声学基础:室内声学测什么?

室内声学是一个宽泛的概念,它通常描述的是一个有限空间的声学属性。也就是,声音或噪声在空间边界(如墙壁、顶棚等)怎样传播、反射、吸收和扩散。

在一间对声音品质有所要求的空间,比如会议室,机场,火车站,教室,音乐厅和录音棚等,测量和控制声波的行为尤为重要。

室内声学测什么-banner-1000px

声学专家测什么?

协助声学专家们确定室内声学属性有多个测量项目,比如:

声压级SPL测量声音大小是否在合理范围内
混响时间RT60测量反射声对声音的增强或削弱作用
语言传输指数STI测量语音的清晰程度
噪声曲线NC衡量背景噪声对人的影响
吸声系数α测量并计算吸声材料或结构的吸声性能

室内声学有别于建筑声学,后者考虑的是房间与房间,或房间与外界的隔声情况。

声压级

声压级是我们最熟悉的声学参数之一,但很多人对其认知仍停留在“xx 分贝”的阶段。事实上,声压级参数体系非常庞大,可以以多种形式应用在各类场景和评价体系中。

XL3 声级计中不同声压级类型

XL3 声级计中不同声压级类型

语音空间衰减率 D2,s

D2,S 的测量和计算

我们还可以组合不同计权和频段,通过单一值快速评价声音对人的影响。像低频等效声级 LAeq,T,L平均 A 计权背景噪声级 Lp,A,B 都属于这个范畴。

频谱也是声压级的表现形式之一,常用的如 1/1 倍频程和 1/3 倍频程频谱,几乎会在所有声学标准中出现。

混响时间

混响时间 RT60 是一个房间最重要的声学特性之一。

混响时间并非越小越好,控制合理的混响时间才能让一个房间或厅堂满足使用需求。比如音乐厅、剧院等场所需要较大的混响时间才能让声音听起来丰富饱满,而录音棚或教室则应该尽量控制混响让语音能清晰回放。

 

通过 DS3 十二面体声源测量混响时间

通过 DS3 十二面体声源测量混响时间

除了 RT60,我们还研究混响的早期衰变时间 EDT衰变曲线,这可以帮我们对声场建立更全面的认识。

同时这些参数还关系人的主观听感,很多时候,EDT 比 RT60 更能反映人对混响的实际感知。

混响声

语言传输指数

语言传输指数 STI 客观衡量“人能否听清”,它对于所有涉及语音听音的场所都至关重要。

STI 将包括声压级、环境噪声、混响时间、失真、信噪比等所有因素涵盖,是一个“最终指标”。

XL3分析仪STIPA测量

目前评价 STI 的主流客观方法为 STIPA 法,通过一个限宽的语音合成信号作为信号源,在测量点测量信号传播过程中调制信息丢失的情况,进而给出一个介于 0 和 1 之间的单值评价量。

语言传输指数 STIPA - 语言清晰度 STI - 语言可懂度 - NTi Audio

反直觉的是,STI 并不是所有情况下都越大越好。

比如在很常见的开放式办公室中,语言传输指数越高,人的工作效率就越差,谈话者的隐私也难以保障。

研究表明,只有当 STI 小于 0.5 时,语音对工作效率的负面影响才会弱化;STI 低于 0.2 时,语音就很难听清了。

声掩蔽效应

声掩蔽效应 - 当两个声音频率接近时,人只能感受到声压级较大的那个

因此很多开放式办公室会主动添加声掩蔽系统,通过播放低声压级的白噪声或粉噪声,降低语言传输指数,提高私密性和人的舒适性。

噪声曲线

噪声曲线(Noise Curve)量化了室内的环境噪声(背景噪声)。通过测量空房间的完整声音频谱得到单一频点最大值,比如 NC40 - 表示房间内的环境噪声在频谱上的任意位置都不会高于噪声标准曲线 NC40。

XL2声级计噪声曲线

这个最大值通常受两方面因素影响 - 环境声源(如室外交通)以及系统性声源(如暖通空调系统(HVAC)或其它运作中的器械)。它能用来评估房间的环境噪声是否会影响到其中工作生活的人,它也同样会影响语言清晰度。

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噪声曲线多种多样,在中国、欧洲等地区,一般使用 ISO 标准定义的噪声等级曲线 NR,而北美常用噪声标准曲线 NC

吸声系数

吸声系数 α 其实是混响时间的衍生,特定吸声系数的材料可以控制混响时间大小,而混响时间测量又是研究吸声系数的重要方法。

混响室法测量吸声系数

混响室法测量吸声系数

声学专家们通常会事先研究某种材料的吸声系数,并模拟安装特定面积材料后房间各个频带的混响情况,还要结合实际测量验证设计效果。

吸声材料无处不在 - 我们的衣物、窗帘、家具都可以用来改变混响时间。

广西文化艺术中心-座位3

一些先进的多功能厅还会使用“可变混响技术”,通过改变吸声材料或音频系统的“人工混响”,控制听众对混响的感知,让多功能厅满足会议、演出等不同使用需求。

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