相关计算公式及参数

巡山小妖精
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2021年01月09日 03:44
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2021年1月9日发(作者:桑秀娣)


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

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