室内混响时间计算
室内声场理论及声压级、混响时间计算
室内声场理论及声压级、混响时间计算一、室内声场理论1 声音在室内的传播声音在房间室内传播时，不但遵循室外大气中传播的规律，还会被房间天花、地面、墙面反射回来，声源不断发声时，入射声波与反射声波相叠加，形成复杂的室内声场。
大的平表面会象镜面一样反射声音，而且入射角等于反射角。
内凹型的表面会聚拢声音，形成声聚焦。
外秃的表面能够使将声音发散，形成扩散。
当房间表面起伏不平，而且起伏尺寸接近或小于声音波长时，声音入射后将不会形成定向反射，而是向各个方向无规则地反射，形成扩散。
就象光，表面平整的镜子能够反射出人像，这是镜面反射的结果，如果使用磨石将镜子磨毛，将成为乌玻璃，就是因为玻璃表面出现坑凹不平，尺寸与光的波长接近，形成光散射，各个角度都能看到入射的光，玻璃变得“发乌”了。
声音入射到房间表面一部分能量进入材料内部，一部分能量穿透材料到对面空间，这种能量损失的过程是吸声。
完全没有吸声的房间被称为理想混响室，如果在里面拍一下掌，声音将不断反射，在无限时间内回响。
现实情况下不存在这种房间，墙壁坚硬且光滑的房间混响时间很长，接近混响室，房间中声音会加强，接近混响室的房间中噪声比在一般房间内可能高15dB。
声音完全没有反射的房间被称为理想消声室，房间中只有声源的直达声，这样的声场叫做“自由场”。
在自由场中，距点声源距离增大一倍，声压级严格下降6dB。
现实情况下也不存在理想消声室，对房间进行强吸声处理可以近似看作消声室，因房间中只有直达声，声压级比普通房间可以降低10dB。
2 室内混响2.1 直达声与混响声声源发出的直接到达的声音是直达声，直达声总是最先到达人耳，这是因为直达声比反射声的声程短。
除了直达声以外，反射的声音形成了混响声，使室内声压级增加。
直达声只与声源强度有关，声源功率越大，直达声声压级越大，如果需要降低直达声，唯一的方法是使声源安静下来。
房间地面上立有阻挡直达声的屏障时，反射声会从天花反射过来，使屏障的隔声能力下降，如果天花吸声，减弱了反射声能量，屏障的降噪效果能够提高。
建筑声学混响时间控制
计算公式：1赛宾公式 T=0.161V/A 2伊林公式 T=0.161V/-Sln(1-α） 3T=0.161V/-Sln(1-α)+4mV 通过公式1可以知道混响时间与房间 的体积成正比，与房间的总吸声量 成反比。若体积V 和表面积S已定， 要减少混响时间T60就要增加表面平 均吸声系数α,对墙面、天花板、地 面进行不同的声学处理.
混响时间设计实例• 中南Fra bibliotek场建筑声学设计
– 观众厅的有效容积为4 750m – 中南剧场的主要功能是演出话剧
• 目标
– 要保证演出时语言清晰 – 观众厅内要有足够的响度，即要 有足够的直达声和近次反射声， 这主要通过控制观众厅进深、坐 席的升起、吊顶及侧墙的声反射 来实现。 – 厅内声场要均匀，有良好的扩散 – 观众席区域内的频率响应要趋近 平直 – 厅内背景噪声要足够得低
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•
•
混响时间设计原理
• 根据使用性质定混响 时间大小
根据时间大小，由房间 容积得出所需吸声量 减去已有吸声量，看是 否需要另外加设吸声装 置，如需要，考虑所选 材料的吸声系数与面积 大小与所加位置 根据已经加设的装置， 估算现在的混响时间， 画出曲线检验是否满足 设计目标
例如：使用性质包括：演出内 容，场馆级别
不好意思， 当时没想那 么多。。。
局限与误差
• 2.对于一定的房间容积而言，如果总的吸声量较大（例 如某些播音室，声学实验室），应用公式计算就不准 确。如果所有界面全部吸声，室内不可能有混响，而 塞宾公式不能反映这一实际情况，这时宜用伊林公式 计算。 • 3.在书刊，手册中见到的材料吸声系数一般都是根据标 准的测试方法测量的结果。在实际应用时，材料的使 用情况不可能完全符合这些条件。如果装置方法明显 不同，必然会有若干误差。同时，还可能遇到暴露在 声场中错综复杂的表面，这难以用公式来计算，此外， 还可能有若干出乎意料的共振吸收。
测量混响时间的方法
测量混响时间的方法
