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转一篇技术资料[扬声器系统测试室和听音室的声学设计]

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发表于 2005-12-27 17:22 | 只看该作者
四.混响时间控制) Q: B: g" k- J) w" }
为了满足测试和听音的要求,必须将混响时间控制在一定的范围内,因而房间要进行吸声处理。
$ ~; D4 z( y, N! f1.        测试室:测试室对混响时间的要求较严格,故房间四周及屋顶和地面均需进行强吸声处理。
" r8 v; L9 z7 \" j屋顶采用加弹簧减振吊钩的吸声吊顶。吸声吊顶采用四种不同的吸声结构,对高中低频声音均有良好的吸收。船形吸声体可吸收不同方向的声音,以使吸声效果更好。吸声吊顶后的大空腔对低频声有叫好的吸收作用。为适应消防要求,吸声吊顶的龙骨采用轻钢龙骨,配合使用的木龙骨均用防火涂料处理。面网装饰布采用阻燃装饰布。最关键的吸声材料是超细玻璃纤维(容重24Kg/m3),本身就是最好的防火阻燃材料。; m; d% C) G4 m5 i( x
侧墙吸声采用多种不同的吸声体交替组合,对高中低频声音有较均匀的吸收。为减少四周墙角的声反射,使用强吸声结构。
$ F1 T: a$ W. F3 M# X% O% W地面处理的方法是先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声)。- N# F4 T! O7 Q0 p1 Z
测试室主要吸声材料利用原AV所测试室拆除下来的,因房间面积增大了,故尚需添加吸声材料,做法基本同原设计。原设计已经过了实际的验收和使用,证明并没有太大问题,只是里隔墙当时没做大的变动其隔声效果要差些。这里没有那些吸声材料的具体测试数据,故也没法进行计算和理论验证。/ E0 L" b4 a9 M5 O0 \; I
测试室旁的调试室与下面听音室的吸声处理一样,只是墙体隔声要求不需太严格。
& F4 n4 n4 j8 E. k+ Y. k. {! Y2.        听音室:听音室的混响时间要求适中,家居环境很少有进行强吸声装修的,故吸声处理就以简单实用易于实施为主,同时兼顾美观大方(与家居环境相适应)。9 c( }8 \" ?: R4 O9 A- _
屋顶采用穿孔石膏板(穿孔率6%,板厚7mm,板后贴一层薄纸)作吊顶(后空200mm),空腔内均匀的铺满200mm厚的晴纶棉(容重20Kg/m3)。6 A/ t& N" C5 ]3 ?3 H1 I: z
侧墙基本不做处理,为了美观和布线方便,可在墙脚做木质踏脚线(墙裙)。另外,可加些薄丝绒布帘(离墙面200mm以上),既为美观又可适当调节室内的混响时间,以满足不同音乐的要求和个人的喜好。
! }' D6 u0 }2 B, f. K地面处理的方法是先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声)。4 C, T* P! v+ g8 O
粗略计算如下:
# Z( {1 c$ \, G# e以大听音室为例,净尺寸为6.7X6.3X3.0m,四侧墙的总面积为78m2,顶和底的面积都是42.2m2,净容积V为126.6m3,引用的数据和计算结果见下表:
6 C7 n5 l) k. Q+ k+ e频率        125Hz        250Hz        500Hz        1000Hz        2000Hz        4000Hz
0 [5 g& w" Z- e! }- ~吊顶材料吸声系数        0.61        0.76        0.59        0.40        0.25        0.20) E: ?: L0 t6 }: K8 |
砖墙(抹灰)吸声系数        0.02        0.02        0.02        0.03        0.03        0.04+ D- c2 m0 G2 J
厚地毡吸声系数        0.10        0.10        0.20        0.35        0.60        0.60
4 f) i4 v2 a0 Q房间总吸声量A=4mV-Sln(1-α)        45.75        66.00        48.58        42.08        58.20        63.357 F+ g( Y+ a: U3 x6 N
混响时间T60=0.161V/A        0.46s        0.31s        0.42s        0.48s        0.35s        0.32s
