混响时间的测量方法和步骤

hifi56 · 发表于 2004-9-6 22:18:00

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音响系统是由建筑声学及电声学结合的产物，如果建筑声学没有处理好，再好的电声设备也出不了好的声音效果。

混响时间的衡量任何一个声学厅堂的一个重要指标，RT60混响时间的定义是：声音达到稳态后，突然停止，声音衰减60dB所需的时间即为混响时间，这个参量的重要意义是：RT60混响时间与房间的体积V成正比，与室内总吸声量A成反比，它的计算式是：

其中V为体积，A=α s为总吸声量；后来Eyring发现了大房间的RT60混响时间，对上面的公式进行了修正，公式如下：

这个公式考虑了空气的吸声和温度的影响，是一个很精确的计算公式了，其中m为空气衰减系数，S为表面积，α平均吸声系数，V为体积，c为声速，声速会随温度的变化而变化，当声速为常温时取344m/s，而平均吸声α<0.2时，F2可以简化成F3式，这就是我们经常使用的公式了：

从公式来看混响时间和电声设备没关，是由厅堂的结构、装修材料等物理结构决定的，但任何一项声学指标都和它息息相关。如果混响时间太小，会使得声音很“干”，不够丰满，如果太大，会产生很大的回音，使声音模糊，无法听清楚，因此我们要在进行声学设计时就先选择好适合于厅堂的混响时间，并且提供装修材料进行设计，但什么样的混响时间才是最好的混响时间呢？可以通过查看国家标准“500Hz最佳混响时间”表和“混响时间（500Hz）推荐值”。

今天我们要讲的不是如何计算和设计混响时间，而是讲如何使用SOUNDTEST测试系统进行混响时间的测量，以及SOUNDTEST测试系统的测试准确度和精度问题，并且还提到SOUNDTEST测试系统进行测试时应该注意的问题。

问题的提出：

我们以广西玉林体育馆为例：

一：测试设备：

1、DN6000（我们购买时为90000多元）；
2、对照设备：SOUNDTEST测试系统（3500元）；
3、TES1350A数字声压计；
4、SonyPCG-F680K笔记本电脑及SonyPCG-SRX55TX笔记本电脑（使用笔记本自带的内置声卡进行测试，内置为YAMAHAPCIDs1xNative声卡）。

二：测试环境：

玉林体育馆多个座位点，特别是比赛场区，全部为空场测试。

三：测试目的及测试项目：

1、目的：因为玉林体育馆暂时没有进行建筑声学设计，造成RT60时间偏长、声聚焦、语言清晰度严重下降等问题，为了科学体现及量化声学数据要求，并达到国家JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》的要求和规范，对玉林体育馆进行了具体的测试。
2、测试项目：声压级测试、RT60（混响时间）测试、低频频率响应、高频频率响应、脉冲响应、ALCONS%（辅音清晰清晰度）、RaSTI（快速语言传递指数）等声学测试项目。
3、另外还有一个目的就是把9万多元的DN6000测试设备和3500元的SOUNDTEST测试设备进行精度和准确度对比，看看有多大差距。

四：测试结果现行说明：

1、我们在使用DN6000测试完后，接着使用SOUNDTEST进行测试，发现后者结果的精确度和DN6000的94%—99%的吻合。
2、测试过程中，我们还发现测试大的场馆时，SOUNDTEST的精确度非常准确，基本上吻合了DN6000，但在测试小的场合时，精确度有所下降。

五：以下是部分测试结果图形及对照数据：

说明：

从SOUNDTEST测试的上图可以看出玉林体育馆的混响时间明显超标，中频部分有的甚至达到7.8S，Wideband为7.345306S。按照中华人民共和国JGJ/T131-2000《体育馆声学设计及测量规程》，第二章“建筑声学设计”要求，玉林体育馆体积为60000M3，按照国家要求500Hz～1000Hz混响时间必须达到1.3s～1.6s左右，而实际测试却在7.3s左右，可想而知体院馆的建声明显不足。

