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厅堂音质设计术语解密,扩散、散射or吸声?

来源:南京瑞宇环保科技有限公司 时间:2019-03-14 点击:


  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


(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

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