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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3 G  w2 N9 K6 k" q) K7 f" z
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。
  m0 y0 T- {3 R. D$ X1.        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。, O3 R# y" s4 W. I
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。
, D5 g4 g$ x* Z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。
( I2 ~8 _% P! l% 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)。7 Q: d1 v  J4 Z9 c+ I
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。
7 U$ Q/ t; j" p* 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。
1 x# B, y: l. E6 {) }+ n5 d* c" ~2.        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)。- @4 X+ x; K. ^' M8 i
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)。
1 E  m4 x1 M  c. B, v# 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。
- H9 H' r- h" l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)。
# W, s9 ^; t7 |粗略计算如下:7 h8 C2 j6 h7 F8 J$ B3 C
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:1 r- ]( U$ F) {$ {5 D$ O; s
频率        125Hz        250Hz        500Hz        1000Hz        2000Hz        4000Hz; z+ Y! r7 ^, D( g& p3 ^9 H
吊顶材料吸声系数        0.61        0.76        0.59        0.40        0.25        0.205 V  _) j9 U5 @; k7 V
砖墙(抹灰)吸声系数        0.02        0.02        0.02        0.03        0.03        0.04( \1 Y4 U. i+ H% Z( X+ N& c9 G
厚地毡吸声系数        0.10        0.10        0.20        0.35        0.60        0.60& a0 c: \7 t5 j5 ~. j
房间总吸声量A=4mV-Sln(1-α)        45.75        66.00        48.58        42.08        58.20        63.358 P$ G) c( |( q$ o
混响时间T60=0.161V/A        0.46s        0.31s        0.42s        0.48s        0.35s        0.32s& N, ^% L" Y# P! o1 v5 I  a
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。# Y+ {6 l; X; o9 @* Z: G6 _2 \
小听音室的计算结果也相近,在此不再列举。
8 |& {5 j  K3 `1 V/ S( T5 B$ i! o& |" b; Z

! B) k( L7 [% _- d- ?& S$ }$ f9 T( F  O
五.现场声学测定
2 v$ V4 y& Q2 a. b  U3 m# W) s) b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。" Z' o* }+ A. _/ X1 f1 H
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。& Z+ ~3 ]! |' \! o

8 Q+ G7 _" p* T1 `6 i% z  J. l; |
六.实际音质评价
# n$ I- d  e) ?( i/ E  i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)。
8 B7 ?: z+ T3 D" e
6 G4 H9 W  C3 h0 ]; j" ~
; h4 M0 o: u- t1 L七.其它说明8 T5 q+ Z* ^  a% N9 v' k
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。4 {6 e$ K( t9 X# P3 L. M
3 ~9 _! g2 m& s( V

4 `: v& E+ y! H* H. j# a, Q( j% o参考书籍:
$ H& I/ R: y7 D3 o5 q《室内声学设计原理及应用》(德)L.Cremer, H.A.Muller; `" w, T. T4 u" c- I6 p9 z
《建筑声学设计(第二版)》孙万钢、汪惠义编
: d: b6 ~1 l5 B& z8 o2 P《建筑声学设计手册》中国建筑科学研究院建筑物理研究所
! V; }, ^2 Z9 ?; |" `; X4 g% y《实用建筑声学》项端祈编
& u- `' ^, z4 A, f9 P: W+ ?3 p《建筑声环境》车世光等编
6 M/ c4 I. ~/ A《录音播音建筑声学设计》项端祈编
& I- d8 {7 ]( s6 n% ?7 d《声学手册》马大猷等编" }5 ]4 e$ |; K1 B4 a; K% v  v
《声学技术手册》何圣静主编
4 U/ D% k: p- W) @《工程声学》北京声学学会编# |8 V- H0 l+ j; t0 R8 \8 a! |
《音乐厅声学》(日)安藤四一
4 \! Q9 k" I! }7 O3 ~) O2 c《噪声控制和室内声学》车世光、项端祈# h- H$ a7 l' R. z1 x5 k& B7 \7 p/ K
《噪声控制学》马大猷