说明：

我们使用DN6000只对500Hz、1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz进行了具体测试，从上表可以对比看出，SOUNDTEST测试的准确度和DN6000基本上完全吻合，不过DN6000在测试数据中没法精确到小数点6位，而SOUNDTEST因为是通过电脑计算，可以精确到小数点6位的精度；从准确度来看，两者的准确度完全相同。在体育馆的混响时间测试中，便宜的SOUNDTEST反而在精度上略胜一筹。但是我个人认为，小厅堂混响时间的测量SOUNDTEST的准确度就没有DN6000高。

当时在测试时，我们一直怀疑电脑声卡的精确度和延时问题，特别是延时问题，因为电脑在处理接收过来的声源时，肯定要有处理时间，这段处理时间虽然很短暂，但是对测试混响时间这种严格要求时间精确的声学参数，短暂的延时也会造成精度及准确度的明显下降，可是为啥SOUNDTEST的测试没有出现精度下降呢？

翻看了内部资料及配套软件RTA的技术说明，原来他们处理的很高明，就是测试声源采用本身电脑相同声卡进行发声，因为是相同的声卡，因此在发声和接受处理时，两个步骤的延时是固定的（相同的电脑、相同的声卡、硬件配置相同、所有一切相同），在测量混响时间时，把两个步骤的延时进行抵消处理即可，如此简单。

在这里还要强调一个问题，就是在任何测试前，不管你是测试混响时间、频率请求或者其它声学参数时，一定要进行声压级的校准，否则你的测试是非常失败的，没有校准的话，测试精确度是无法得到保证的。校准的方法每个软件都有自己的校准方法，但操作步骤相同，就是把一个声压计放在测试话筒相同位置，再从电脑发送声源到扩声系统中，这时读出声压计的声压，并把读出的数字输入校准框中，这样就校准成功了。

说明：

上图低频的上扬是因为本身体育馆有低频噪声的存在，所以才上扬，在没有任何声源的时候，就存在的噪声。在测试频率响应时，声源发声控制在14K左右，所以PAS频率响应只显示到14K左右。可以看出在如此混响时间的体育馆均匀度能够很好的控制在10dB左右，电声设备那是很不简单的。

SOUNDTEST混响时间测试方法

首选打开配套光盘，找到“SOUNDTEST测试系统配套软件—sound technology—Rtal32v15”目录，分别运行“SpectraRTA1.32v15和SpectraRTA1.32自动注册软件”，这样就能安装注册了。

测试前，把SOUNDTEST测试系统连接好：SOUNDTEST的莲花输出连接到声卡的输入（最好是line，如果没有只好是mic了），声卡的输出连接到扩声系统的调音台上，SOUNDTEST的测试话筒放置到测试点并连接到APA的任何1路mic输入。运行spectraRTA，出现下面的窗口，先进行声压级的校准。操作如下：点击“calibrate”按钮，出现校验窗口，再点击“Run calibrate Procedure”开始校验。

点击“Run calibrate Procedure”后，会出现下面的窗口，软件告诉我们要进行5步的操作，实际上我们已经操作了第一步，你要操作的只是2～5步了。这时你要叫你的助手拿一个声压计放置在和SOUNDTEST测试话筒相同的地方，然后再从你的电脑发送一个粉红噪声测试信号，软件建议你使用1000Hz的单频信号，比如1000Hz的纯音进行测试（操作要点：点击“calibrate”按钮右边的“Generator”->“1KTone”即可），当然你还必须调整你的扩声系统运行在正常状态，输入到调音台的测试信号不能出现削波，大部分设备调整在0dB左右等等。这时叫你的助手把测试到的声压级告诉你，输入到校验框，我的是65dB，输入65即可，接着按下“start”进行下步。

接着按下“Start”后，出现校准成功窗口，窗口中提示你最大声压级是多少，噪声多少等等，并给出警告，如果调节了整个链路的任何输入、输出增益，必须重新进行校验。

按下“确认”后，会出现保存窗口，以后如果你的音量没有重新调节过的话，就可以不用再校准了，可以直接使用这个文件进行校准。

校准成功后，按下“Reverb”出现测量混响时间窗口后，按下“Start”键，这时你会听到当的一声，电脑开始发送测试信号，同时软件开始进行计算了。通过一段时间的计算，马上会显示出测试好的混响时间，而且测试的精度和准确度极高。

测试好的图形如果要保存的话，可以按鼠标右键，进行拷贝，然后粘贴到“画图”里面即可。

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