聲學(xué)軟件
SOFTWARE
如果你不知道這些聲學(xué)指標(biāo),就out了
時間:
2022-07-25
作者:
思成舞臺設(shè)計
分類:
聲學(xué)知識
一、衰減參數(shù):
EDT與RT10: 中文全稱是「早期衰變時間」(Early DeCay Time)。定義是聲源停止發(fā)聲后,室內(nèi)聲場衰變過程早期部分從 0 dB 到 -10 dB 的衰變曲線的斜率所確定的混響時間。這個指標(biāo)實(shí)際上就是RT10,也就是聲能衰減為十分之一所需的時間,edt和RT的本質(zhì)區(qū)別在于RT由于時間較長,一般聲音都會經(jīng)過墻面,天花或者地面的反射,你最終感受到的是一個混響場,這也是RT這個指標(biāo)叫混響時間的由來,而edt更多的表達(dá)的是直達(dá)聲場的特性,考慮到空氣衰減特性,一般edt在200ms左右,這個時間在劇院劇場空間聲音還沒有經(jīng)過反射,所以空場和滿場對于edt來講變化不大,而對于RT來講,空場和滿場變化比較顯著。edt是衡量房間直達(dá)聲和早起聲能的重要的參量。
RT60:RT60 是指房間的「混響時間」(Reverberation Time),具體的定義是指聲場衰減 60 dB 所用的時間,單位為「秒」。XR技術(shù)網(wǎng)工程師認(rèn)為,RT60 越大,表示這個房間的混響時間越久,即聲音消失的時間越長。如果房間里面有很多人,就叫做滿場混響時間;如果房間里面只有你,就叫做空場混響時間。日常應(yīng)用中,我們常用中頻1000hz來標(biāo)記,所以一般用中頻空場混響時間來標(biāo)記一個房間混響特性。
T20、T30:有些聲學(xué)測量軟件中沒有RT60,只有 T20 和 T30。它們分別表示根據(jù)聲場衰減 20 和 30 dB 所用的時間算出來的 RT60。為什么不直接測 T60呢?是因?yàn)樵谟行y量設(shè)備或軟件或現(xiàn)場功能房間,大多數(shù)據(jù)采集和分析設(shè)備的動態(tài)范圍不超過 80 dB;并且實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的聲場衰減 60 dB 后往往和底噪差不多了;測出來的 T60 會不準(zhǔn)確。XR技術(shù)網(wǎng)工程師認(rèn)為,因此許多國際標(biāo)準(zhǔn),如 ISO 354 規(guī)定使用測量得到的 T20 算出 T60 就可以了。
清晰度明晰度參數(shù):
XR技術(shù)網(wǎng)工程師認(rèn)為,語言語清晰度指數(shù)的主要特征是給不同頻段的言語聲音計算出不同權(quán)重,以此界定言語聲音在不同頻率的分布。酒吧設(shè)計網(wǎng)工程師認(rèn)為:可聽度越高,理解言語的潛在可能性越高,反之,由于聽力受損或現(xiàn)場清晰度不高,可聽度越低,理解可能性越低。言語清晰度指數(shù)包括無意義的音節(jié)、單音節(jié)詞甚至還可有簡單的閱讀材料等。XR技術(shù)網(wǎng)工程師認(rèn)為,一般講,言語清晰度最大值分布在中、高頻間。
C80:C80是指80ms以內(nèi)的聲能和80ms以后的聲能的比值取對數(shù),這個指標(biāo)表征音樂的明晰度,一般對于古典交響樂來講C80越小越好,可能是0或負(fù)數(shù);對于流行和電音來講,C80一般是正數(shù),偏大比較合適。
D50:D50是指50ms內(nèi)聲能和總聲能的比取對數(shù),D50表征語言的清晰度,正相關(guān)于STI,d50最大是1,約接近于1,廳堂的語言清晰度越高。
ALCONS值(輔音損失,屬于清晰度指標(biāo)):1940時代,貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)設(shè)計出首例語言子測量方法。ALcons(輔音音節(jié)損害)指的是輔音音標(biāo)發(fā)音的丟失程度,用百分?jǐn)?shù)來表達(dá)不可以正確認(rèn)識的詞或輔音。ALCons數(shù)值0.00%則表明傳播過程零(未丟失輔音)。