3 V- H* v1 X6 F/ U# @) V可见房间的混响时间能够满足听音室声学特性要求(四周满加布帘后混响时间在中高频将大为降低)。因没查到8000Hz对应的数据,故上表中未列出来。一般来说高频的混响时间不会超上限的,因为高频吸声较容易,且空气吸声系数在高频时也变大了。
2 E' E$ k8 G, F小听音室的计算结果也相近,在此不再列举。
- i( ^0 Y2 X* `; B9 A3 t; {& d# m3 [0 u
2 f9 |4 |2 p, V5 e
& L9 W8 j1 v5 n5 f
五.现场声学测定8 g- A: w* v6 W) G- a; I/ M
房间本底噪声可以用声级计直接测试,可取多处(至少五点)测试,看其平均值和最大值。在实际测试区域(有效听音区域)最大值不应超过规定值,其它区域平均值不应超过规定值。测试时要空场,空调、照明等都要打开,音影系统不工作。
4 L& J* L4 J* X# G9 E( Q/ ^6 g房间混响时间可用电声测试系统BELL2000(SYSid6.5)、 CLIO4.0等进行测试和计算,也应取多处(有效听音区域内)测试,测试室主要看其平均值和最大值、听音室看其平均值和离散性(既要看不同地点、又要看不同频率),测试信号用粉红噪声,测试结果表示为各中心频率点63、125、250、500、1000、4000、8000Hz对应的混响时间(63Hz的混响时间仅供参考)。测试时要空场,空调、照明等都要打开。5 p/ D. `; O/ ^1 f+ w( r( t
! d* l3 H, j% K1 e( v( R9 d
9 L' N. m2 q% ?5 U
六.实际音质评价7 O$ _* W% Z: N
房间声学特性经过专业人员检查验证后,还需进行实际主观音质评价。选用参考级的音响系统(至少本声没有明显声音缺陷)进行实际听音,可按IEC268-13《扬声器听音试验》方法进行,另外需加大音量以发现房间是否存在明显的异常共振和声染色(也可用大音量纯音扫频测试)。$ d- U+ a0 L' E+ b/ f

( k2 z# w( e8 ?2 O6 w$ ^6 y* l4 O$ P) K" y/ L* R
七.其它说明
2 k" S8 ]2 l  D6 \安装施工时应注意所有有隔声要求的墙体(抹灰前)都不能留缝隙,所有结构件安装都要牢固不松动。穿墙管线应做好声学处理。
3 j# b+ y/ M( j- b# m. J5 M2 a3 z, B" f( m

% |( e$ w1 v. Z% h+ d# d1 \参考书籍:
( C" a# w# v5 x; c/ l《室内声学设计原理及应用》(德)L.Cremer, H.A.Muller
+ p6 k" q9 }  \( G2 D) p《建筑声学设计(第二版)》孙万钢、汪惠义编
) `' p5 ^6 Q$ U) @3 [! P9 Q《建筑声学设计手册》中国建筑科学研究院建筑物理研究所
. @0 J9 @  J4 U' \- ?- z! E( k7 P《实用建筑声学》项端祈编; D' I, J2 P# O- P. P% n
《建筑声环境》车世光等编5 b# ~1 D( i, }4 e0 L) \, b$ S
《录音播音建筑声学设计》项端祈编
; ^# t* e, w0 N- N% \《声学手册》马大猷等编
! A. a& K$ p  r" h《声学技术手册》何圣静主编1 P& G$ ~, Q# r9 y. U' I/ p- ]& r; T
《工程声学》北京声学学会编
5 J* E/ x8 N1 H; c" i. ~8 l$ d5 p, V《音乐厅声学》(日)安藤四一
1 q4 k' N0 j  N) _《噪声控制和室内声学》车世光、项端祈
  t! F+ l' z4 D+ R+ n8 {. O* f《噪声控制学》马大猷

, e5 u% {2 V! [1 g; `3 d; t  U- d$ k4 e
引用标准:
' _0 O2 L3 l+ u3 Q9 y$ k# T3 bIEC268-13《扬声器听音试验》1 z  o. X2 \' h$ s
IEC581-7《高保真系统最低性能要求及测量方法 第7部分 扬声器系统》
% P4 D+ t1 A2 \, N) l  MIEC268-5《声系统设备 第5部分 扬声器》
  K& D) K7 s2 I' }$ `) S: ~  I 5 L2 D% p8 z) y) T1 A3 h0 t
房屋平面图:

! P$ `" c! a% w2 s  ~
/ C1 O$ u# k2 t6 _这个图就不发了,呵呵,没有得到奚工允许就发了出来,希望别见怪。本文仅供参考,涉及到实际的设计方案,请联系实际情况。看了的兄弟请提意见,谢谢!