测量混响时间的方法主要有以下几种：
稳态噪声切断法：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。
脉冲响应积分法：使用一个声音源（通常是扬声器）发出短暂的大音量音频信号（震荡音），记录震荡音信号从消失点到消失的时间。
MLS法（Maximum Length Seque...）：这是一种基于数字信号处理技术的测量方法，通过分析声音信号的频谱特性来计算混响时间。
拍手法：在房间中拍手，记录拍手声音从消失点到完全消失的时间。
混响时间测量仪：使用专用的混响时间测量仪来测量混响时间，这种方法比较简便且精度较高。
这些方法各有优缺点，适用于不同的场合和需求。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的方法来测量混响时间。
计算你房间的混响时间
计算你房间的混响时间
计算你房间的混响时间
你的录音棚或是听音室是否合理？其中一个因素就是混响时间，现在我们可以通过这个程序轻松的算出房间的混响时间。
在理论上，我们可以简单的算出声音在一个房间里的反射次数，这取决于房间的体积以及房间内物品吸收声音能量的比率。
在一间空房子里，反射时间是与房间体积表面积的比值成比例的。
通常定义反射时间为声音减少到60dB所需要的时间（Reverberation Time），缩写为RT60。
1922年房间声学研究的先驱Wallace Sabine得出了计算公式：RT60=k（V/Sa）
k值是一个恒量，当使用米制做单位时k等于0.161，当使用英尺制时k等于0.049。
Sa（sabins的缩写）是房间内各个吸收表面的吸收系数总和，不同的材料有他们不同的吸收频率，这些都是可以通过实验计算的。
V是房间的体积。
以下就是纽约大学（New York University）的一个页面里的计算RT60的系统，作者是Piotr Filipowski，大家也可以算算你的录音棚，听音室的混响时间（RT60）的值。
输入房屋尺寸，以及室内物品，系统会自动算出相应频率下RT60的数值
宽：
英尺制米制
125Hz 250Hz 500Hz
1kHz 2kHz 4kHz
RT60的结果大约是。
吸声量和混响时间的计算(满场)
159.92 0.10 648.49 0.51 13.176 0.15 113.8 0.25 21.805 0.05 0 0 957.1918 0.30 0.35 1136.74 1136.74
133.27 0.28 612.46 0.38 19.764 0.20 81.285 0.18 10.903 0.06 0 0 857.6826 0.27 0.31 997.97 997.97
0.47
0.54
0.49
2.51
0.45
0.33
373.15 0.05 456.35 0.07 26.352 0.08 58.525 0.05 13.083 0.07 0.0025 927.4536 0.29 0.34 1094.64 1102.97
66.634 0.21 84.064 0.51 10.541 0.25 16.257 0.07 15.264 0.09 0.0044 14.65937 192.7585 0.06 0.06 198.79 213.45
279.86 0.33 612.46 0.60 32.94 22.76 0.30 0.04
19.625 0.08 0.0085 967.6491 0.30 0.36 1151.68 1180.00
8.32918.3047 0.38 0.48 1551.69 1629.65
混响时间计算表
☆
室内平均吸声系数：
吸声量和混响时间的计算（满场）
根据混响时间T60的计算公式：T60=0.161V/（－Sln(1－α)+4mV） α=（∑Siαi+∑Njαj）/ S 吸声量A=∑Siαi=Sα S——室内总表面积，m² ； 式中：V——房间容积，m³ ；
