音质设计与混响时间声压级的计算
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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
部分民用建筑的允许噪声级表1-12
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(%)3040506070
1000 2000 4000 6300 8000
2.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
3.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=。
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。