大中型体育馆混响时间限值研究
体育馆混响时间测量观摩实验
体育馆混响时间测量观摩实验一、实验目的厅堂混响时间的测量原理与实验方法二、实验仪器B&K公司Diarc建筑声学测量系统、特制脉冲声源发生器、A计权声级计信号源：脉冲声源、MLS信号、E-sweep信号三、实验原理1、混响时间声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些。
这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后声音还继续一段时间，这种现象叫做混响。
混响时间不仅在音质评价方面，还在材料声学性能的测试、噪声控制等领域都是十分重要的参数。
适度的混响，可以明显改善声音质量，改变音乐的音色和风格。
混响时间的定义：声能密度降为原来的1/106时所需的时间，相当于声压级衰变60分贝。
某频率的混响时间是室内声音达到稳定状态，声源停止发声后残余声音在房间内反复经吸声材料吸收，声压级衰减60dB所需的时间，用T60或者RT表示。
赛宾公式：其中：V为房屋的容积、S为室内总面积、为房间内所用表面材料的平均吸声系数。
2、混响时间的测量方法2.1稳态噪声切断法稳态噪声切断法是最常见的，使用起来也最方便，它先在房间内用声源建立一个稳定的声场，然后使声源突然停止发声，用传声器监视室内声压级的衰变，同时记录衰变曲线，最后从衰变曲线计算声压级下降60dB的时间而测得混响时间。
但这种方法有一个缺点就是声衰变严重地受到无规过程中不可避免的瞬时起伏的影响，所以对相同的声源和传声器点必须测量多次进行平均。
其测量原理图如图1所示。
稳态噪声切断法测量混响时间测得的响应和声压级衰变曲线如图2、图 3 所示。
2.2 MLS 最大长度序列信号或扫频信号测量法采用具有随机性、自相关近似为D函数，长度为N的周期序列信号作为声源，可以求出系统的脉冲响应，并抑制背景噪声的影响，在低信噪比的情况下测量混响时间。
此时，系统的脉冲响应等于输入输出互相关，其中，h(t)—系统的脉冲响应，S i—输入信号，S o—输出信号。
体育馆建筑吸声降噪设计思考
设计与技术管理浙江江南工程管理股份有限公司 体育馆建筑吸声降噪设计思考许 明，吴延升（浙江江南工程管理股份有限公司， 浙江 杭州 310013）摘 要：吸声降噪对于各体育馆充分发挥其观众席、比赛场地及相关用房良好的听闻环境有着积极的作用。
在进行体育馆声学设计时，首先要考虑比赛大厅所处的环境可能存在的内部或外部的干扰噪声的类型，并对各种噪声进行分析，继而采取合理的吸声降噪措施。
同时，体育馆建筑作为城市大型公共建筑，对其选址建设应充分结合场地周边声环境进行综合评估，以充分保障其具有良好的吸声降噪的基础。
关键词：体育馆建筑；外部吸声；内部降噪中图分类号：TU712 文献标识码： B 文章编号：1007-4104（2020）S1-0097-030 引 言在进行体育馆建筑噪声控制设计时应严格遵循设计规范的具体要求，如：GB/T 50948—2013《体育场建筑声学技术规范》、JGJ/T 131—2012《体育馆声学设计及测量规程》以及 JGJ31—2003《体育建筑设计规范》。
设计单位在进行场馆声学设计时，往往重点关注的是场馆的内部噪声的控制，而忽略了外部环境的干扰噪声。
本文则结合现行规范及工程案例，将体育馆内外部噪声控制作为思考议题。
混响时间的长短是客观评价音质优劣的重要技术指标，混响时间长有利于音质丰满度的提高，混响时间短有利于语言清晰度提高。
对于体育馆建筑主要还是以保证语言的清晰度为主，因此，缩短混响时间是本文所探讨的重难点问题。
1 体育场馆建筑声学常见问题在进行重难点问题探讨前，我们需要明确体育馆（游泳馆）进行声学设计的目标是比赛大厅、观众坐席内具有合适的混响时间并保证语言的清晰度，声场分布均匀且没有回声、颤动回声、声聚焦等声学缺陷。
目前，全国绝大多数的体育馆（游泳馆）的建筑声学所面临的共性问题如下。
（1）体育馆建筑多会在外墙构造上大面积或局部使用玻璃幕墙，而玻璃易形成声聚焦。
（2）屋面多为异形屋盖，屋顶面积大，体育馆内的本底噪声控制难度大，易产生回声或颤动回声。
