查看声场声压级

三、查看声场声压级

在EASE软件中，可以考察扬声器系统在听音区上产生的直达声声场和混响声声场。

1.查看直达声声压级

EASE软件计算直达声是首先在自由声场中计算单个扬声器所产生的声压，再考虑多个扬声器彼此间的相位干涉进行合成的声压。因此该声压的分布取决于各扬声器彼此之间的距离及其与听声点之间的距离，与厅堂的吸声材料布置、厅堂混响时间均无关系。直达声声压级与扬声器技术指标、工作频率、偏离参考轴的角度以及测试点距离扬声器的远近等因素有关。

在实验中，我们开启了左、中、右三只扬声器，并在听音区A1和测试点1上进行计算。模拟的结果如图8-29所示。在声学特性评估界面右侧选中Average(平均值)、Maximum(最大值)、Minimum(最小值)，会在图中出现4条曲线，可以更加直观地观察测试点直达声声压级频率特性曲线。

图8-29　测试点不同的直达声声压级频率曲线范围

2.查看总声压级

总声压级包含两部分：一部分是直达声声压级，另一部分是混响声声压级。因此总声压级除了与扬声器技术指标、工作频率有关外，还与厅堂的吸声量有关。

在声学评估界面中选择Total SPL，可以得到如图8-30所示的结果图。

总声压级的分布是否均匀是扩声系统中一个非常重要的参数，我们可以参照表8-3所列出的不同扩声系统要求的声学特性指标，以考察我们设计的系统是否符合标准。

图8-30　听音区A1总声压级分布图

表8-3　不同扩声系统声学特性指标

3.查看指定时间内声压级

Pressure Levels(声压级)是指在指定时间内工作扬声器产生的以dB为单位的声强(Sound Intensity)总和。

(1)L7

L₇是在7ms内直达声和混响声能量总和，以dB为单位。

L₇的表达式是：

式中，p(t)为某接收点处的声压级。

(2)L₅₀

L₅₀是在50ms内直达声和混响声能量的总和，以dB为单位。

L₅₀的表达式是：

(3)L₈₀

L ₈₀是在80ms内直达声和混响声能量的总和，以dB为单位。

L ₈₀的表达式是：

(4)LS_plit

L_Split是在7ms-50ms内选定的分隔时间内直达声和混响声能量的总和，以dB为单位，通常取值35ms。

这四个指定时间内的声压级在听音区A1的测试点1处的对比如图8-31所示，其中L_Split分隔时间取35ms。从图中可以看出，L₇由于积分时间太短，曲线具有一定的随机性，而剩余的三幅图都有着某种相似性。

图8-31　指定时间内的声压级比较

4.查看C测量参量

C参量是欧洲广泛使用的一个参量，常用来衡量一个厅堂及其扬声器系统的声学特性。在EASE软件中可以模拟C₇、C₅₀和C₈₀，下细介绍它们的含义以及在软件中如何进行模拟。

(1)查看C₇参量

C₇类似于在美国广泛使用的直达声/混响声之比(D/R比)，用于观察声场中的直达声强度，通常以大于-15dB为好，以0dB为上限。C₇以声能分隔点为7ms的前后直达声和混响声之比的dB值来表示，表达公式为：

式中，P(t)表示某接收点处的声压级。

(2)查看C₅₀参量

C₅₀用于语言可懂度，显示50ms前后以dB为单位的能量比，表达公式如式8-5。具有一般混响(标准)的房间，高于0dB时就代表有良好的声音清晰度。如果大厅具有较高的混响时间，则应高于-5dB才能获得良好的可懂度。

在模拟项中选择该参量即可获得模拟结果，C₇和C₅₀的模拟结果如图8-32、图8-33所示。

图8-32　C₇在听音区A1上的分布

图8-33　C₅₀在听音区A1上的分布

(3)查看C₈₀参量

C₈₀通常称为音乐明晰度(Clarity)，是用80ms前后能量比(以dB为单位)来衡量不同类型音乐的清晰度。音乐明晰度取决于音乐的速度、乐器的类型和房间的混响时间。

