长空间的声学特性研究

长空间的声学特性研究

在公路或铁路隧道,公共建筑走道,地铁车站和地铁车箱等长空间中,声学问题都是研究重点。准确预测长空间内声场变化趋势、长空间内不同位置处语音可懂度的差异、长空间中合理布放广播系统扬声器等都是需要解决的问题。

针对实际应用中长空间四面边界条件不同的情况,实现了不同边界的长空间的相干模型,该模型基于虚源法,通过对虚源之间的相干求和,考虑了多次反射形成的无限个虚源之间的干涉效应,并且将各不相同的边界声导纳率比加入到模型中。实验中长空间的墙壁为具有不同边界阻抗的吸声材料,实验结果可以看出该模型比基于声线法的软件ODEON的预测结果更接近实验结果。

与实验结果和ODEON软件预测结果的对比证明了所提理论模型的有效性。针对单面强吸声边界的长空间,提出一种新的相干模型,用于预测单面强吸声边界长空间内的声场传播规律。

该模型将点源的球面辐射在界面上的多次反射表示成基于平面波展开的积分形式,然后将刚性边界对接收点处声场的影响用改进单次反射系数进行计权考虑,再将代表吸声边界对接收点处声场影响的积分部分用最陡下降法的大宗量级数近似得到二阶近似解。实验中长空间的墙壁分别是高密度板和具有很高吸声性能的吸声棉,以模拟不同的边界条件。

已有模型在单面强吸声边界时,由于数值很大超过软件的计算范围,只能采用数学近似得到近似结果,而提出的模型与声场传播趋势很好吻合。通过与现有相干模型预测结果、实验结果对比,验证了所提模型的有效性。

针对声场不均匀度要求,提出了长空间中广播系统扬声器的布放方法。通过长空间中不同扬声器位置的声场衰减曲线,求出达到特定衰减要求的位置,给出

了满足指定声场不均匀度要求的长空间中广播系统扬声器的布放设计方法。

通过使用长空间声场模型对一个给定参数的长空间模型进行设计,并对设计结果进行分析仿真,验证了该方法的有效性。通过所提方法与常用方法的比较确认本方法得到的扬声器个数小于常用方法,并满足设计要求。

已有研究发现当目标声与干扰声在水平方向上分开时,即声源在空间分离时,可以提高听者在干扰环境下的语音可懂度,但其程度受室内混响和反射影响。通过心理声学听音实验,研究了长空间中不同位置处的空间去掩蔽现象。

首先探讨了母语为汉语的听者对英语语音库的适应情况,在此基础上探讨了长空间不同位置、不同方向、不同信噪比的干扰语音声源对语音可懂度的影响,并和无反射环境的实验结果比对。实验结果显示空间去掩蔽对于母语为汉语的听者的英语语音可懂度有明显增益,这和对母语为其他语言的相关研究结论一致。

大多数情况下长空间中英语语音识别的正确率都随着信噪比的降低而下降。由于长空间的反射影响,大部分的长空间位置处,在相同干扰条件下听者平均正确率都是小于无反射环境下的平均正确率。

此外,长空间和无反射环境下空间去掩蔽带来的增益随信噪比变化的趋势不同,并且不同位置带来的不同反射对于长空间中的空间去掩蔽的增益有不同的影响。