聲學軟件
SOFTWARE
如果你不知道這些聲學指標，就out了
時間：
2022-07-25
作者：
思成舞臺設計
分類：
聲學知識
一、衰減參數(shù)：
EDT與RT10： 中文全稱是「早期衰變時間」（Early DeCay Time）。定義是聲源停止發(fā)聲后，室內聲場衰變過程早期部分從 0 dB 到 -10 dB 的衰變曲線的斜率所確定的混響時間。這個指標實際上就是RT10，也就是聲能衰減為十分之一所需的時間，edt和RT的本質區(qū)別在于RT由于時間較長，一般聲音都會經過墻面，天花或者地面的反射，你最終感受到的是一個混響場，這也是RT這個指標叫混響時間的由來，而edt更多的表達的是直達聲場的特性，考慮到空氣衰減特性，一般edt在200ms左右，這個時間在劇院劇場空間聲音還沒有經過反射，所以空場和滿場對于edt來講變化不大，而對于RT來講，空場和滿場變化比較顯著。edt是衡量房間直達聲和早起聲能的重要的參量。
RT60：RT60 是指房間的「混響時間」(Reverberation Time)，具體的定義是指聲場衰減 60 dB 所用的時間，單位為「秒」。XR技術網工程師認為，RT60 越大，表示這個房間的混響時間越久，即聲音消失的時間越長。如果房間里面有很多人，就叫做滿場混響時間；如果房間里面只有你，就叫做空場混響時間。日常應用中，我們常用中頻1000hz來標記，所以一般用中頻空場混響時間來標記一個房間混響特性。
T20、T30：有些聲學測量軟件中沒有RT60，只有 T20 和 T30。它們分別表示根據聲場衰減 20 和 30 dB 所用的時間算出來的 RT60。為什么不直接測 T60呢？是因為在有些測量設備或軟件或現(xiàn)場功能房間，大多數(shù)據采集和分析設備的動態(tài)范圍不超過 80 dB；并且實驗環(huán)境中的聲場衰減 60 dB 后往往和底噪差不多了；測出來的 T60 會不準確。XR技術網工程師認為，因此許多國際標準，如 ISO 354 規(guī)定使用測量得到的 T20 算出 T60 就可以了。
清晰度明晰度參數(shù)：
XR技術網工程師認為，語言語清晰度指數(shù)的主要特征是給不同頻段的言語聲音計算出不同權重，以此界定言語聲音在不同頻率的分布。酒吧設計網工程師認為：可聽度越高，理解言語的潛在可能性越高，反之，由于聽力受損或現(xiàn)場清晰度不高，可聽度越低，理解可能性越低。言語清晰度指數(shù)包括無意義的音節(jié)、單音節(jié)詞甚至還可有簡單的閱讀材料等。XR技術網工程師認為，一般講，言語清晰度最大值分布在中、高頻間。
C80：C80是指80ms以內的聲能和80ms以后的聲能的比值取對數(shù)，這個指標表征音樂的明晰度，一般對于古典交響樂來講C80越小越好，可能是0或負數(shù)；對于流行和電音來講，C80一般是正數(shù)，偏大比較合適。
D50：D50是指50ms內聲能和總聲能的比取對數(shù)，D50表征語言的清晰度，正相關于STI，d50最大是1，約接近于1，廳堂的語言清晰度越高。
ALCONS值（輔音損失，屬于清晰度指標）：1940時代，貝爾實驗室開發(fā)設計出首例語言子測量方法。ALcons（輔音音節(jié)損害）指的是輔音音標發(fā)音的丟失程度，用百分數(shù)來表達不可以正確認識的詞或輔音。ALCons數(shù)值0.00%則表明傳播過程零（未丟失輔音）。
對語言清晰度理論的研究表明：采用有效混響時間的設計，混響曲線初始下降部分L越大，語言清晰度越高。
輔音清晰度損失率百分比理論是荷蘭聲學家Peutz于1971年在美國聲學雜志上發(fā)表的，其概念是人們講話發(fā)聲的元音如a、i、u、e、o，比輔音如b、p、m、f等能量高6dB左右（即4倍），而輔音是比較短促的聲音，一般是20ms左右，元音則為90ms左右，所以，往往會出現(xiàn)因輔音聽不清楚而影響語言清晰度的情況。輔音損失率越小，清晰度越高。
②
③
式中，STI是語言傳輸指數(shù)，可評價體育場館的語言清晰度；ALcons%是輔音清晰度損失率百分比；D2是揚聲器至最遠觀眾席距離；T60是體育場館建筑聲學混響時間；Q是揚聲器的指向性因子；N是揚聲器數(shù)量；是體育場館容積；M是臨界距離修正系數(shù)，一般取1，從公式②、③可以得出：
真正實用于建聲和電聲設計的是公式②。公式③是清晰度和輔音清晰度損失率百分比的換算公式，用于測量。
從輔音清晰度公式ALcons%來看，ALcons%是由建聲、電聲兩個專業(yè)進行設計的。建聲的設計理念是：在V不變的情況下，建筑聲學T60越小越好；電聲的設計理念是：在揚聲器至觀眾席距離D2不變的情況下，揚聲器數(shù)量N越少，揚聲器Q越高，ALcons%越小，語言清晰度STI越高。
