相关计算公式及参数
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EASE图说明和相关计算公式、参数及计算结果
一、相关参数确定
针对会堂扩声系统声学特性,采用世界上最先进声学计算机辅助设计软件 EASE(Electro
Acoustic Simulator for Engineers)3.0版本进行设计及计算。
其设计计算结果以声场分
布彩色展示图的方式给出。通过EASE软件所计算的主要内容包括:
125~8000 赫兹 13 倍频程混响时间频率特性曲线;
125~8000赫兹
13 倍频程混响声声场声压级;
1000赫兹的快速传递指数( RASTI )。
通过
计算可以直观地看到扩声系统声学特性指标的预期结果,对本工程具有良好的指导性。
首先通过使用EA
SE软件,在计算机上按照会堂的建筑尺寸在计算机上建立仿真模型,以及确
定相关参数。
1
、混响时间参数:混响时间参数的确定依例是由业主方在项目设计时由设计单位提供,如业
主未做建声方
面的设计,确定混响时间则参照国家相关的标准,在EASE软件做模拟运算时手
动锁定此值( RT
LOCK),宝安行政中心会堂即是这种类型。在确定混响时间时锁定了
125HZ~8000HZ
13 倍频程的 7 个频点,见下图。
2、输入EASE软件音箱电功率
的确定:在整个音响系统正常运行,需要留一定的余量声压。
一般选择
6db,那么从每只音箱的峰值功率向下推来得到 12 的 RMS
功率作为代入EASE的
值(每下降 3db,减少一倍的功率)。
3、音箱基本参数的确定
和直达声压计算:根据对会堂建筑尺寸计算,用于布置安装扬声器的
声桥位置距后区观众席距离约 24
米,声音的物理传输衰减约 27.6db。按照语言和音乐兼用
一级标准,要求观众席平均声压级≥
98db,考虑系统的动态余量的峰值因素和有观众时的背
景噪声级,系统余量应至少大于
6db,主扬声器的最大输出声压应至少大于等于 131db。
二、EASE图说明及计算结果
EASE进行设计及计算。其计算结果以声场分布彩色展示图
的方式给出。首先在计算机上
按照会堂的建筑尺寸在计算机上建立仿真模型。
三维模型图一
三维模型图二
会堂内频率响应图。此图反映了会堂内的空间对频率的响应情况。
1、音箱指向图
音箱指向图是音箱厂商提供的极为重要原始参数之一,E
ASE软件是通过这个参数为依据
而得出的全场计算结果。下面是设计本会堂的二种PAS全频音箱的参
数。
PAS T1540音箱二维指向图
PAS
T1540音箱三维指向图
PAS RS1.2音箱二维指向图
PAS RS1.2音箱三维指向图
2、音箱在会堂中的覆盖图
音箱的覆盖范围可以从EASE中直观的表达出来,EASE
可以得到-3db、-6db、-9db覆盖线。
在本说明中一律采用-3db覆盖线来描述。
覆盖一层拉声像音箱组覆盖图(立面),从此图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db的覆盖范
围以及音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每格5米。
覆盖一层拉声像音箱组
覆盖图(平面),从此图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db的覆盖范
围以及音箱辐射到后场的距离。
图中长度标尺为每格10米。
覆盖二层拉声像音箱组覆盖图(立面),从此
图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db的覆盖范
围以及音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每格5
米。
覆盖二层拉声像音箱组覆盖图(平面),从此图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db
的覆盖范
围以及音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每格10米。
覆盖一层中央音箱组覆盖图(立面),从此图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db的覆盖范围
以及
音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每格5米。
覆盖一层中央音箱组覆盖图(平面),
从此图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db的覆盖范围
以及音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每
格10米。
覆盖二层中央音箱组覆盖图(立面),从此图中可以清晰的看到
拉声像音箱-3db的覆盖范围
以及音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每格5米。
<
br>覆盖二层中央音箱组覆盖图(平面),从此图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db的覆盖范围
以
及音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每格5米。
覆盖舞台返听音箱组
覆盖图(立面),从此图中可以清晰的看到拉声像音箱-3db的覆盖范围
以及音箱辐射到后场的距离。
图中长度标尺为每格5米。
覆盖舞台返听音箱组覆盖图(平面),从此图中可以清晰的看到
拉声像音箱-3db的覆盖范围
以及音箱辐射到后场的距离。图中长度标尺为每格10米。
3、声压图
声压分布图是全面反映会声学效果重要指标,从图中不但对表
达声压分布状态,还能表达
声场不均匀度、传输频率特性等。其计算结果都为有混响状态。
一层125HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤2db
一层250HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤3db
一层500HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤3db
一层1000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤3db
一层2000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤4db