不同乐器对应的C₈₀的标准：

①吹奏乐器(风琴、低音号)：具有慢启动和慢衰减的特性，对应的C₈₀的标准为(0±2)dB，适合于风琴演奏。

②弦乐器(小提琴、中提琴)：具有稍快启动和慢衰减的特性，对应的C₈₀的标准为(2±2)dB，适合于古典音乐或交响乐。

③弹拨乐器(吉他、拨弦古钢琴)：具有快速启动和中等的慢衰减的特性，对应的C₈₀的标准为(4±2)dB，适合于民间音乐、教堂中的当代音乐和流行音乐。

④打击乐器(钢琴、电子乐器、鼓)：具有快速启动和快速衰减的特性，对应的C₈₀的标准为(6±2)dB，适合于摇滚乐和教堂中的大型当代音乐。

在声学参量模拟界面中选择C₈₀，会呈现如图8-34所示的分布图。从图中的数字显示可以看出，该厅堂较为适合演奏打击乐器。

图8-34　C₈₀在听音区A1上的分布

5.查看语言清晰度

在EASE软件中用于查看语言清晰度的参量有两个：Alcons和RaSTI，下面分别介绍。

(1)Alcons

Alcons全称为Articulation Loss，表示辅音清晰度损失率。Alcons以辅音发音损失的百分率为衡量标准，百分数越低，说明辅音发音损失越小。在EASE中共有三种公式用于计算该参量。1971年，Peutz Back首先提出普茨短公式，表达式如式8-6所示。该公式很容易理解，混响时间越短，直达声电平越高，该值越理想。

式中P _diff表示混响声声能，P _dir表示直达声声能，RT表示混响时间。

但是这种算法过于理想，于是出现了各种改进算法。目前，普茨长公式主观评价与预测数字之间关联最好，表达公式如式8-7所示。

式中，P _N表示噪声声能。

在计算Alcons时，频率是一个重要的设置参数。通常，500Hz是考虑的最低频率，对声音清晰度的贡献约为16%；1k Hz是清晰度考虑的中间频率，贡献约为25%；2k Hz是清晰度考虑的最高频率，贡献约为34%。另外噪声的电平对精确模拟也有影响，可用预期的噪声填入数据窗口，然后选择噪声连通。

而关于分隔时间的设置，将决定计算期间的直达声、反射声和混响声。直达声后15ms-40ms内到达的早期反射声可改善辅音清晰度，通常建议选择35ms。

在模拟参量中选择Alcons，可以得到如图8-35所示的模拟分布图。普茨长公式相对应的Alcons百分数评价参考值如表8-4所示，我们可将模拟结果与参考值进行对照，发现该厅堂介于非常好和良好之间。

图8-35　Alcons在听音区A1上的分布图

表8-4　Alcons百分数评价参考值

(2)RaSTI

RaSTI全称为Rapid Speech Transmission Index，即快速语言传输指数，是测量清晰度的另外一种方法。它反映了声音传输系统的客观属性，表达公式如式8-8所示。

由公式可以看出，RaSTI和Alcons具有某种换算关系，它以0到1的数值表达清晰度，其中1是最清晰的。RaSTI的评价参考值如表8-5所示。

表8-5　RaSTI评价参考值

6.查看其他参量

(1)初始延时差

ITD Gap(Initial Time Delay Gap)显示最先到达的两个直达声之间的时间差。该参量对于确定扬声器的正确位置和分布扬声器系统所需要的延时时间极为有用。如8-36所示，我们可以根据分布图中显示的时间差，对扬声器系统进行延时设置，以免出现回声现象。扬声器的延时设置是在厅堂编辑模块中某个扬声器设置界面中进行添加，如图8-37所示。

图8-36　ITD Gap分布图

图8-37　扬声器延时设置界面

(2)扬声器覆盖重叠数

Lspk Overlap(扬声器覆盖重叠数)显示特定位置提供声音强度可比较的扬声器数量。1表示区域内没有覆盖重叠，大于1的值表示重叠的数量，通常大于1.5或更大表明存在预期的梳状滤波效应或其他不良。我们设计的厅堂的扬声器覆盖重叠数如图8-38示。从图中可以看出，最大的扬声器覆盖重叠数接近2，存在梳状滤波效应。

图8-38　扬声器覆盖重叠数