對語言清晰度理論的研究表明:采用有效混響時間的設(shè)計,混響曲線初始下降部分L越大,語言清晰度越高。
輔音清晰度損失率百分比理論是荷蘭聲學(xué)家Peutz于1971年在美國聲學(xué)雜志上發(fā)表的,其概念是人們講話發(fā)聲的元音如a、i、u、e、o,比輔音如b、p、m、f等能量高6dB左右(即4倍),而輔音是比較短促的聲音,一般是20ms左右,元音則為90ms左右,所以,往往會出現(xiàn)因輔音聽不清楚而影響語言清晰度的情況。輔音損失率越小,清晰度越高。
②
③
式中,STI是語言傳輸指數(shù),可評價體育場館的語言清晰度;ALcons%是輔音清晰度損失率百分比;D2是揚(yáng)聲器至最遠(yuǎn)觀眾席距離;T60是體育場館建筑聲學(xué)混響時間;Q是揚(yáng)聲器的指向性因子;N是揚(yáng)聲器數(shù)量;是體育場館容積;M是臨界距離修正系數(shù),一般取1,從公式②、③可以得出:
真正實(shí)用于建聲和電聲設(shè)計的是公式②。公式③是清晰度和輔音清晰度損失率百分比的換算公式,用于測量。
從輔音清晰度公式ALcons%來看,ALcons%是由建聲、電聲兩個專業(yè)進(jìn)行設(shè)計的。建聲的設(shè)計理念是:在V不變的情況下,建筑聲學(xué)T60越小越好;電聲的設(shè)計理念是:在揚(yáng)聲器至觀眾席距離D2不變的情況下,揚(yáng)聲器數(shù)量N越少,揚(yáng)聲器Q越高,ALcons%越小,語言清晰度STI越高。
AI和SII:AI清晰度指數(shù)(articulation index, AI),在助聽器驗(yàn)配時,我們常用清晰度指數(shù)(articulation index, AI)和言語清晰度指數(shù)等(Speech Intelligibility Index,SII)來指導(dǎo)和評估對助聽器參數(shù)的調(diào)試及其效果,以提高患者對言語的可聽度為目的。這些驗(yàn)配工具已經(jīng)得到多年臨床驗(yàn)證,成為行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),比如中國國標(biāo)已經(jīng)規(guī)范清晰度指標(biāo)的制定和使用:《聲學(xué)語言清晰度指數(shù)的計算方法GBT 15485-1995 Acoustics-Methods for the calculation of the articulation index of speech》。
STI 即是語言傳輸指數(shù)(Speech Transmission Index),它跟語言清晰度(Speech Intelligibility)之間始終有著良好的一致性,能較好的反映和預(yù)測實(shí)際的語言清晰度。酒吧設(shè)計網(wǎng)工程師認(rèn)為,測量公共廣播系統(tǒng) STI 的原始客觀方法一直非常耗時。一個完整的測量,需要得到并分析 98 組調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)。隨著技術(shù)進(jìn)步,傳遞函數(shù)可以被測量并計算出來。但測量要求極為苛刻,整個系統(tǒng)必須是嚴(yán)格線性和同步的。比如,不能存在任何非線性處理設(shè)備,像壓縮器與限制器等,甚至對測量時的風(fēng)速都要求接近于零,麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器在量測過程中不能移動。所以,XR技術(shù)網(wǎng)工程師認(rèn)為,這一方法不僅耗時,也不可能用于便攜式儀器。
通過上式表明,STI與ALcons(輔音損失有密切的相關(guān)度)。語言清晰度STI越高,ALcons%越小。一般取STI=0.45,即ALcons%=15%為語言清晰度的臨界值;若ALcons%>15%,語言清晰度將難以保證。