《体育馆声学设计及测量规程》(征求意见稿)
中华人民共和国行业标准体育馆声学设计及测量规范Code for acoustical design and measurement of gymnasium and stadiumJGJ/T JGJ/T131131131--201X （征求意见稿）201X 北京中华人民共和国行业标准体育馆声学设计及测量规范Code for acoustical design and measurement of gymnasiumJGJ/T131–201X主编单位：中国建筑科学研究院批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期：201X年X月X日中国建筑工业出版社201X北京前言本规范是根据中华人民共和国住房和城乡建设部《关于印发〈2009年工程建设标准规范制订、修订计划〉的通知》（建标[2009]88号）的要求，由中国建筑科学研究院会同有关单位在原《体育馆声学设计及测量规程》JGJ/T131-2000的基础上修订而成的。
在编制本规范过程中，编制组根据近年来收集到的对各类体育场馆声学方面的意见，以及长期大量开展的体育场馆声学调研、设计、检测工作，综合考虑体育场馆的现状与发展趋势、人们对各类体育场馆的声学要求、社会经济的发展水平、建筑声学技术与扩声技术的发展水平，在此基础上形成征求意见稿。
本规范共分5章和1个附录，主要技术内容包括总则、建筑声学设计、噪声控制、扩声系统设计、声学测量、扩声系统语言传输指数等。
本规范修订的主要内容是：1.增加了对体育场进行声学设计、声学测量的内容。
2.对于体育馆，适当调整了建筑声学、噪声控制、扩声系统的设计指标与要求，对声学测量的仪器与方法也作了适当调整。
3.以资料性附录的形式，增加了有关扩声系统语言传输指数方面的内容，供有关人员选用。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。
本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。
体育场馆扩声标准与具体措施
体育馆建筑声学设计的有关标准国家建设部近年先后颁发了JGJ/T131-2000<体育馆声学设计及测量规程>和JGJ/31-2003<体育建筑设计规范>两个文件，其中有关建声设计的指标及要求有以下几点：〔1〕体育馆建筑声学条件应以保证语言清晰为主。
〔2〕不得产生明显的声聚焦、回声、颤动回声等音质缺陷。
〔3〕中小型体育馆混响时间在500-1000Hz范围内宜设置:1.3-1.5s。
各频率混响时间相对于500-1000Hz混响时间的比值：频率〔Hz〕12525020004000比值1.0-1.31.0-1.10.9-1.00.8-0.9〔4〕大厅上空应设置吸声材料或吸声构造。
〔5〕大厅四周的玻璃窗应设有吸声效果的窗帘。
〔6〕大面积墙面应做吸声处理。
〔7〕比赛场地周围的矮墙、看台栏板宜设置吸声构造，或控制倾斜角度和造型。
四、体育馆常见的声学缺陷近年体育馆的建筑造型和结构大量采用暴露网架、不设吊顶甚至采用透光的屋顶材料，并流行弧形拱顶、圆形墙体和大面积玻璃窗或玻璃幕墙等形式，这都极易造成较严重的声学缺陷。
而且建筑声学的设计项目往往是在建筑土建设计、装饰设计甚至施工的后期才介入，由于基本的建筑造型方面已难以改变，唯一办法是从声学装修结构方面进行调整和改造。
这就大大增加了设计和施工的难度.上述建筑结构造成的常见声学缺陷如：1、声聚焦声音在遇到凹的墙面或天花棚顶时将会产生声聚焦，使某些点或某些区域的声压级远远大于其它位置，导致声场分布极不均匀，出现"声染色"和"声反馈啸叫"等音质缺陷。
体育馆的弧形拱顶和圆形墙体，是典型的容易产生声聚焦的结构。
2、颤动回声在室内的一对平行墙之间，一个声音在两墙壁间来回反射产生多个重复的声音，称为颤动回声。
这在体育馆的大面积墙面以及比赛场地周围的矮墙和看台栏板等处最易产生。
3、混响时间偏长和一般剧场、音乐厅、会议厅等厅堂相比，体育馆能做吸声处理的表面积比较少，所以混响时间普遍偏长。
体育场音响系统设计方案及对策及对策