α——室内平均吸声系数； m——空气中声衰减系数（M－1）； Si——室内各部分的表面积，m² ；αi——与表面Si对应的吸声系数； Nj——人或物体的数量，m² ； αj——与Nj对应的吸声系数。室内背景噪声限值≤NR－35 项目名称: 唯品会 容积m³ 各材料名称 地毯 吊顶 灯具 玻璃 墙面抹灰 空气中声衰减系数4m 空气中声衰减系数4mv ∑Siαi+∑Njαj 室内平均吸音系数ā -ln(1-ā) -Sln(1-ā) -Sln(1-ā)+4mV 混响时间T60(s) 3331.675 室内表面积m² 面积m² ā 1332.67 1200.91 131.76 325.14 218.05 0.12 0.54 0.10 0.35 0.10 125Hz Sā ā 3208.53 250Hz Sā ā 673 人员数 吸音系数和吸音单位m² 500Hz Sā 1000Hz ā Sā 2000Hz ā Sā 0.161 4000Hz ā Sā 439.78 720.55 39.528 13.006 17.444 0.0234
混响时间计算
混响和混响时间是室内声学中最为重要和最基本的概念。
所谓混响，是指声源停止发声后，在声场中还存在着来自各个界面的迟到的反射声形成的声音“残留”现象。
这种残留现象的长短以混响时间来表征。
混响时间公认的定义是声能密度衰减60dB所需的时间。
根据声能密度的衰减公式（11-8）可知，其衰减率（每秒的衰减量）是e-4v/ca , 以dB表示，衰减率可写为d=10lge-4v/ca（dB/s）。
根据混响时间定义，则混响时间：上式称为赛宾（sabine)公式。
式中，A是室内的总系音量，是室内总表面积与其平均吸声系数的乘积。
室内表面常是有多种不同材料构成的，如每种材料的吸声系数为a i，对应表面积为s i，则总吸声量A=Σs i a i。
如果室内还有家具（如桌、椅）或人等难以确定表面积的物体，如果每个物体的吸声量为A i，则室内的总吸声量为：A=Σs i a i+Σa i上式也可写成A=Sā+ΣA i式中S—室内总表面积，㎡S=S1+S2+......+Sn=Σs i在室内总吸声量较小、混响时间较长的情况下，根据赛宾的混响时间计算公式计算出的数值与实测值相当一致。
而在室内总吸声量较大、混响时间较短的情况下，计算值比实测值要长.在ā=1，即声能几乎被全部吸收的情况下，混响时间应当趋近于0，而根据赛宾的计算公式，此时T并不趋近于0，显然与实际不符。
依琳提出的混响理论认为，反射声能并不像赛宾公式所假定的那样，是连续衰减的，而是声波与界面每碰撞一次就衰减一次，衰减曲线呈台阶形。
假定经过第n次放射后的放射声声强为I，那么I=IO(1-ā)n。
ā室内界面的平均吸声系数。
为了计算在一封闭空间中单位时间内的反射次数，引起“平均自由程”的概念。
平均自由程就是反射声在于内表面的一次反射之后，到下一次反射所经过的距离的统计平均值。
在常规形状的室内。
平均自由程p=s/4v。
V为房间容积（m3）s为房间内表面积（m2）。
所以在单位时间里，声波与室内表面的碰撞次数（反射次数）为N=p/c=4v/4s式中c—声速，m/s。
最佳混响时间
最佳混响时间混响时间是厅堂音质或称室内音质的重要评价指标，从混响时间的长短，大致可以判断厅堂音质的好坏。
在建声设计中，由于能对室内的混响时间进行定量计算，To=0.16V/A(s)，式中，V为房间容积(m3)，A为室内总吸声量(1112)。
而且混响时间的测试方法简单，因此仍为音质设计最重要的内容。
事实上，房间混响是否适当，不仅仅关系到声音的清晰度，而且还直接关系到声音是否真实、自然的程度，是否动听悦耳。
主观听音评价的丰满、温暖、清晰、空间感等都与混响是否适当密切相关。
要把混响控制到适当的程度，首先要知道适当的混响时间是多少，又受什么因素的影响。
通过对厅堂音质及其混响时间的大量测试、统计分析，以及主观听音评价，声学家提出了“最佳混响时间”的概念，语言清晰度的高峰段就是最佳混响时间的范围。
最佳混响时间是对大量音质效果评价认为较好的各种用途的厅堂，如音乐厅、歌剧院、电影院、报告厅、会议室、录音室、演播室等实测的500 Hz和1 000 Hz满场（指实际使用状态，如座椅坐有观众）混响时间进行统计分析得出的。
因为厅内音响的生气感主要取决于500-1 000 Hz的中高频混响时间。