RASTI 指房間聲學(xué)語言傳輸指數(shù),它專為特殊情況開發(fā),比如驗(yàn)證一個講話者在沒有回聲的小房間里演講等,它不適用于電聲系統(tǒng)。開發(fā) RASTI 的目的是解決原始 STI 方法測量過于耗時的問題。但無論是綜合測試能力還是抗干擾能力,RASTI 都有妥協(xié)。這也導(dǎo)致 RASTI 和主觀驗(yàn)證的清晰度之間一致性很差。XR技術(shù)網(wǎng)工程師認(rèn)為,但很長一段時間內(nèi),RASTI 都是便攜式儀器唯一可選的語言清晰度測量方法,并被用于測量航空工業(yè)中的廣播系統(tǒng)。一般RASTI >0.6,會認(rèn)為比較圓滿完善的清晰度。
中國也推出了GB/T14476-93客觀評價廳堂語言可懂度的“RASTI”法。
RASTI 法測量的調(diào)制傳遞函數(shù)
從 IEC 60268-16:2011,4.0 版標(biāo)準(zhǔn)開始,RASTI 不再是經(jīng)認(rèn)可的測量方法。
STIPA :STIPA 表示的完整意義是公共廣播系統(tǒng)語言傳輸指數(shù),它解決了前兩者的諸多問題,允許使用便攜式設(shè)備快速精確地測量語言傳輸指數(shù)。STIPA 通過簡化的流程測量 MTF。在沒有嚴(yán)重的環(huán)境噪聲以及大量非線性失真時,STIPA 結(jié)果精度與完整的 STI 方法一致性可達(dá) 99%。XR技術(shù)網(wǎng)工程師認(rèn)為,NTi Audio 在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善,確保結(jié)果精確可靠的同時,15 秒即可測量一次,這一方法不僅通過 TNO 認(rèn)證,更被寫入 IEC60268-16:2011 標(biāo)準(zhǔn)。
原始 STIPA 法
NTi Audio 改進(jìn)的 STIPA 法
RASTI 和 STIPA 都是測量 STI 的簡化方法。
STIPA 的量測對背景噪聲要求很高,但使用 NTi Audio 的儀器進(jìn)行測量,卻比較簡單。一個擁有基本聲學(xué)知識的人就可以進(jìn)行操作,分析儀的存儲功能可以支持在較大范圍的廳堂內(nèi)進(jìn)行量測并將各位置測得的數(shù)據(jù)儲存在儀器內(nèi)。儀器將自動計算 MTF(調(diào)制傳遞函數(shù))和 STIPA 結(jié)果。
TS:重心時間ts,表征明晰度和混響感之間的關(guān)系,屬于次要的參考指標(biāo)。
語言清晰度評價方法的發(fā)展
STI 與 STIPA 和 RASTI 的區(qū)別
簡單來說,STI 即是語言傳輸指數(shù)(Speech Transmission Index),它跟語言清晰度(Speech Intelligibility)之間始終有著良好的一致性,能較好的反映和預(yù)測實(shí)際的語言清晰度。而 RASTI 和 STIPA 都是測量 STI 的簡化方法。
當(dāng)代測量方法,如STI(語言傳送指數(shù))或STIPA(公共廣播系統(tǒng)語言傳送指數(shù))試著用一個單一值描述結(jié)果,將盡量多的干撓因素考慮到在內(nèi)(追求完美景)。結(jié)果是接近0.00(無法理解)和1.00(完美理解)中間的標(biāo)值(STI)。
以上是思成舞臺設(shè)計有限公司、XR技術(shù)網(wǎng)、酒吧設(shè)計網(wǎng)以及丁丁舞臺技術(shù)培訓(xùn)中心聲學(xué)設(shè)計師整理的一系列房間聲學(xué)參數(shù),主要用來表征這個空間的聲學(xué)特性,每個參數(shù)你都明白是啥意思之后,這個空間的聲學(xué)特性你就了解了,這就好比你要了解一個人,就從他的性別,年齡,身高,體重,長相等參數(shù)入手,都知道以后就能在你心中勾勒出這個人的大體模樣了,是一個道理。
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