5 d% \* T$ p7 `& y9 S5 i
! Z2 w4 \% {4 Q) Y6 A6 g[ 本帖最后由 bolix 于 2005-12-27 17:29 编辑 ]
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发表于 2006-8-5 11:52 | 只看该作者
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 楼主| 发表于 2005-12-27 17:21 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
看到有人需要做个监听室,兼有测试功能,所以就把这篇文章发出来5 _; N0 x0 z: e& [% \( Y2 S6 N0 H
作者是奚爱军先生,南大电声8X年的毕业生,20多年的行业经验,呵呵,说说作者的经历,不是吹捧什么,而是希望大家能认真吸收文章中的精华。希望这里不会成为远望之类的吵架专用论坛,而是实实在在为我们的多媒体行业出自己的力量。谢谢!+ v3 _& H% h: W

) }7 X- v" h: Q$ n* R5 X: h                     扬声器系统测试室和听音室的声学设计0 F+ U7 m! k( G3 [) P7 H2 k
一.声学特性# r3 T* D+ g; {; e, L. Q
1.        测试室:
$ k% Y. k+ ]% s. R0 g4 z3 i测试室主要用于扬声器系统的频率响应等电声性能的测试,添置IEC标准障板后可进行扬声器单元的电声性能测试,当然也能进行电视机等产品的电声性能测试。国际公认的标准IEC581-7《高保真系统最低性能要求及测量方法 第7部分 扬声器系统》、IEC268-5《声系统设备 第5部分 扬声器》推荐的都是消声室(近似自由场空间),鉴于本公司的厂房条件目前想从原AV所搬迁过来重建的只是混响时间较短(强吸声处理)的测试室(模拟自由场条件—通常仅用于以脉冲信号测试)。当时测试的结果是:125Hz~8000Hz的混响时间小于等于0.2s,其它特性没有测试。此测试室同时兼用于主观音质评价,故其声学特性要严于一般家居环境,参照听音室和消声室的要求,具体要求如下:8 T8 c4 T3 Y. i4 H
混响时间:125~8000Hz之间测试(听音)区域内混响时间T60的平均值应小于等于0.2s,且T60的各测量值偏离平均值不应大于25%;在125Hz以下、8000Hz以上,允许T60偏离平均值超过25%,但在125Hz以下T60 不应超过0.4s。& Z! J8 {5 @+ k3 x3 x% h
测试室内声频响曲线应尽可能平滑(125~8000Hz±2dB),且无明显声染色。6 O& i5 c4 w4 }1 |, |" E4 O
在63~12500Hz频率范围内,室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。! A/ l. `( W/ Y  m# @" S7 r
本底噪声:空场时,在测试室的测试(听音)区域测定的本底噪声应低于30dB(A计权、慢档)。$ D0 ~6 n# Z1 f" j, O9 H. O
当作听音室使用时室内灯光、色彩、座椅等应使听音员感觉舒适。听音员的座椅靠背应不高于肩,以免产生不良影响。当作测试室用时,室内与测试无关的物品均应移到其它房间,以免对测试结果带来额外误差。
0 k; J+ u# K( G' M1 f2 \/ I  i测试室推荐尺寸:长≥6.0m、宽≥4.0m、高≥2.8m(现有房间尺寸基本符合要求)
( T1 o: R6 d9 d0 B3 ]" }. W$ z7 v4 @) q4 Z' Z8 O! J) `$ \
& M/ m3 ~5 ^+ Z$ o3 a
2.听音室: F6 E' {- Q5 c% k. I5 i
