作5×5平面排列,组合成一个强指向性的声源(总电功率75瓦)。声源布置在距门扇3—5米处,面向门扇发声。根据门开和门关时声源室内同一位置上(距门约2米处)的声压级差(L_开-L_关),和该测量点上门开启和关闭时的混响时间T_开和T_关的修正,便可得到该门的隔声量,即     

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。     

基于统计的语音传输指数预测方法实验对比*

良好的言语可懂度是语言声厅堂声环境设计的重要目标,语音传输指数(STI)是言语可懂度的客观评价参量。在设计阶段就能对STI做出准确预测,对语言声厅堂的声环境控制具有重要意义。基于统计的STI预测方法是IEC 60268-16标准推荐的主要预测方法,但使用该方法时的影响因素以及预测精度,当前仍缺少系统性的实验对比研究。本文使用4个房间中13个测点共52种听音条件下的STI实测结果,分析了基于统计的STI预测方法的精度以及影响因素,结果表明：(1)考虑和不考虑直达声的两种预测方法,都存在着系统偏差,预测结果普遍小于实测值;在距离声源较近测点的预测都产生了较大误差,在距离声源较远测点的预测误差相对较小;(2)基于单指数衰变声场不考虑直达声的预测方法操作简单,但误差较大,52种听音条件的平均误差达到了-0.032,最大误差达到了-0.131;(3)考虑直达声的预测方法误差相对较小,52种听音条件的STI平均误差为-0.018,最大误差为-0.080;(4)预测精度主要受所使用的信噪比、扬声器的指向性、房间的声场条件等因素影响,并对这些因素的影响进行了对比分析。结果可为STI预测方法的使用者提供参考。     

室内声场简正波法的数值计算方法和混响场中声强测量的误差

简正波法是求解室内声场的一种较准确的数值计算方法，准确度由所取级数的项数而定，本文详细讨论了数值计算方法、级数的收敛性，并以图线来表明在声源点级数的发散及在声源附近计算的困难，本文还讨论声强测量的理论误差，用一般声强计在混响场中测量声强，误差是很大的，以致所得结果完全不可信任，如将传声器易位、前后两次测得的声强取平均，测量误差就可大大减小，若能采用精密仪器，使两个通道的相位差小于0.05°，则测量结果的统计误差可控制在合理范围内。     

封闭空间声场重构的多层等效源法

对于封闭空间内的多途反射声,传统的等效声源法将其等效为距离边界一定距离的单层等效声源体进行声场重构,然而等效源与边界的距离选取依据不确定。因此,为获得等效声源配置的最优距离,在等效声源法(ESM)的基础上构建多层等效声源,提出一种适用于封闭环境声场重构的多层等效声源法(MESM),并依据等效声源的空间分布的稀疏性来获得等效声源强度信息。首先给出多层等效源法的理论依据,其次通过数值计算以及实验测试两种方式对比验证了所提方法。数值结果表明:MESM相比于ESM可在600 Hz以上频段获得低5~10 dB左右的重构误差,但是200 Hz以下的低频重构误差会增加5 dB左右。实验结果表明:MESM可比ESM获得更低的重构误差。文章最后基于数值计算研究了所提方法的主要影响因素。研究表明:虽然MESM会比ESM耗费2倍的计算时间,但在整体频率范围内,MESM可在ESM基础上提升600 Hz以上的重构性能。另外,等效声源的层数和层内数目的改变不会影响声场重构性能,而当传声器数目较多、阵列位置随机、空间边界的吸声系数不是很大时,MESM可获得比ESM更低重构误差,特别是600 Hz以上的中频段区间。      

用碰撞脉冲声源测定声发射换能器绝对灵敏度的方法

声发射换能器的校准一直是人们所关心的问题。由于工作状态的不同,采用互易法来测量声发射换能器的绝对灵敏度是不适宜的。因此,多数文献仅限于用比较法获得声发射换能器的频率响应和相对灵敏度。 本文从经典的脉冲力源作用下厚板中声场分布问题出发,结合碰撞理论,探讨在一定条件下,利用由碰撞产生的脉冲声源来获取声发射换能器绝对灵敏度的方法。实验所得结果是令人满意的。     

海洋声学环境下水中声源的时延估计法定位精度分析

水中声源的定位精度受到海洋声学环境的重要影响。结合海上试验的实际应用,分析了水下观测平台采用时延估计法对声源的定位精度问题。根据理论分析,计算了时延估计误差、海洋中声速不均匀、平台非稳性、及声传播起伏等因素引起的俯仰角和方位角误差。利用误差传递公式,获得了上述因素引起的不同平台深度下,不同距离声源的定位误差。比较了采用平面阵与立体阵、是否补偿声线弯曲效应等条件下定位误差的变化,并通过海上试验结果进行了部分验证。研究结果表明,海洋声速不均匀对定位误差的贡献最大。采用立体阵代替平面阵、测量海洋声速剖面并补偿声线弯曲引起的定位误差,在1000m距离上可使定位相对误差从最大30%降低到约10%,有效提高了较远距离上的定位精度。研究结果对于采取措施提高水中声源的定位精度有指导意义。      

激光透射法测量透明板厚度

本文叙述了激光透射法测透明板厚度的原理,分析了透明板在生产线上运动状况下,由于上下跳动、偏斜及板的非平行差所带来的误差。采用对称的测量光路,可以有效地减少这些误差。测量误差在1％左右。     

有源声屏障中误差传感器的位置优化

有源声屏障利用有源控制系统提高声屏障低频段的降噪效果。有源控制系统中误差传感器的位置对整个系统的降噪效果有较大的影响。通过数值模拟和实验研究误差传感器的位置优化问题,得出了有源控制系统中误差传感器摆放位置的两条结论:(1)所介绍的三种摆放中,误差传感器的位置在次级声源的正上方时,有源控制系统在屏障后方声影区引入的新增插入损失最好,特别是对于距离屏障较远的区域;(2)当误差传感器的位置在次级声源的正上方时,误差传感器与次级声源间的距离存在一个最优距离使得屏障后方声影区的衍射声得到最好的降低。     

轻便混响计

测量混响时间常用两种方法:(1)把一个房间的混响声记录在磁带上,然后再用高速能级记录器把磁带上的记录在记录纸上画出衰减曲线,最后从曲线上读出混响时间来;(2)使用高速能级记录器在房间中直接记录衰减曲线。这两种方法都有缺点。方法(1)不能立即得出混响时间;方法(2)虽能直接读出混响时间但不方便。     

ODEON仿真与实际测量语言传输指数实验对比

近年来音质仿真技术的快速发展为语言传输指数STI的预测提供了一个潜在的解决方案。但这种方法的有效性如何,则是在使用该技术之前应该考虑的问题。本文对3个房间内音质仿真与实际测量STI进行实验对比,研究表明:在仿真模型与实际空间的声学等效较为准确的情况下,使用音质仿真软件ODEON计算得到的STI误差较小;混响时间的变化在背景噪声较高时可能会对仿真STI的准确性带来显著影响,随着混响时间的增加,仿真与实际测量STI的差值可能变大;信噪比的变化并不会给仿真STI的准确性带来显著影响;仿真脉冲响应与实际测量脉冲响应的频谱有一定差别,时域上的反射声序列也不相同,但这些差别对仿真STI的影响并不大;仿真过程中比较容易产生的信噪比误差对仿真STI产生了较大影响。由于影响音质仿真结果的因素较多,仿真模型与实际空间的声学等效也比较复杂,尤其是对于没有实际参照校准的房间来说,想要获得准确的STI预测结果是比较困难的。