扬声器系统听音室的声学设计

冬夜里的残月

扬声器系统听音室的声学设计

一．声学特性：
1.        测试室：
测试室主要用于扬声器系统的频率响应等电声性能的测试，添置IEC标准障板后可进行扬声器单元的电声性能测试，当然也能进行电视机等产品的电声性能测试。国际公认的标准IEC581-7《高保真系统最低性能要求及测量方法 第7部分 扬声器系统》、IEC268-5《声系统设备 第5部分 扬声器》推荐的都是消声室（近似自由场空间），鉴于本公司的厂房条件目前想从原AV所搬迁过来重建的只是混响时间较短（强吸声处理）的测试室（模拟自由场条件—通常仅用于以脉冲信号测试）。当时测试的结果是：125Hz~8000Hz的混响时间小于等于0.2s，其它特性没有测试。此测试室同时兼用于主观音质评价，故其声学特性要严于一般家居环境，参照听音室和消声室的要求，具体要求如下：
混响时间：125~8000Hz之间测试（听音）区域内混响时间T60的平均值应小于等于0.2s，且T60的各测量值偏离平均值不应大于25%；在125Hz以下、8000Hz以上，允许T60偏离平均值超过25%，但在125Hz以下T60 不应超过0.4s。
测试室内声频响曲线应尽可能平滑（125~8000Hz±2dB），且无明显声染色。
在63~12500Hz频率范围内，室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。
本底噪声：空场时，在测试室的测试（听音）区域测定的本底噪声应低于30dB（A计权、慢档）。
当作听音室使用时室内灯光、色彩、座椅等应使听音员感觉舒适。听音员的座椅靠背应不高于肩，以免产生不良影响。当作测试室用时，室内与测试无关的物品均应移到其它房间，以免对测试结果带来额外误差。
测试室推荐尺寸：长≥6.0m、宽≥4.0m、高≥2.8m（现有房间尺寸基本符合要求）


2.听音室
听音室主要用于扬声器系统的主观音质评价。按照国际标准IEC268-13《扬声器听音试验》的要求，听音试验是在与居住房间的“平均”声学特性相类似的房间进行，亦即模拟家居环境。具体要求如下：
混响时间：250~4000Hz之间听音区域内混响时间T60的平均值应在0.3~0.6s范围内，最好为0.4 s，且T60的各测量值偏离平均值不应大于25%；在250Hz以下、4000Hz以上，允许T60偏离平均值超过25%，但在250Hz以下T60 不应超过0.8s。

试听室内声频响曲线应尽可能平滑，无明显声染色。
在100~5000Hz频率范围内，室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。
本底噪声：空场（无听音员）时，在听音室的听音区域测定的本底噪声应低于35dB（A计权、慢档）。
室内灯光、色彩、座椅等应使听音员感觉舒适。听音员的座椅靠背应不高于肩，以免产生不良影响。
试听室推荐尺寸：长≥6.0m、宽≥4.0m、高2.8+0.2-0.5m（现有房间尺寸基本符合要求）

