混响时间及测量方法简介

    1 引 言

    混响时间不仅在音质评价方面,而且在材料声学性能的测试、噪声控制等许多领域都是最基本的参数,一直是被公认的、具有明确概念的、与主观感受良好相关的客观参数。适度的混响,可以明显的改善声音质量,改变音乐的音色和风格。我们已经知道,室内的声波遇到四周墙面以及地面和顶棚会产生反射,而这种反射过程是往复多次的。如果这些反射声在直达声到达听者50ms后仍多次反射而继续存在,直到一段时间后才衰减消失,听起来有一种余音不绝的感觉。这种过程与现象称为混响,即交混回响之意。声学家赛宾通过研究后提出:当声源停止发声后,残余的声能在室内往复反射,经吸收衰减,其声能密度下降为原来值的百万分之一所需要的时间,或者说,室内声能密度衰减60dB所需要的时间称为混响时间,其计算公式如下:

    式中:T为混响时间,单位为秒;

    V为房间容积,单位为立方米;

    A是房间内所有表面材料的平均吸声系数;

    S是室内总表面积,单位是平方米。

    从上面公式可见,当一座厅堂容积V已经确定时,通过选取不同吸声系数的内表面材料,可以控制房间的总吸声量,进而控制房间的混响时间。

    2 混响时间测量方法及相关测试仪器综述

    混响时间的测量方法主要有稳态噪声切断法、脉冲响应积分法,最近不少仪器还可以使用MLS最大长度序列数法测量脉冲响应。

    2.1 稳态噪声切断法

    稳态噪声切断法是最常见的,使用起来也最方便,它先在房间内用声源建立一个稳定的声场,然后使声源突然停止发声,用传声器监视室内声压级的衰变,同时记录衰变曲线,最后从衰变曲线计算声压级下降60dB的时间而测得混响时间。但这种方法有一个缺点就是声衰变严重地受到无规过程中不可避免的瞬时起伏的影响,所以对相同的声源和传声器点必须测量多次进行平均。其测量原理图如图1所示。

    稳态噪声切断法测量混响时间测得的响应和声压级衰变曲线如图2、图3所示。

    使用切断噪声法测量混响时间的有B&K 2260D(配7204软件)、B&K 4417P4418型建筑声学分析仪、杭州爱华AWA6290A、嘉兴红声HS5660X、北京恒智的RT1、Norsonic的RTA 840(配Ctr-l SIC与Nor-SIC软件),法国的01dB等。它们的工作原理都是计算-5dB和-35dB两个电平之间的时间,然后推算出混响时间。

    2.2 脉冲响应积分法

    德国哥廷根大学的声学家M1R1Schroeder在1965年提出了测量混响时间的脉冲积分法,脉冲积分法是对常规测量方法的巨大改进。这一方法是基于下面的公式:

    式中:S2(t)—稳态噪声的声压衰减函数;