混响衰减时间的听觉效应和算法

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传统的数字混响算法是通过延时、全通滤波器和梳状滤波器所组成的。（Manfred Schroeder原始数字混响算法理论）。
目前的新数字混响算法是通过干信号与真实声学空间脉冲响应相卷积形成的。新的数学混响算法会比原始数字混响算法听上去更真实，但是它使用起来不够灵活，或者可以说是它的参数控制不灵活。
目前通用的混响器可以对以下参数进行控制：
混响衰减时间（RT60)
延时
预延时
早期反射组
低通滤波器频率
高通滤波器频率
针对不同频带的衰减系数
门限
建立时间
维持时间
恢复时间
衰减时间
电平幅度
等。

混响衰减时间是声音停止时，它的能量衰减60dB所需要的时间。所以记为RT60。

RT60=0.161V/Sα （α<0.3)
该公式称为塞宾公式（Sabine)。其中，V是容积（m^3)，S是给定类型的某种表面材料的面积（m^2)，α是这个表面材料所对应的吸声系数。该公式只能在α〈0.3（即标准大气条件，气压为1.013*105Pa（760mmHg），温度为15℃。)时成立。
我们不难发现，当α=1时，该空间材料100%吸声，即该空间是消声室时，RT60依然大于零，但是该公式的成立条件已经不满足了。通俗来说，当α=1时，这是一个墙壁能100%吸音的消声空间，该消声空间的混响衰减时间依然大于零，所以我们认为这个消声空间在现实中还是能够存在的，但是这个公式在这种条件下已经失效。
所以塞宾公式存在漏洞。
后来，诺里斯埃润对这个公式做了修正，使其能满足更大范围的数值。
RT60=-0.161V/Sln(1-α)
该公式称为诺里斯埃润公式（Norris-Eyring)。参数RT60是混响衰减时间，V是容积（m^3)，S是给定类型的某种表面材料的面积（m^2)，α是这个表面材料所对应的吸声系数。
由数学知识可知，1-α>0，所以该公式在α<1时成立。

再来结合我们的听觉系统来思考混响衰减时间。当延时时间较短时，一般是小于30ms，听觉系统就会倾向于把混响中的直达声与延时声混合在一起，而对其组合声源的空间位置的判断，则取决于直达声的位置。这种声学现象一般称为“领先效应”，或者称为哈斯（Haas）效应，又或者称为第一波波前定律。而对于大于30ms的延时时间，听觉系统就会把它感知为直达声的独立回声。产生的回声所需要的延时时间取决于被延时的信号属性。其中，瞬态的声音信号产生分立回声的延时时间较短（小于30ms)，而稳态的声音信号产生分立回声的延时时间较长（大于50ms)。
以上听觉效应的物理学表述为：（参考自哈斯效应）
两个同声源的声波若到达听音者的时间差Δt在5~35ms以内，人无法区分两个声源，给人以方位听感的只是前导声（超前的声源），滞后声好似并不存在；若延迟时间Δt在35~50ms时，人耳开始感知滞后声源的存在，但听感做辨别的方位仍是前导声源；若时间差Δt>50ms时，人耳便能分辨出前导声与滞后声源的方位，即通常能听到清晰的回声。

另外，我们将直达声与混响起始时刻间的时间延时定义为预延时，预延时的时间值越大，听觉系统感知的空间感就越大。一般来说，如果声源与听音者之间没有物理障碍物的话，直达声与反射声之间一定存在一个数值较小的预延时。

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