对于低频的混响时间比中频允许长一些，一般在20%-50%，特别是音乐用途的房间，可以提升得更多一些，使声音听来更感浑厚丰满。
而对 2 000 Hz 以上高频的混响时间最好与中频基本相同，但由于室内常用材料及听众的高频吸声都比较大，加上空气对高频的吸声作用，特别是大型厅堂如体育馆等，空气吸声与其容积成正比，所以高频混响时间会有所下降。
一般允许比中频(500-1 000 Hz)下降10%—20%，对音质不会有明显影响。
1 决定最佳混响时间的因素最佳混响时间不应过长，但也不是越短越好。
房间容积不同、用途不同，要求的最佳混响时间也不同，同时还受人们的主观感觉及民族风格等因素的影响，因此不同地方发表的数据是有差异的。
(1)不同用途对混响时间的要求不同。
混响时间计算公式
混响时间计算公式
混响时间计算公式
1、用于一般近似计算和和混响室测吸声系数时使用的公式：
T 60=
)S
2、用于音乐厅、礼堂、体育馆、影剧院等大空间场合测吸声系数时使用的公式：
T 60=0.161V
()S
-S l n (1-a )+4m V
3、用于试听室、A V 视听室、演播室等小空间场合测吸声系数时使用的公式：
T 60=0.161V
()S
-S l n (1-a )
4、以下为本人总结的在为房间做声学处理时所要通过的计算步骤的公式归纳，如有不妥之处，望高人批评指正为谢
现盖X a a a s s s s 1111122222总
=A 增
盖盖+盖+……现现现+++A A =增增==A 增
总A =盖
=
……T 需
备注：V ＝房间容积 S ＝内表面积 A ＝吸声量 T ＝混响时间a ＝吸声系数 4m ＝空气吸声系数 a ＝平均吸声系数
附件1、
空气吸声系数4m值（室温20℃）
附件2、
a a。
混响时间
混响时间：当声源停止后声压级衰变60Db（相当于平均声能密度降为原来的1/606）所需的时间。
本定义假设之前提为：声衰变时，被测之声压级衰变量与时间呈线性关系，以及背景噪声足够低。
满场：正常使用（或演出）状况，管总占座率达80%以上。
排演状况：厅内只有必要的测量技术人员和参加演出的演员，以及必要的布景、道具，而这些都必须与相对应的满场正常使用时相同，但没有任何观众。
空场：除必要的测量技术人员外，厅内没有观众和演员，测量时，厅内设施与相应的满场正常使用时完全相同。
混响——一个稳定的声音信号突然中断后，厅堂内的声压级跌落60dB所需要的时间。
它的确定跟建筑结构和装饰材料有关，简略的由下式表示：T60=0.163V αS S式中：赛宾（吸声）因数：用Sabine混响时间公式算出的吸声材料的吸引量除以该材料的面积。
T——混响时间，s；V——房间体积，m3；αs——平均Sabine因数；S——房间表表面积，m2。
此公式适用于标准大气条件，1.013×105Pa，15℃。
单位：秒最佳混响时间混响时间是厅堂音质或称室内音质的重要评价指标，从混响时间的长短，大致可以判断厅堂音质的好坏。
在建声设计中，由于能对室内的混响时间进行定量计算，T60=0.16V/A(s)，式中，V为房间容积（m3），A为室内总吸声量。
而且混响时间的测试方法简单，因此仍为音质设计最重要的内容。
事实上，房间混响是否适当，不仅仅关系到声音的清晰度，而且还直接关系到声音是否真实、自然的程度，是否动听悦耳。
主观听音评价的丰满、温暖、清晰、空间感等都与混响是否适当密切相关。
要把混响控制到适当的程度，首先要知道适当的混响时间是多少，又受什么因素的影响。
通过对厅堂音质及其混响时间的大量测试、统计分析，以及主观听音评价，声学家提出了“最佳混响时间“的概念，语言清晰度的高峰段就是最佳混响时间的范围。
最佳混响时间是对大量音质效果评价认为较好的各种用途的厅堂，如音乐厅、歌剧院、电影院、报告厅、会议室、录音室、演播室等实测的500Hz和1000Hz满场（指实际使用状态，如座椅坐有观众）混响时间进行统计分析得出的。
混响时间计算公式
混响时间计算公式
混响时间计算公式是一个用于计算房间内混响时间的公式。
通常情况下，混响时间的计算需要假定声源停止发声，房间内的声能密度逐渐趋向于稳定状态。
在这一过程中，令声源停止发声后，自此刻起至声能密度衰变 60dB 所用的时间，即为混响时间。
