计算机声学模拟分析(声学建模)

计算机声学模拟分析
系统名称：多功能厅会议扩声系统
项目编号：CS-01-12
目录
1. 计算机模拟声场分析说明 (3)
2. 分析依据 (3)
3. 多功能厅声学数据分析 (5)
4. 多功能厅声学分析结果 (18)
1.计算机模拟声场分析说明
为了使声学方案设计更好地符合实际的效果，运用当代先进的计算机模拟技术，根据我公司技术人员现场实际勘测尺寸，从而建立了计算机建筑模型（模型与现场比例为1：1），对方案设计的声场效果及现场实际施工、安装、调试情况进行计算机模拟验证，以确认设计的合理性，现场施工的正确性，以及为后期我公司至现场针对多功能厅扩声系统测试提供良好的参考依据，从而验证是否达到了预期效果。

运用声场分析软件EASE:
模拟验算的声学参数有：
●声场声压的分布——对声场的直达声、均匀度、声学射线跟踪及分布等进行分
析计算
●声场清晰度的计算——对声音清晰度的分析计算，其中包括快速语言传输指数
（STI），辅音清晰度损失率（ALC）。

2.分析依据
多功能厅，参与声学计算面积为2062M2,声容积为3417 M3。

多功能厅扩声系统属厅堂扩声。

声学特性指标采用广播电影电视部标准《厅堂扩声系统设计规范》50371-2006标准特性：
RASTI----快速语言传输指数（rapid speech transmission index）是语言传输指数法（STI法）在某些条件下的一种简化形式，用来测定与可读懂度有关的语言传输质量。

RaSTI参考值表
普茨长公式
范围评价
0.60~1.00非常好
0.45~0.60良好
0.30~0.45较差
0.00~0.30不能接受
ALC-----辅音清晰度损失率（%ALCONS）是一种语言明晰度的度量方法。

Alcons%参考值
普茨长公式
范围评价
0~7非常好
7~11良好
11~15清晰
15~18较差
18以上不能接受
说明：以下十种图，前两种图表示设计及现场施工的音箱布臵方式及扬声器传声方向（根据现场勘测主扬声器及辅助扬声器内嵌至墙内，传声方向有百叶遮挡，根据分析百叶参与声学计算部分可以忽略不计），后八种图是计算机模拟分析的结果。

设计选择的音箱型号是软件数据库所具备的（本项目会议扩声系统扬声器为：左右声道全频主扬声器EV ELX115，辅助扬声器EV ELX112）考虑到多功能厅的声学特性，是以演讲声音传输为主，音乐特性为辅，故其中主扩全频扬声器、辅助扬声器参与本次建模的声学计算，低音扬声器、返听扬声器不参与本次声学计算范畴，所以其模拟分析的结果是有一定参考价值的。

建筑模型图——表示音箱的设计布臵方式；
音箱声向图——表示音箱声线主轴所指向的位臵；
音箱3dB覆盖图------表示所用音箱在偏离声线主轴衰减3dB所覆盖的范围；
声压图------表示建筑环境各频率的声场分布,声场均匀度和最大声压级是否达到标准
直达声分析图：直达声是指从声源直接传播到听众左右耳的音频信号，直达声分析主要是判断声源宽度和深度的重要依据。

RASTI分析图：用来测定语言传输可读懂度是否达到标准。

ALCons%分析图：用来测定语言明晰度是否达到标准。

RT60图：反映厅堂1/3倍频程内每频段全场混响时间。

声学射线跟踪图：反映全屏主扩声扬声器在700ms内,4次声线运动碰撞过程中的残留轨迹。

瀑布图：反映给定测试点的声能量随时间在各频点的损耗数值，（以下瀑布图是根据声学射线跟踪图计算而来，选取的点位为现场实际测试点位）。

3.多功能厅声学数据分析
45度视角扬声器布臵图
鸟瞰声向图
立体声向图
3dB线声场覆盖图
数据分析：250HZ全场总声压级在107.60～120.44dB之间，平均声压为114.02dB。

数据分析：500HZ全场总声压级在101.92～115.65dB之间，平均声压为108.79dB。

数据分析：1000HZ全场总声压级在97.35～112.00dB之间，平均声压为104.68dB。

数据分析：2000HZ全场总声压级在99.73～110.54dB之间，平均声压为105.14dB。

数据分析：4000HZ全场总声压级在96.80～109.58dB之间，平均声压为103.19dB。

数据分析：6300HZ全场总声压级在100.38～112.23dB之间，平均声压为106.31dB。

数据分析：听音区直达声在500Hz内分部均匀，但后场辅助扬声器声压级深度与宽度较差。

数据分析：听音区直达声在1000Hz内分部均匀，但后场辅助扬声器声压级深度与宽度较差。

数据分析：听音区直达声在8000Hz内分部均匀，高频部分整体声压级深度与宽度表现不理想。

数据分析：辅音清晰度损失率在听音区为1.13～3.32之间，属于非常好范围。

数据分析：快速语言传输指数在听音区1000Hz为0.727～0.925之间，属于非常好范围。

RT60图数据分析：根据黑色部分会堂、报告厅和多用途礼堂混响时间参考曲线，本项目多功能厅模拟参考混响时间在中高频段较短。

数据分析：根据两台主扬声器声射线碰撞点反映观众区无声焦距现象，声射线分部均匀。

数据分析：声线在2.5ms内跟踪碰撞轨迹
数据分析：声线在20ms内跟踪碰撞轨迹
数据分析：声线在80ms内跟踪碰撞轨迹
数据分析：1排6座瀑布图，图中该测试点在声源传输300ms后各频点声压骤减
数据分析：7排15座瀑布图，图中该测试点在声源传输150ms后各频点声压骤减
数据分析：5排8座瀑布图，图中该测试点在声源传输250ms后各频点声压骤减
4.多功能厅声学分析结果
由声压级分布图中统计的计算结果统计如下表：
频率250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz 6300Hz
声压范围107.60～
120.44dB
101.92～
115.65dB
97.35～
112.00dB
99.73～
110.54dB
96.80～
109.58dB
100.38～
112.23dB
平均值114.02 dB 108.79 dB 104.68 dB 105.14 dB 103.19 dB 106.31 dB
（1）最大声压级（空场稳态准峰值声压级）：
由统计表中可计算出，125~4000Hz范围内平均声压级为107.02dB,超过标准声压98dB。

（2）声场的不均度（听音区）：1、1000Hz：14.65db 2、4000Hz:12.78db
由统计表中可计算出，1000Hz＞10dB；4000HZ＞10dB，低于《厅堂扩声系统声学特性指标》（3）辅音清晰度损失率ALCONS%（听音区）：1.13～3.32，则该多功能厅的语言明晰度、穿透度属非常好。

（4）快速语言传输指数RaSTI值（听音区）: 0.727～0.925，属非常好范围，则该多功能厅语言可读懂度表现非常好。

（5）传声增益：受声反馈因素限制，EASE不具备本项声学计算能力。

（6）传输频率特性: 传输频率特性为63~8000Hz 以125~4000Hz 的平均声压级为0.68dB
（7）总噪声级：总噪声级受到环境噪声、扩声系统设备、施工质量等综合制约，EASE不具备本项声学计算能力。

（该部分检测项见现场测试报告）
（8）根据RT60图，该多功能厅的声干涉显现、整体混音及回声现象未发现，具备良好的会议、汇报及演讲环境条件，考虑到多功能厅吸音面采用大量吸音材料，导致音频吸收率较高，故本会场歌剧及各种形式的文艺演出声学环境较差（本次演算的混响时间只作参考）。

测试组
2015年4月21日。