: z* ~. [$ A* Z. H7 ~& d2 c
) a% w  A2 M0 y) `引用标准:2 z5 m: x; X6 M& v
IEC268-13《扬声器听音试验》9 X  ~, e3 v* p' l
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》) E. q) J6 {; d* ^: s
IEC268-5《声系统设备 第5部分 扬声器》
: C% ^9 D  S# s
$ e8 V8 A* l. o( P房屋平面图:

" u( _$ ^: N  p
% g" L; m/ g* E' W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!
1 w$ o' o9 x$ ^8 W, ~0 Z+ C/ z& x% {9 c
[ 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
  L% _0 _$ g( y0 S. e& l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!
* O5 }1 }" {5 x& ^3 k, X) a. O1 F$ |1 }$ R- |$ w
                     扬声器系统测试室和听音室的声学设计
/ L( y3 F2 z+ w! j7 Q一.声学特性
3 N3 D% q/ m* o; \+ O; \; i$ W1 v1.        测试室:
2 b4 ?8 m& g4 z$ E# _4 C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:6 i. b* U7 o9 W' H/ n+ o. r
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。) m2 I* g4 c7 V! f/ a" j8 ]
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。) {- U! B! d  m3 d% K8 |' p$ j8 H
在63~12500Hz频率范围内,室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。8 w4 E* o% _4 F( z: G$ R, g5 B
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)。# G7 P% ^& r, `" S# {9 ]; N; Y( V
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。+ j1 b) t& N5 r
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)1 w- c7 w$ b; a2 j; c+ a' q& F
1 C) }$ Z. ?" `% P* ^( k' ^
; F2 l0 A1 |- I
2.听音室: |( b' H$ D  R0 x  S
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:: Q3 i% d: y' m+ j8 Q
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。9 S" }+ g( S+ t, P3 V2 {% Z9 A7 ~
试听室内声频响曲线应尽可能平滑,无明显声染色。# ^8 [! ]# E# Y1 F- X
在100~5000Hz频率范围内,室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。6 F( ~3 o/ Q% O- `. D8 `) f! j
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)。8 t# ^' M0 Z* C( u* s/ a
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。6 S9 `# U) Y6 Z9 d+ n
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)  c9 K7 @6 e1 l* k0 _
4 K0 K1 @% _: X) a* X
% k  H- v# c; E/ A: f$ z+ Z
二.噪声控制8 R8 d8 _8 A, X  W; B  Q5 L
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。" F4 p( m  c; j4 P6 {
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:2 H: t& C$ L' E3 {" l) L
1)        结构的隔声和隔振:
. K) E* Y. r) x7 e6 tA.        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)。$ U& j7 ^# D. |2 V( o6 K$ O
B.        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。$ B( Z7 u3 P1 _3 Z" G; g$ _1 L
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。4 C6 s; z( q) L& M% J' V4 K
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。
8 K6 U6 P, d' a7 F- V* W2 L3)        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。) X( X+ C$ o3 z3 D) g6 Y
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:# o) O9 M: v: E3 X) W5 w* D
1)        结构的隔声和隔振:
4 V4 j7 H! s  o0 H0 `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)。
6 H/ J* e: Y2 Y& oB.        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。5 h7 O9 S" N7 o( h) E& \& {; H3 K1 B
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,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。; U: [8 _3 L1 D6 q# w/ W. r. z
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。
0 m5 l( I% q  S2 b4 _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。; Q1 \: E/ Q8 y! F; D

, h3 J  ]% E' B( X% c5 Q. `- E, [: t

# `% D9 k, O; z三.形体设计和扩散设计 & S; x; y4 M  x0 \
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:9 Q. Y# p+ o5 }, I
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。4 _* O) t% i. n2 ^9 q
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。
0 T6 f# I2 q1 W5 b7 b8 x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。& _% N9 i9 g1 v- S: k* @
; R3 T  h1 a2 c. B' C- b) A' n  B0 [* f
[ 本帖最后由 bolix 于 2005-12-27 17:31 编辑 ]
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