混响时间与声源及接收器位置关系研究

    0 引 言

    混响效应是由声音在封闭空间中经内部各个反射面多次连续反射而产生的。描述混响效应强弱的一个重要参数是混响时间（reverberation time，RT）。根据国际标准 ISO 3382-1：2009 （E）（acoustics－measurement of room parameters，part 1：performance spaces）§3.5，在一个封闭空间中，声源停止发声后，声能密度的空间均值衰减 60dB 所需时间定义为混响时间[1]。

    混响时间做为描述封闭空间内声音衰减快慢程度的物理量，是建筑物音响效果设计中的一个重要的客观评价参数。在现代语音信号处理中，混响时间还是语音场景分析、录音环境识别、去混响等研究中的重要参数[2-3]。根据混响时间对未知录音环境进行辨识技术在刑侦、反恐、版权保护等领域有着重要应用。

    赛宾（Sabine）经过大量实验，第一个给出了混响时间计算公式[4-5]，指出了混响时间与房间的体积、内部反射面的面积及反射面吸声系数之间的关系。当声反射较弱时，赛宾公式误差较大，因此 Eyring提出一个修正公式[6-7]。为了更准确描述混响问题，还有很多研究者提出进一步的修正，如文献[8-9]所给出的算法。

    由赛宾等人的公式可见，混响时间是一个与声源及声接收器位置无关的量，它仅依赖于房间的几何尺（容积及内表面积）及声学属性（吸声系数），因此混响时间又是一个表征封闭空间几何结构与声学属性的重要参数。

    近年来，盲混响时间估计问题已经引起人们越来越多的重视[2，10]：在声源信号未知的情况下，只根据一段录音信号来估计录音房间的混响时间。

    混响时间估计的一个重要方法为施罗德法[11]。基于房间冲激响应的施罗德法估计的混响时间依赖于声源及接收器在房间中的相对位置，因此在国际标准ISO 3382-1&2：2009（E）中规定进行多点测量并取均值。这种方法并不能完全消除测量结果对声源（接收器）位置的依赖关系。如何消除这种依赖关系将是本文研究的重点。

    1 施罗德方法及其局限性

    当对一个给定房间进行混响时间测量时，通常并不是从赛宾等人的公式出发，即通过测量房间的体积及总吸声量来间接地计算混响时间，而是通过用声源激励房间，并根据接收到的声音信号来估计混响时间。这是一种直接测量方法，比赛宾等人的计算公式更准确。在国际标准 ISO 3382-1&2：2009（E）详细地介绍了声源激励下房间混响时间的测量方法：噪声信号突然中断法和冲激响应积分法（即施罗德方法）[1，10]。