音质设计与混响时间、声压级的计算

音质设计与混响时间、声压级的计算（一）厅堂音质的设计要求参见表1-11、表1-12及图1-12。厅堂音质设计要求与相关的客观指标表1-11音质设计要求相关的客观指标（1）合适的响度与响度密切相关的客观指标是声压级。对语言声，一般要求60～65dB，信噪比≥10dB，否则要用扩声系统弥补声压级不足或提高信噪比。对于音乐声，一般要求声压级在75～96dB（2）在混响感（丰满度）与清晰度之间有适当的平衡与此密切相关的物理指标是混响时间。如房间混响时间过长，则声音清晰度下降，若混响时间过短，会影响丰满度。对音乐演出为主的厅堂（如音乐厅），丰满度占有重要地位，故希望混响时间长些，如1.2～2s；对以语言声为主的房间，如教室、演讲厅、话剧院，以语言清晰度为主，混响时间不可过长，以1s左右为主。（3）具有一定的空间感与此有关的主要指标是早期侧向声能对早期总声能之比（LE），以及双耳听闻的相干性指标。对音乐厅要求观众厅侧墙距离不要过大，且侧墙有声反射面。对室内聆听立体声，可通过效果器形成空间感。此外，声压级对空间感也有影响，一般要求声压级在90dB以上（4）具有良好的音色，即低、中、高音适度平衡，不失真与此有关的主要指标是混响时间频率特性。对以语言清晰度为主的厅堂应用较短的混响时间，并采用平（或接近平直）的混响时间频率特性；对音乐演出的厅堂，混响时间频率特性应中、高频平直，而低频高于中频（约15%～20%），可使低音丰富，音色美化（5）低噪声噪声，特别是空调设备噪声对听音有妨碍。不同类型厅堂有各自的允许噪声标准，目前常用为NR评价曲线和相应dB（A）值，见图1-12和表1-12部分民用建筑的允许噪声级表1-12类别NR评价数A声级[dB（A）]播音、录音室1530音乐厅2034电影院2538教室2538医院病房2538图书馆3042住宅3042旅馆客房3042办公室3546体育馆3546大办公室4050餐厅4050（二）混响时间的计算与选择1.混响时间T60的计算公式参见表1-13。式中V——房间容积（m3）；S——室内总表面积（m2）；--平均吸声系数。称为室内总吸声量，且有：式中S1…Sn——室内不同材料的表面积（m2）；α1…αn——不同材料的吸声系数。4m——空气吸声系数（表1-14），在1000Hz以下时可省略。空气吸声系数4m值（室温20℃）表1-14频率（Hz）室内相对湿度（%）304050607010000.0050.0040.0040.0040.00320000.0120.0100.0100.0090.00940000.0380.0290.0240.0220.02163000.0840.0620.0500.430.04080000.1200.0950.0770.0650.0572.混响时间的选择参见表1-15及图1-13、图1-14。混响时间推荐值（500Hz与1000Hz平均值）表1-15房间类型T60（s）音乐厅1.5～2.1歌剧院1.2～1.6多功能厅1.2～1.5话剧院、会堂0.9～1.3普通电影院1.0～1.2立体声电影院0.65～0.9体育馆（多功能）2.0音乐录音室（自然混响）1.2～1.6强吸声录音室0.4～0.6电视演播室语言0.5～0.7电视演播室音乐0.6～1.0电影同期录音棚0.4～0.8语言录音室、电话会议室0.3～0.4琴室0.4～0.6教室、讲演室0.8～1.0视听教室语言0.4～0.8视听教室音乐0.6～1.03.混响时间计算示例参见表1-16（先求各表面积S，再根据材料吸声系数α，代入表1-13公式算得）。（三）声压级计算公式1.室外点声源的声压级Lp=Lw-20lgr-11（1-1）式中Lp——空间某点的声压级（dB）；Lw——声源的声功率级（dB）；r——被测点与声源的距离（m）。对于有地面反射的情况，上式改为：Lp=Lw-20lgr-8（1-2）2.扬声器电功率与声压级的关系式扬声器作为声源，其直达声压级Lp表为：Lp=L0+10lgPL-20lgr（1-3）式中PL——加到扬声器的电功率（W）；r——扬声器到听音点的距离（m）；L0——扬声器特性灵敏度（dB）由上式可见：（1）若扬声器的电功率加倍，则声压级Lp增加3dB；若电功率PL增至10倍，则声压级Lp增加10dB。（2）若听音距离加倍，则声压级Lp减少6dB；若听音距离增至10倍，则声压级Lp减少20dB。当听音点偏离有指向性的扬声器轴线为θ角时，其声压级Lp（θ）为：式中Lp——（1-3）式值；r——辐射距离（m）；R0——与轴成θ角的听音点辐射距离（m）；D（θ）——扬声器的指向性系数，由厂家提供。3.室内声压级Lp的计算式（1-4）式中Lw——声源声功率级（dB），，其中P为声源声功率（W）；r——听音点与声源的距离（m）；R——房间常数（m2），，其中S为室内总表面积（m2），为平均吸声系数；Q——指向性因数。当声源在房间空中或舞台上时，Q=1；在墙上或地面上时，Q=2；在两墙交界处时，Q=4；在三界面交角处时，Q=8。图1-15表示相对声压级（Lp-Lw）与r的关系曲线。在厅堂扩声中，常用有指向性的号筒组合音箱等，它可被看作指向性声源，此时Q值按下式计算：式中α——音箱的水平指向性角度；β——音箱的垂直指向性角度。例如，JBL公司SR4704型音箱的指向性（α×β）为90°×40°，则代入（1-5）式得Q=12.8。4.扬声器最远供声距离rm≤（3～4）rc式中rc——临界距离，；其中Q——扬声器指向性因数；R——房间常数（m2）。对于清晰度要求较高的场合，则取rm≤3rc。当最大距离超过3rc时，清晰度变差，此时可增加吸声处理，使rc增大。图1-15为室内声压级计算图表。