音响系统设计说明第一章、体育场扩声系统设计概述省市昌南体育中心体育场专业音响扩声系统工程,是集文化传播、文艺表演、大型演讲的现代化多功能体育场所，表达了一个单位的文化综合水平具有国际性、艺术性、经典性。
设计根据业主提供的设计图纸和屡次现场实地考察测试，经过多项技术分析和反复论证，并综合考虑业主各面的应用需求及未来开展，提出了以当今世界先进的数字音频控制系统为控制中心的现代化演出扩声系统设计案。
此套音响扩声系统具备以下使用功能：1.满足举办各类大中型体育活动的使用需求；2.满足中国各类大中型体育活动演出；本案将结合电声技术设计的理念，以客观而完善的设计全面满足功能需求，为客户提供从理念到设计、工程安装、售后效劳的专业化效劳。
第二章、多功能厅扩声系统总体设计说明一、设计思想通过对现场实地考察和声场的测试，经过多项技术分析和反复论证，并参考国成功案例的设计案。
综合各面的经历，我们确定活动中心的根本设计理念如下：第一、效劳于“声音艺术〞的扩声系统的核心目标，是实现高质量声音重放和复原。
基于对人听觉生理及心理特性的研究成果，如在观演建筑中让所有观众能获得“自然〞、“真实〞、“优美〞的听觉艺术享受是建筑声学和电声学研究者与设计者所共同关注的问题。
正是我们设计所追求的最终目标，在设计中，充分使用最新声学领域中的研究成果和技术手段，以充分表达现代科技带给人们的更先进的艺术享受。
第二、新技术的应用让系统管理和控制变得更“准确〞与“简单〞，彰显“人性化〞设计。
科技不断进步与开展，新技术层出不穷，供选择配置的设备名目繁多，功能各异，在满足设计要求的前提下，应该使管理者和操作者的工作更简单可靠。
因此，坚持“人性化〞设计是我们的根本设计理念。
第三、系统的设计及设备选型配置，要兼顾体育场专业性要求的根底上充分满足多功能的使用需求。
在满足观众对艺术表现品质、管理操作者对系统的操控要求的同时，从体育场将来的使用出发，对系统的构成、产品的选型配置均应表达出对多种用途的适应性。
超大空间超长混响时间体育场馆的语言清晰度最佳设计
超大空间超长混响时间体育场馆的语言清晰度最佳设计--兼述奥运会英东游泳馆的语言清晰度设计署名：中国电子科技集团公司第三研究所陈建利(教授级高级工程师) 北京达尼利华科技发展有限公司祝科(总工程师)一、语言清晰度的设计是体育场馆声系统的核心设计伴随着时代的发展，超大空间场馆设计成为潮流，体育馆往往采用球结点网架结构，不设吊顶，暴露层架，使得比赛大厅容积剧增(远大于每座10M3)。
另外，专项体育馆、冰球馆、速滑馆、网球馆、田径馆和游泳馆等一般体积较大，观众人数相对较少(每座容积可达48M3)，以及大型休闲场所其容积远大于大型体育馆80000M3。
英东游泳馆容积120000 M3，北京温都水城容积300000 M3等等。
超大容积体育馆等活动场所，其混响时间与容积成正比，往往混响时间较长，远远超过行业标准的要求，游泳馆混响时间长达3.6秒，温都水城混响时间7秒以上。
面对超大容积及超长混响时间的体育场馆、训练场所、休闲娱乐基地等，保证体育比赛、文娱演出时"看得见"、"听得清"是重要任务。
作为扩声系统，保证语言清晰度是超大容积超长混响时间场馆的核心设计。
1、语言清晰度设计的理论依据辅音清晰度损失率百分比理论是1978年荷兰人Peutz首先提出来的，是Peutz历经十年研究实践的结果，美国声学专家"唐.戴维斯"曾经说，这一理论每天都在声系统工程中使用，检验了公式的精度和实用性。
Peutz这一跨世纪的贡献，其本质就是体育场馆语言清晰度的百分比，理论公式如下：AL=200D2 2×T602×N x100%--(1)Q×V×M RASTI=0.9482-0.1845 xLN AL%--(2)AL--为辅音清晰度损失率百分比RASTI--语言可懂度传递函数D2--为扬声器离最远观众席的距离；T60--为厅堂混响时间Q--为扬声器的指向性因子；N--为功率比，是由产生直达声LD的功率LW，同产生LD之外的所有器件LW的功率比(即扬声器数量)V--体育馆的容积M--为临界距离的修正值(除特例外一般选数值1)；理论和实践证明，RASTI越高，AL%越小，语言清晰度越高。
