声学上的大房间和小房间
如果一个房间内的声场满足扩散声场(房间内声能密度处处相等,而且在任一受声点上,声波从各个方向传来的概率相等,相位无规,最接近扩散声场的房间是混响实验室)或混响声场(经房间壁面一次或多次反射后到达受声点的反射声波形成的声场)的生成条件,就把该房间称之为声学意义上的大房间。声学意义上的大房间中可以采用赛宾公式或艾润公式(伊林公式)计算封闭房间的混响时间。声学意义上的大房间的尺寸,特别是长度尺寸已远大于最低工作频率的波长。
在一个房间内,随着声音信号频率的进一步降低,如果声场不满足扩散声场或混响声场的生成条件,从声学观点上应把它看作是声学意义上的小房间。其长度尺寸已与最低工作频率的波长相比拟。小房间不能采用统计声学来处理,而应以波动声学的方法来处理房间的声学问题。
因此,区分声学上的小房间和大房间的关键是关注的频率。而不是容积的绝对值。
声学小房间不存混响时间概念
声学小房间缺乏混合得很好的声场,因此没有统计意义的扩散声场为前提的混响时间,只存在一系列早期反射声能,或者说,在低频范围内只存在数量有限的彼此分离的几个简正模式,形成不了扩散声场。此时,可以用简正模式衰减率来定义声能衰减的快慢程度。简正模式衰减率是以dB/s表示的某个简正模式的频率上声压级的衰减率,简正模式衰减率不是混响时间。
何谓自由声场?
在空旷的空间,声源周围空间只有从声源向外辐射的声能,而没有从周围空间反射回来的声能,称为自由声场,最接近自由声场的房间是全消声实验室。
如何应对小容积房间的简并频率?
小容积房间的简并频率大都在100Hz以下,在容积有限的前提下扩散体不可能做的这么大,所以放入一个“所谓”的低频扩散体,白白占用了小房间的宝贵空间,是得不偿失的,而把顶棚、墙面做成曲折非线形,对于解决低频声扩散也是徒劳无功的(对于解决回声还是有益的)。解决小容积房间简并频率问题的重点仍在于吸声。和音乐厅、剧场等强调自然音色的空间不同,以扬声器为主要声源的房间(例如录音棚、家庭影音室)没有“最佳混响时间”的概念,这些场合应采用强吸声的处理方式。
散射系数和扩散系数有何不同?
比较
散射系数
scattering (SC)
coefficient
扩散系数
diffusion (DC) coefficient
定义
散射声能与总反射声能的比例
评价反射声能在空间分布的均匀性,无明确物理意义
在哪测量
在消声室中测量单一入射角的结果,在混响室中测量无规入射角结果
自由声场,测量在消声室或半消声室中进行
为谁参考
可在EASE、ODEON软件中使用,更加实用,适合厅堂音质设计师使用,难以预测
适合扩散体设计师使用,容易预测
由谁定标
国际标准组织ISO
声频工程学会AES
是否考虑反射声的指向性
否
是
(某二维扩散体两种系数的实测比较)
(单一入射角散射系数测量)
(混响室测量无规入射散射系数)
两种吸声系数有何不同?
无规入射吸声系数
垂直入射吸声系数
适合厅堂音质设计师使用,难以预测
适合吸声体设计师使用,容易预测
在混响室测量
在阻抗管测量
测试所需试件面积大,要求10平米左右,更接近实际声场条件,国家标准以混响室法确定的吸声系数作为材料吸声性能的评定依据。
测量所需材料面积很小,测试装置简单,测试结果准确,适用于吸声理论研究、吸声材料结构的优化与研发。
散射量与吸声量之比较
不同于吸声材料或结构(吸声量是与面积成正比);扩散体的散射量的影响因素更为复杂。
1、 在扩散体有相同最大进深的前提下,单个和多个扩散体的扩散系数有很大不同,随着扩散体阵列周期数的增加扩散系数呈下降趋势,而散射系数则大体保持不变。
2、 随着进深的增加,扩散系数和散射系数一般都会增加。
3、 每周期沟槽数越大,扩散系数和散射系数一般越高。
MLS和QRD扩散体
MLS扩散体具有很强的频率选择性,沟槽深度为扩散声波波长的0.25,只对这个倍频程内有较强的的声扩散作用,对其他频率都接近镜面反射。使用受到很大限制。
QRD扩散体:宽度相同而深度不同,
5阶:0 1 4 4 1
7阶:0 1 4 2 2 4 1
11阶:0 1 4 9 5 3 3 5 9 4 1
13阶:0 1 4 9 3 12 10 10 12 3 9 4 1
QRD举例说明:假设扩散最低频率下限波长为34cm(对应1000Hz),则槽深取0.25倍波长,也即8.5cm。如果槽宽也是8.5cm,则一个标准扩散板总宽度为59.5cm,有效的最大扩散频率为2677Hz。也即这个标准板的有效频率在1000~2677Hz之间,超过2677Hz将以镜面形式反射。低于1000Hz也不存在扩散现象。因而,采用多级嵌套的方法就是为了扩展声扩散的有效工作频率范围。
(沟槽多级嵌套)
音乐厅音乐反声罩的声学性能需要参考声场结构,做到性能最优,便于操作。
瑞宇声学 音乐反声罩专家 http://www.njruiyu.cn/docs/productfsz.html
|