听音室主要用于扬声器系统的主观音质评价。按照国际标准IEC268-13《扬声器听音试验》的要求,听音试验是在与居住房间的“平均”声学特性相类似的房间进行,亦即模拟家居环境。具体要求如下:* R7 C- X8 G& k5 `' n" T9 D
混响时间:250~4000Hz之间听音区域内混响时间T60的平均值应在0.3~0.6s范围内,最好为0.4 s,且T60的各测量值偏离平均值不应大于25%;在250Hz以下、4000Hz以上,允许T60偏离平均值超过25%,但在250Hz以下T60 不应超过0.8s。
# R* A$ @' ~' M) J试听室内声频响曲线应尽可能平滑,无明显声染色。
, y4 J) w7 p* |- o# s" R在100~5000Hz频率范围内,室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。; l! ?# [* `6 a' R
本底噪声:空场(无听音员)时,在听音室的听音区域测定的本底噪声应低于35dB(A计权、慢档)。
/ B0 T$ c* h. T5 J室内灯光、色彩、座椅等应使听音员感觉舒适。听音员的座椅靠背应不高于肩,以免产生不良影响。
0 a" `5 \2 T" ]0 n9 t) c: S试听室推荐尺寸:长≥6.0m、宽≥4.0m、高2.8+0.2-0.5m(现有房间尺寸基本符合要求)
  U8 J9 `6 G1 _' `  t. ^) R6 s- {- q) L8 ]: P0 C  v8 c: _

+ b) b1 \& p, Y. o2 U二.噪声控制
! T; D$ A+ Y5 }/ u+ n4 O为达到以上几个方面的声学特性,以符合使用要求,必须对房间墙体门窗、空调系统、照明等进行优选和隔声、减振、消噪处理。: C0 u0 c3 _$ W7 X) M
1.        测试室:为了测试扬声器系统的失真及频谱污染等,房间本底噪声必须尽量小。相应措施有以下几方面:$ X4 A3 U- v# p4 l2 G
1)        结构的隔声和隔振:6 t& ]; {- g' n. A3 L# n
A.        理想的房间四周墙应为双层隔声墙,鉴于实际房屋结构采用370实心砖墙里外粉刷,如此处理其隔声量可达到55dB,室外环境噪声不超过85dB时(户外远离交通干线的环境噪声典型值是55~60dB)室内本底噪声均能满足要求。因一般混凝土楼板的隔声量为45dB,且很难杜绝振动和冲击噪声,所以房间需加弹簧悬挂吸声吊顶,既为增强隔声效果又有利于房间内部的吸声处理。地面最好采用浮筑结构,鉴于现有房间净高不够,只能简单处理为:先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼隔声减振),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声,减少地面反射声)。
4 W' P+ O9 ^. _( K7 y: Q% y/ k# LB.        房间不能开窗户,因为玻璃的隔声量只有30dB,且缝隙很难处理好,另外镜面对声音的反射几乎是100%,无法进行吸声处理。无论是隔声还是吸声处理的方法就是将窗户封闭,干脆不开窗户。0 y0 f" o8 H: E, x7 C2 L& n
C.        需用专用隔声门。普通门的隔声量只有20dB且容易引起异常共振,另外密封性能很差,声泄漏严重。理想的应是双层专用隔声门,现有的是单层的,因墙体厚度不够现也只能用单层的,估计其隔声量在30dB。这对房间的总体隔声效果影响很大,故此门只能开在接近墙角处,因为一般墙角处既不是最佳测试区域也不是最佳听音区域。
/ B7 l- W5 F8 o, w+ m4 A# t2)        空调系统的消声和减振:要选用低噪声分体壁挂空调,因房间没有窗户所以必须带换气功能。现有中央空调系统管道噪声太大,需加隔振和消声处理。: w6 Q2 |# F, j: ~2 W, V) ?$ j
3)        照明灯光的选择:照明可采用白炽灯(带防爆),不能使用带电感式镇流器的其它灯具,以防止产生交流声。