一层4000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤5db
一层8000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤5db
二层125HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤0db
二层250HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤1db
二层500HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤2db
二层1000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤2db
二层2000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤2db
二层4000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤3db
二层8000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤3db
舞台125HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤2db
舞台250HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤2db
舞台500HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤2db
舞台1000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤4db
舞台2000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤3db
舞台4000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤4db
舞台8000HZ座位区声压分布图,声场不均匀度≤5db
4、语音清晰度分布图(RASTI)
一层座位区快速语音传递分布图,RASTI:0.56~0.65
二层座位区快速语音传递分布图,RASTI:0.56~0.62
舞台区快速语音传递分布图,RASTI:0.5~0.61
5、扩声系统声学特性指标分析
(一)一层座位区EASE结果数据统计:
由声场分布图中统计的计算结果统计如下表:
125HZ 250HZ 500HZ
1000HZ 2000HZ 4000HZ
113-108
8000HZ
111-106db 122-120db 120-117db 118-115db
116-113db 116-112db
(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115.8dB。
(2)
声场的不均度:由统计表中可计算出,1000~4000Hz ≤0dB。
(3) 传输频率特性:
由统计表计算可得出,125~4000Hz的平均值声压级为115.8dB,与表
中125~400
0Hz的声压级比较,均满足≤±4dB的范围;在63~125Hz内(EASE软件
只计算到100
Hz,无法计算);在4000~8000Hz内≤4dB,在指标范围内。
(4)
快速传递指数(语言清晰度RASTI):0.56~0.65。
(二)二层座位区EASE结果数据统计:
由声场分布图中统计的计算结果统计如下表:
125HZ 250HZ 500HZ 1000HZ 2000HZ 4000HZ
112-109
8000HZ
110-107db 120-120db
118-117db 116-114db 114-112db 113-111db
(5) 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114.6dB。
(6)
声场的不均度:由统计表中可计算出,1000~4000Hz ≤0dB。
(7) 传输频率特性:
由统计表计算可得出,125~4000Hz的平均值声压级为114.6dB,与表
中125~400
0Hz的声压级比较,均满足≤±4dB的范围;在63~125Hz内(EASE软件
只计算到100
Hz,无法计算);在4000~8000Hz内≤4dB,在指标范围内。
(8)
快速传递指数(语言清晰度RASTI):0.56~0.62。
(三)舞台返听区EASE结果数据统计:
由声场分布图中统计的计算结果统计如下表:
125HZ 250HZ
500HZ 1000HZ 2000HZ 4000HZ
111-107
8000HZ
110-105db 121-119db 119-117db 116-114db
115-111db 113-110db
(9) 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114.3dB。
(10) 声场的不均度:由统计表中可计算出,1000~4000Hz ≤0dB。
(11) 传输频率特性:由统计表计算可得出,125~4000Hz的平均值声压级为114.3d
B,与表
中125~4000Hz的声压级比较,均满足≤±4dB的范围;在63~125Hz内(E
ASE软件
只计算到100Hz,无法计算);在4000~8000Hz内≤4dB,在指标范围内。
快速传递指数(语言清晰度RASTI):0.5~0.61。
三、相关公式
混响时间的计算
混响时间( RT60
)计算的艾润公式和塞宾公式:
艾润公式:
式中
塞宾公式:
直达声声压计算公式:
单只音箱:
式中:
功率之和:
SPL
的分贝值使用简单的能量叠加计算方法。不体现干涉脉冲之和的计算结果。
Alcons
Alcons 是测定辅音清晰的方式,最早由 Peutz 在 1971 提出的。
RASTI
RASTI 是 Farrel
Becker
等修正的 Alcons 公式。现在一般都用 RASTI
来表达语音清晰度。
RASTI数据所表达的意义:
0.6 至
1 极好的
0.45 至 0.6 好的
0.3 至 0.45 较好的
0.25 至 0.3 差的
0 至 0.25 不可接受的
四、参考文献
EASE 3.0 HELP By Acoustic Design
Ahnert, Berlin
EASE HELP Appendix By Acoustic
Design Ahnert, Berlin