AI和SII：AI清晰度指數(shù)（articulation index, AI），在助聽器驗配時，我們常用清晰度指數(shù)（articulation index, AI）和言語清晰度指數(shù)等（Speech Intelligibility Index，SII)來指導和評估對助聽器參數(shù)的調試及其效果，以提高患者對言語的可聽度為目的。這些驗配工具已經得到多年臨床驗證，成為行業(yè)的標準，比如中國國標已經規(guī)范清晰度指標的制定和使用：《聲學語言清晰度指數(shù)的計算方法GBT 15485-1995 Acoustics-Methods for the calculation of the articulation index of speech》。
STI 即是語言傳輸指數(shù)（Speech Transmission Index），它跟語言清晰度（Speech Intelligibility）之間始終有著良好的一致性，能較好的反映和預測實際的語言清晰度。酒吧設計網工程師認為，測量公共廣播系統(tǒng) STI 的原始客觀方法一直非常耗時。一個完整的測量，需要得到并分析 98 組調制傳遞函數(shù)（MTF)。隨著技術進步，傳遞函數(shù)可以被測量并計算出來。但測量要求極為苛刻，整個系統(tǒng)必須是嚴格線性和同步的。比如，不能存在任何非線性處理設備，像壓縮器與限制器等，甚至對測量時的風速都要求接近于零，麥克風和揚聲器在量測過程中不能移動。所以，XR技術網工程師認為，這一方法不僅耗時，也不可能用于便攜式儀器。
通過上式表明，STI與ALcons（輔音損失有密切的相關度）。語言清晰度STI越高，ALcons%越小。一般取STI=0.45，即ALcons%=15%為語言清晰度的臨界值；若ALcons%＞15%，語言清晰度將難以保證。
RASTI 指房間聲學語言傳輸指數(shù)，它專為特殊情況開發(fā)，比如驗證一個講話者在沒有回聲的小房間里演講等，它不適用于電聲系統(tǒng)。開發(fā) RASTI 的目的是解決原始 STI 方法測量過于耗時的問題。但無論是綜合測試能力還是抗干擾能力，RASTI 都有妥協(xié)。這也導致 RASTI 和主觀驗證的清晰度之間一致性很差。XR技術網工程師認為，但很長一段時間內，RASTI 都是便攜式儀器唯一可選的語言清晰度測量方法，并被用于測量航空工業(yè)中的廣播系統(tǒng)。一般RASTI >0.6，會認為比較圓滿完善的清晰度。
中國也推出了GB/T14476-93客觀評價廳堂語言可懂度的“RASTI”法。
RASTI 法測量的調制傳遞函數(shù)
從 IEC 60268-16:2011，4.0 版標準開始，RASTI 不再是經認可的測量方法。
STIPA ：STIPA 表示的完整意義是公共廣播系統(tǒng)語言傳輸指數(shù)，它解決了前兩者的諸多問題，允許使用便攜式設備快速精確地測量語言傳輸指數(shù)。STIPA 通過簡化的流程測量 MTF。在沒有嚴重的環(huán)境噪聲以及大量非線性失真時，STIPA 結果精度與完整的 STI 方法一致性可達 99%。XR技術網工程師認為，NTi Audio 在此基礎上進一步完善，確保結果精確可靠的同時，15 秒即可測量一次，這一方法不僅通過 TNO 認證，更被寫入 IEC60268-16:2011 標準。
原始 STIPA 法
NTi Audio 改進的 STIPA 法
RASTI 和 STIPA 都是測量 STI 的簡化方法。
STIPA 的量測對背景噪聲要求很高，但使用 NTi Audio 的儀器進行測量，卻比較簡單。一個擁有基本聲學知識的人就可以進行操作，分析儀的存儲功能可以支持在較大范圍的廳堂內進行量測并將各位置測得的數(shù)據儲存在儀器內。儀器將自動計算 MTF（調制傳遞函數(shù)）和 STIPA 結果。
TS：重心時間ts，表征明晰度和混響感之間的關系，屬于次要的參考指標。
語言清晰度評價方法的發(fā)展
STI 與 STIPA 和 RASTI 的區(qū)別
簡單來說，STI 即是語言傳輸指數(shù)（Speech Transmission Index），它跟語言清晰度（Speech Intelligibility）之間始終有著良好的一致性，能較好的反映和預測實際的語言清晰度。而 RASTI 和 STIPA 都是測量 STI 的簡化方法。
當代測量方法，如STI（語言傳送指數(shù)）或STIPA（公共廣播系統(tǒng)語言傳送指數(shù)）試著用一個單一值描述結果，將盡量多的干撓因素考慮到在內（追求完美景）。結果是接近0.00（無法理解）和1.00（完美理解）中間的標值（STI）。
以上是思成舞臺設計有限公司、XR技術網、酒吧設計網以及丁丁舞臺技術培訓中心聲學設計師整理的一系列房間聲學參數(shù)，主要用來表征這個空間的聲學特性，每個參數(shù)你都明白是啥意思之后，這個空間的聲學特性你就了解了，這就好比你要了解一個人，就從他的性別，年齡，身高，體重，長相等參數(shù)入手，都知道以后就能在你心中勾勒出這個人的大體模樣了，是一個道理。
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