体育馆音频系统设计说明(正本)
体育馆音响系统工程设计方案音频系统设计说明体育馆是体育/文化建设基础设施中重要的组成部分，是该地体育/文化和政治建设的重点工程之一。
这集体育竟技活动、各类会议及重要演出活动等功能于一身，它的建成将使当地的群众体育/文化生活更增加新的色彩。
一、系统概述现代化的体育场馆，必须要有现代化的系统设施作保障，尤其是作为重要的活动场所。
整个音频系统应立足点高，应从系统的科学性、设备的先进性、功能的实用性、使用的可靠性上着重考虑。
设备的选用、系统的设计思路都应超前，扩声系统设计指标不能满足于现有的国家有关语言和音乐扩声兼容一级的标准，必须要上一个台阶。
同时，作为一个举行各类政府活动、对外文化友好交往的重要场所，扩声系统的安全可靠性无疑是最重要的。
若抛弃可靠性。
一味追求设备高档性，则可能得不偿失。
因此，在考虑整个系统的设计时，我们本着以人文本的设计理念，以功能的实用性、使用的可靠性、灵活性、可靠性标准，用以作为体育馆的设计基石。
体育馆共有27000平方米，兼顾体育竟技活动、各类会议及重要演出活动的功能，我们根据该场所的功能要求，依照中华人民共和国技术标准GBJ（1992.12报批稿）体育馆声学设计规范中语言和音乐扩声兼容一级的要求作出扩声设计。
经计算机模拟计算（请参见本系统说明“科学的扩声系统设计工具一文和所附的EASE声场模拟图）主要声学指标均达到国家语言音乐兼容一级标准。
一、建声设计建议要求：根据国家标准《多用途厅堂声学设计规范》，结合场所的实际情况，建声设计指标如下：1、厅堂功能以体育活动文艺演出表演及会议各类活动为主。
2、混响时间RT60＝1.0∽1.2秒（500∽1000HZ）；3、混响时间频率特性，相对于500∽1000HZ的比值频率比值125 1.0∽1.5T250 1.0∽1.25T2000 0.9∽1.6T4、声场不均≤±6DB；5、无回声和颤动回声6、允许噪声级参照ISO－NR－35噪声评价曲建声可说是电声的基础，没有良好的建声环境，不管系统设备再好，也难以取良好的音响效果。
体育场馆音质设计
大型体育馆音质设计2.1 音质设计要求：体育馆的音质设计应从建筑方案设计阶段开始，建声设计、扩声设计、噪声控制设计应协调同步进行。
体育馆的音质设计应根据等级、规模、用途和使用特点，按其主要使用功能确定其音质设计指标，并在设计中采用实现预定指标的相应措施。
音质设计方案应结合建筑结构形式、观众席和比赛场地的配置、扬声器设置以及防火、耐潮等要求，在处理比赛大厅内吸声、反射和避免音质缺陷等问题时，应把自然声源、扩声扬声器作为主要声源。
场内噪声应控制在所规定的背景噪声限值内。
2.2 体育馆音质设计程序与方法：2.2.1 确定音质指标混响时间：综合体育馆比赛大厅500HZ~1000HZ时满场的混响时间采用下表规定的指标：比赛大厅容积（m3） <40000 40000~80000 >80000混响时间（S） 1.2~1.4 1.3~1.6 1.5~1.9频率特性：各频率混响时间对应于500HZ~1000HZ混响时间的比值采用下表规定指标：频率 125 250 2000 4000比值 1.0~1.3 1.0~1.15 0.9~1.0 0.8~1.0背景噪声限值：比赛大厅和有关用房的噪声控制设计应从总体设计、平面布置以及建筑物的隔声、吸声、消声、隔振等方面采取措施，背景噪声不得超过下表背景噪声限值。
厅、室类别体育馆不同等级厅、室的噪声限值特级、甲级乙级、丙级比赛大厅 NR-35 NR-40贵宾休息室 NR-30 NR-35扩声控制室 NR-35 NR-40评论员室 NR-30 NR-30扩声播音室 NR-30 NR-302.2.2 明确使用功能多功能体育馆不仅要满足体育赛事及训练的功能，还要满足文艺演出、大型集会、杂技等使用功能，在音质设计上无法同时实现各种使用功能的最佳效果，（只有一种，采用可调混响，从投资来说是不现实的），我们只要求业主明确主要使用功能，从而按照主要使用功能确定音质设计指标，但都必须满足下列使用功能条件：有较高的语言清晰度使用扩声时，传播音乐要有一定的音乐丰满度满足规定的声场不均匀度（无扩声时≤±3dB,有扩声时<8dB（一级）、<10dB（二、三级）观众席有足够的声压级2.2.3 剖析建筑方案、提音质设计对建筑造型等技术兼顾方面的建议建筑与音质设计要求上是同步进行，但客观操作上总是建筑方案先行，其他专业逐步介入，音质设计也是这样。
