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声音测量的基础-21“混响理论与混响时间的测量”之7-混响时间的测量 (2) -

Schroeder于1965年提出了一种根据脉冲响应计算混响时间的方法。从那时起,随着数字信号处理技术的进步和PC在室内声学测量中的普及,我们谈到了这种方法在30多年后于1997年标准化的情况。
这次我们将简单地介绍脉冲响应的含义、测量方法以及根据脉冲响应积分方法计算混响时间的过程。

脉冲响应定义为“当输入称为脉冲的非常短的信号时系统的输出”。在像大厅这样的房间中的脉冲响应的测量中,在过去,使用用于比赛开始的手枪点火声音,在舞台上发出“砰”的声音,并观察观众座位中声音的衰减过程我在做。简单地说,即使你拍手也会产生短脉冲声音,所以你可以掌握房间声音的印象。在室内声学中,极短信号的输入意味着如上所述的脉冲声源进入室内,并且系统的输出意味着接收点处的响应 (直接声音和反射声的声压时间波形) 。尽管波形上每个反射声的方向是未知的,但此脉冲响应包含了一个声源与接收点之间关系的所有物理声信息 (参见图1) 。

  • 图-1脉冲响应的概念图
    图-1脉冲响应的概念图

现在,我们使用扬声器而不是手枪进行测量,但通常使用全向12面体扬声器,因为扬声器具有强烈的方向性,特别是在高频区域。作为用于声源的信号类型,主要采用以下三种方法。

  1. 脉冲音
    使电信号的脉冲从扬声器放射,直接向空间放射并记录脉冲音本身的方法。虽然这是一种直观的方法,但由于脉冲能量较小,因此通常需要同步相加来提高S/N。
  2. M序列噪声
    M序列信号是二值 (-1和1) 序列的白色伪随机信号,其周期为1L=2N-1。快速阿达玛变换是一种提高互相关函数计算效率的方法,可以非常快速地获得冲激响应。S/N也可以通过将录制时间设置为最佳来获得足够的时间,但是要小心,因为很明显它容易受到声场时间变化的影响。
  3. 扫频脉冲
    扫频信号是一种频率连续变化的信号,在需要同时测量任意频带的特性时非常有用。这是一种发射比普通脉冲信号能量更大的扫频脉冲 (时间扩展信号) 并在录制时执行算术处理 (时间压缩) 的方法。能量也比普通脉冲大得多,因此S/N也是安全的。在测量过程中,您还可以感受到听觉上的混响。

以下过程说明了从使用上述方法测量的脉冲响应中确定混响时间的过程。

Schroeder在开头提到,通过反转时间轴对冲激响应平方的时间数据进行积分而获得的衰减曲线在理论上与通过停止先前显示的随机噪声而获得的衰减曲线相同。它指出。

时间函数的衰减可表示为表达式 (1) 。

  • 声音测量的基础知识-第21章“混响理论与混响时间的测量”之7-混响时间的测量 (2) -_No.1

但是,p (t) 表示冲激响应。(1) 式的积分如 (2) 式所示,也可分为2次积分运算进行。

  • 声音测量的基础知识-第21章“混响理论与混响时间的测量”之7-混响时间的测量 (2) -_No.2

对于上面公式中计算的衰减曲线,直线的斜率是通过前面描述的衰减曲线的最小2乘法计算的。但是,最小动态范围为20dB,并且如果可能,最好确保30dB。另外,测量中的动态范围必须明确记载。

在此方法中,当S/N不充分时,噪声会在脉冲响应持续时间的后部增加到原始混响成分,并且衰减曲线的后部会产生大的平坦弯曲。

标准 (ISO3382-1:2009) 提供了减少暗噪声影响的处理方法,但不太实用。重要的是使用测量系统和方法保证至少20dB动态范围。决定动态范围的因素是多种多样的,例如声场的暗噪声水平,扬声器的输出水平,上述三种方法的选择,同步相加和信号长度,并且可以确保多少动态范围是知识和一些事实上,这是一项需要经验的测量。

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○ ISO 3382-1:2009 Acoustics -- Measurement of room acoustic parameters
Part 1: Performance spaces
○ ISO 3382-2:2008 Acoustics -- Measurement of room acoustic parameters
Part 2: Reverberation time in ordinary rooms
○ M. R. Schroeder,"A new method of measuring reverberation time" J. Acoust. Soc. Am.,vol. 37,pp 409-412,1965

小野测器DS-0232 隔声/吸声特性测量软件

(摘自2010年12月22日发行的电子邮件杂志)