3 ~' g- G; }6 i- c- _2.        听音室:为了进行扬声器系统的主观音质评价,避免环境对音质效果和听音人员的影响,房间本底噪声必须尽量小。同时,为避免大音量听音时对相邻房间的干扰,也必须进行隔声处理。相应措施有以下几方面:
* a! A# w; a$ _, r  Y7 |1)        结构的隔声和隔振:1 S3 w  k: ~7 I& l5 ^" J/ I
A.        鉴于实际房屋结构采用240实心砖墙里外粉刷(典型家居,且利于进行各种吸声、扩散处理),如此处理其隔声量可达到50dB(民用住宅建筑隔声分户墙的一级标准),室外环境噪声不超过85dB时(户外远离交通干线的环境噪声典型值是55~60dB)室内本底噪声均能满足要求。因一般混凝土楼板的隔声量为45dB,且很难杜绝振动和冲击噪声,所以房间需加吸声吊顶,既为增强隔声效果又有利于房间内部的吸声处理。地面最好采用浮筑结构,鉴于现有房间净高不够,只能简单处理为:先铺一层10mm厚的橡胶垫(阻尼隔声减振),在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯(吸声,减少地面反射声)。
* k! \( Q3 X/ W* ]% I1 E; F8 VB.        房间不能开窗户,因为玻璃的隔声量只有30dB,且缝隙很难处理好,另外镜面对声音的反射几乎是100%,无法进行吸声处理。无论是隔声还是吸声处理的方法就是将窗户封闭,干脆不开窗户。
9 e4 X9 D6 E, k$ A) }" cC.        需用专用隔声门。普通门的隔声量只有20dB且容易引起异常共振,另外密封性能很差,声泄漏严重。理想的应是双层专用隔声门,因墙体厚度不够现也只能用单层的,估计其隔声量在30dB。这对房间的总体隔声效果影响很大,故此门只能开在接近墙角处,因为一般墙角处不是最佳听音区域也不是实际听音区域。5 z9 G5 E" N' e5 T& d" s6 W$ Z. d3 I
2)        空调系统的消声和减振:要选用低噪声分体壁挂空调,因房间没有窗户所以必须带换气功能。现有中央空调系统管道噪声太大,需加隔振和消声处理。! E, k: r1 x- Q3 \; `: T
3)        照明灯光的选择:照明可采用白炽灯(带防爆),不能使用带电感式镇流器的其它灯具,以防止产生交流声。0 E6 U3 N( }) `& n; Y3 K0 ]3 L
; a6 E/ g6 \* D% G

& W) M: ~+ b9 O4 |8 p
+ x/ P+ F3 R" u9 w9 {: ~三.形体设计和扩散设计
6 k0 Z# H- t, N. j+ ?为达到测试室和听音室所需的基本声学特性以满足实际使用要求,需进行必要的形体设计和扩散设计。参照相关标准和别人已有的成功事例,结合现有房间框架,初步确定如下:
& l" {8 q2 j3 _' ]( p" }1.        测试室:分为两部分,一间为较严格声学处理的测试室,裸墙中心尺寸为:7m X 6.6m(长X宽),一间为简单声学处理的调试室,裸墙中心尺寸为:5m X 6.6m(宽X长),高度均为现有楼层高度。9 R4 M! W% d6 k- J, h
2.        听音室:共有两间,声学处理相同。裸墙中心尺寸为:7m X 6.6m(长X宽),一间为简单声学处理的调试室,裸墙中心尺寸为:5m X 6.6m(宽X长),高度均为现有楼层高度。
$ M6 U: d! d( w% @* \0 w测试室主要用于测试扬声器系统的电声性能,而听音室主要想模拟家居环境进行实际听音,故暂不考虑进行扩散处理和异形设计。一切都顺其自然,声学处理只是将有害的振动、噪声、反射等尽量减少。% Y2 j7 S9 H& W; U
& W  d( ~! _* t7 ?4 f0 Y  }
[ 本帖最后由 bolix 于 2005-12-27 17:31 编辑 ]
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