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4、体育馆汉语语言清晰度主观评价试验
1 体育馆内汉语语言清晰度主观评价试验
（据国标GB/T 15508进行、Kxy表干信号） （通过扩声系统发声）
4、体育馆汉语语言清晰度主观评价试验
2、选择一些典型模型中的受声点，模拟计算其双耳脉冲响 应，再卷积KXY表的干信号得到听音测试信号，最后通过 耳机重发进行主观听音测试。
3、研究思路
• 以体育馆汉语语言清晰度为设计目标，综合利用体育馆声环境实测、 声场计算机仿真及主观听音评价等技术手段，研究体育馆混响时间限 值问题
2、体育馆声环境现场测量
1、天河体育中心体育馆(体育馆可容纳8862名观众)
2、广州大学城华南理工大学体育馆
固定坐席3000 座， 2100 个活动坐席。
5、结果与讨论
1、大中型体育馆混响时间与语言清晰度的相关性
100
90
80
实测和模拟的多个体育馆混响时间 和语言清晰度得分两者的三次多项式 回归曲线的判定系数只有0.5，标准误 差8.7%。 从实测中体育馆来看，对于同一体 育馆，各测点的混响时间基本相等， 但清晰度得分却存在较大的差异。
三次多项式回归曲线
体育馆语言清晰度随混响时间增长而下降的现象，是一个大体的 变化趋势。在一个混响时间较长的体育馆内，同样可能存在语言清晰 度较高的位置，甚至由于较为合适的扩声系统设计，该馆的整体语言 清晰度较好；反之，在一个混响时间较短的体育馆内，有可能存在清 晰度很差的位置。从这个意义上说，有必要再讨论我国的行业标准对 混响时间限值的规定。 从体育馆声学工程设计和施工经验来看，规程的限值比较严苛， 要达该规定标准，需要较大的吸声量，墙体和天花均需覆盖吸声材料 ，同时要求上座率较高，这种做法使装修投入增大。若体育馆不受上 座率的影响，宜布置类似影剧院的高吸声量的座椅，这不太符合目前 国内大部分体育馆建设现状。体育馆采用适用的扩声系统，混响时间 的容许值可以更长。本文考察的体育馆汉语语言清晰度主观听音评价 实验结果显示：混响时间即使达到3.5s，汉语语言清晰度得分还能大 于75%，说明现行规程提出的体育馆混响时间限值是可以放宽的。
大中型体育馆混响时间限值研究
张昌佳 吴硕贤 赵越喆
1、引言
问题：体育馆混响时间究竟多长合适？
1、相关国内外标准
《体育馆声学设计与测量规程》、《体育建筑设计规范》 法国、英国、澳洲、韩国。。。
2、 相关时间和研究
好的扩声系统，可以放宽、有效混响时间、不存在最佳混响时间 Nagata Acoustics
清晰度得分SI(%)
70
60
50
40
可 听 化 听 音 试 验 (无 背 景 噪 声 ) 现场听音试验
30
Hale Waihona Puke 0123
4
30
5
6
7
8
9
T 值(s)
从回归曲线来看，要达到85%的语 言清晰度得分，混响时间要小于2s； 要达到75%的清晰度得分，混响时间 要小于3.5s；当清晰度得分小于65%时 10 ，其混响时间超过7.5s。
5、结果与讨论
2、大中型体育馆混响时间控制方法
进行吸声处理和压缩空间体积是 控制体育馆混响时间的有效手段。 如果体育馆墙面和屋顶都布置足够 多的吸声材料，即使体育馆体积很 大，其混响时间一般都能达到或接 近我国体育馆声学规程中对混响时 间的限值要求
5、结论与讨论
3、我国体育馆混响时间限制标准可适当放宽
谢谢 请批评指正！
2、体育馆声环境现场测量
• 测试内容
1 体育馆混响时间
（01dB系统、T30）
3、体育馆声场计算机仿真
应用Odeon模拟计算了 典型大中型体育馆的 混响时间和脉冲响应
• 考虑了矩形、圆形、椭圆、 多边形4种平面类型。 • 扩声系统也分集中式和分 散式2种。 • 吸声布置上，考虑了屋顶 和墙面吸声，仅屋顶吸声 和仅墙面吸声3种情况