二．噪声控制：
为达到以上几个方面的声学特性，以符合使用要求，必须对房间墙体门窗、空调系统、照明等进行优选和隔声、减振、消噪处理。
1.        测试室：为了测试扬声器系统的失真及频谱污染等，房间本底噪声必须尽量小。相应措施有以下几方面：
1)        结构的隔声和隔振：
A．        理想的房间四周墙应为双层隔声墙，鉴于实际房屋结构采用370实心砖墙里外粉刷，如此处理其隔声量可达到55dB，室外环境噪声不超过85dB时（户外远离交通干线的环境噪声典型值是55~60dB）室内本底噪声均能满足要求。因一般混凝土楼板的隔声量为45dB，且很难杜绝振动和冲击噪声，所以房间需加弹簧悬挂吸声吊顶，既为增强隔声效果又有利于房间内部的吸声处理。地面最好采用浮筑结构，鉴于现有房间净高不够，只能简单处理为：先铺一层10mm厚的橡胶垫（阻尼隔声减振），在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯（吸声，减少地面反射声）。
B．        房间不能开窗户，因为玻璃的隔声量只有30dB，且缝隙很难处理好，另外镜面对声音的反射几乎是100%，无法进行吸声处理。无论是隔声还是吸声处理的方法就是将窗户封闭，干脆不开窗户。
C．        需用专用隔声门。普通门的隔声量只有20dB且容易引起异常共振，另外密封性能很差，声泄漏严重。理想的应是双层专用隔声门，现有的是单层的，因墙体厚度不够现也只能用单层的，估计其隔声量在30dB。这对房间的总体隔声效果影响很大，故此门只能开在接近墙角处，因为一般墙角处既不是最佳测试区域也不是最佳听音区域。
2)        空调系统的消声和减振：要选用低噪声分体壁挂空调，因房间没有窗户所以必须带换气功能。现有中央空调系统管道噪声太大，需加隔振和消声处理。
3)        照明灯光的选择：照明可采用白炽灯（带防爆），不能使用带电感式镇流器的其它灯具，以防止产生交流声。
2.        听音室：为了进行扬声器系统的主观音质评价，避免环境对音质效果和听音人员的影响，房间本底噪声必须尽量小。同时，为避免大音量听音时对相邻房间的干扰，也必须进行隔声处理。相应措施有以下几方面：
1)        结构的隔声和隔振：
A．        鉴于实际房屋结构采用240实心砖墙里外粉刷（典型家居，且利于进行各种吸声、扩散处理），如此处理其隔声量可达到50dB（民用住宅建筑隔声分户墙的一级标准），室外环境噪声不超过85dB时（户外远离交通干线的环境噪声典型值是55~60dB）室内本底噪声均能满足要求。因一般混凝土楼板的隔声量为45dB，且很难杜绝振动和冲击噪声，所以房间需加吸声吊顶，既为增强隔声效果又有利于房间内部的吸声处理。地面最好采用浮筑结构，鉴于现有房间净高不够，只能简单处理为：先铺一层10mm厚的橡胶垫（阻尼隔声减振），在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯（吸声，减少地面反射声）。

B．        房间不能开窗户，因为玻璃的隔声量只有30dB，且缝隙很难处理好，另外镜面对声音的反射几乎是100%，无法进行吸声处理。无论是隔声还是吸声处理的方法就是将窗户封闭，干脆不开窗户。
C．        需用专用隔声门。普通门的隔声量只有20dB且容易引起异常共振，另外密封性能很差，声泄漏严重。理想的应是双层专用隔声门，因墙体厚度不够现也只能用单层的，估计其隔声量在30dB。这对房间的总体隔声效果影响很大，故此门只能开在接近墙角处，因为一般墙角处不是最佳听音区域也不是实际听音区域。

2)        空调系统的消声和减振：要选用低噪声分体壁挂空调，因房间没有窗户所以必须带换气功能。现有中央空调系统管道噪声太大，需加隔振和消声处理。
3)        照明灯光的选择：照明可采用白炽灯（带防爆），不能使用带电感式镇流器的其它灯具，以防止产生交流声。



三．形体设计和扩散设计：
为达到测试室和听音室所需的基本声学特性以满足实际使用要求，需进行必要的形体设计和扩散设计。参照相关标准和别人已有的成功事例，结合现有房间框架，初步确定如下：
1.        测试室：分为两部分，一间为较严格声学处理的测试室，裸墙中心尺寸为：7m X 6.6m（长X宽），一间为简单声学处理的调试室，裸墙中心尺寸为：5m X 6.6m（宽X长），高度均为现有楼层高度。
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2.        听音室：共有两间，声学处理相同。裸墙中心尺寸为：7m X 6.6m（长X宽），一间为简单声学处理的调试室，裸墙中心尺寸为：5m X 6.6m（宽X长），高度均为现有楼层高度。
测试室主要用于测试扬声器系统的电声性能，而听音室主要想模拟家居环境进行实际听音，故暂不考虑进行扩散处理和异形设计。一切都顺其自然，声学处理只是将有害的振动、噪声、反射等尽量减少。

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