混响时间计算公式如下:
T60 = 1.28 * log10(Q/Q0)
其中，T60 是混响时间 (单位为秒),Q 是房间内的总吸声量 (单位为平方米),Q0 是房间内的理想吸声量 (单位为平方米)。
需要注意的是，混响时间的计算与房间内的吸声材料和结构有关，不同材料的吸声性能和结构会导致不同的混响时间。
因此，在实际的声学设计中，需要根据具体的房间条件和要求，选择合适的吸声材料和结构，以获得合适的混响效果。
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混响是指室内的声源发声停止后，在室内的声音经过多次反射或散射而延续的现象。
它反映了室内声能的衰变，这衰变与室内的吸声，反射和散射等有关。
100多年前，美国物理学教授W.C.赛宾首先提出了用声能衰减60dB所需时间，即混响时间来衡量厅堂的音质，并提供了计算室内混响的经验公式。
经过后来的科学家研究，从扩散声场中声能密度随时间的衰减出发，在理论上推导出混响时间的表达式，发现赛宾提出的公式正是平均吸声系数ā<0.2时理论公式的近似。
从而，使我们对赛宾公式有了进一步的认识。
尽管100多年来，科学工作者提出了很多影响厅堂音质的声学参量[1]，但是，至今混响时间仍然是厅堂声学设计中惟一能定量计算的参量，也是一个公认的最成熟的厅堂音质的评价量。
它是建筑声学的一个重要的物理量，它反映了室内声能随时间的衰减，以及不同频率的声能的衰减特性。
尽管一个厅堂内不同位置测得的混响时间可能有差异，可是世界著名的音乐厅内的混响时间的空间标准偏差都很小，几乎不大于0.1s[2]。
在不同位置的混响时间几乎差不多，说明厅堂内的声场很均匀。
所以混响时间是一个很好的厅堂声学设计的评价量，它应该与测量用的声源无关，这在有关标准中有明确的规定[3]。
然而，随着时代的发展、厅堂的扩大、观众人数的增多和电子技术的进步，厅堂内不可避免的需要用扩声系统。
扩声与混响有什么关系呢？它对音质有没有影响？这正是我们要讨论的问题。
首先，扩声系统主要的功能是放大从声信号转变来的电信号或重放已录制的节目信号，把电信号通过扬声器转变成声信号辐射出去，所以它没有混响时间，但是，并不是说它与混响无关。
我们都有这样的经验，在一个混响时间很长的房间内交谈，如果两人的距离较远，大声讲话反而听不清楚，两人靠近，讲话轻一点就可能听懂，这是因为两人靠近，直达声加强了，尽管房间的混响没有变。
这说明在混响很长的地方可以通过增加直达声来提高语言的可懂度。
有一个例子，在西欧的教堂中庄严、肃穆，牧师讲经声音洪亮，往往由于教堂内吸声不足，而混响时间很长，在大教堂的后座听不清楚。
电声工作者在教堂内柱子的侧面安装了由小扬声器组成的声柱，朝向听众，起到了很好的效果（笔者曾亲身聆听过）。
从声学角度看，采用小声柱增加了扬声器系统的指向性，改善了覆盖区域，增强了直达声。
从传输频率范围看，采用小扬声器辐射的频率范围比较窄，没有低频辐射，不会激发低频混响，但是对于语言传输已经满足了要求。
从辐射功率来看，小扬声器的辐射功率比较小，很快衰减不足以激发室内的混响。
扬长避短，克服了长混响对语言的干扰。
在厅堂内增加直达声的强度可以减小厅内混响的影响。
从声源发出的声音到达听众席的声能由两部分组成，一部分是直达声能，一部分是混响声能，它们的衰减特性。
在混响声能为主的区域，当声源停止发声，则声能按照曲线AB衰减，衰减60dB所需的时间即为厅堂内的混响时间。
在直达声为主的区域，当声源停止发声时，直达声能迅速降低，然后，以剩下的混
响声能按同样的衰变率下降，如曲线CD。
根据入耳的积分效应，在直达声为主的区域，感觉到的混响效果应满足△OEM和△ODC面积相等的条件。
假设OB为衰减60dB所需的时间T60，则OE称为有效混响时间。
显然,OE < OB，直达声为主的区域内的有效混响时间一般比厅堂内的T60要短。
但是，主观感觉上的差异还是有一定条件的，我们可以从理论上推导出：
Teff=T60·（1- lg ）（1）
式中，R为声能比，R=混响声能密度/直达声能密度；
T60为厅堂内的混响时间；
Teff为主观感觉的有效混响时间。