扩声系统声学特性计算机辅助设计报告小礼堂设计

广州大学机械与电气工程学院扩声系统声学特性计算机辅助设计报告设计题目小礼堂设计专业班级姓名学号指导老师完成日期一、概述建声、电声系统声学特性计算机辅助设计应用计算机对小礼堂建声和扩声系统声学特性进行辅助设计的实用系统软件源于八十年代中期的美国，以后国际上有名的公司相继开发出能适应不同品牌扬声器数据库的CAD软件，并不断完善计算方法和结果展示。最具代表性的有美国JBL公司的CADP2、荷兰菲利浦公司的THEPHDPROGRAM、美国BOSS公司的THESPEAKER、美国MARKIVS集团的ACOUSTACADD和日本TOA公司与日本东京大学联合开发的CAD软件等。而今国际上最具盛名并广泛采用的是德国人在九十年代中期开发的通用数据库EASE（ELECTROACOUSTICSIMULATORFORENGINEERS）设计软件。声学模拟计算系统具有很好的可信度，如果小礼堂的建声数据足够准确，CAD计算的数据与最终的电声实测结果相比较，其误差率可控制在1DB（分贝）之内，对工程设计而言具有很好的指导性。EASE设计软件计算和展示的主要内容有建声特性100HZ10000HZ的混响时间；扩声系统混响声场的最大声压级和声场分布（不均匀度）；辅音清晰度（ALCONS）损失展示；快速传递指数（RASTI）展示；扬声器3DB/6DB/9DB覆盖范围角的声线展示；扩声系统的声学设计就是建立在建筑的立体模型上，以相关的建筑参数、声学参数为依据，通过计算机分析、计算并得出准确的结果。这就意味着，无须等到工程结束后，才知道结果。换句话说依据本设计方案所给出的音响设计及设计计算结果，已基本清楚看到了观众区预期的扩声系统声学特性指标。本项目的招标要求是扩声系统需要满足国家标准GB503712006小礼堂扩声系统设计规范中文艺演出类扩声系统声学特性指标一级标准，各项指标如下1、最大声压级（DB）106DB2、传输频率特性以808000HZ的平均声压级为0DB，在此频带内，允许范围44DB，且在40HZ80HZ内允许4DB80HZ从4DB起按3DB/倍频程衰减间，800016000HZ内允许8000HZ从4DB起按3DB/倍频程衰减和从4DB起按9DB/倍频程衰减间3、传声增益DB1008000HZ的平均值大于或等于8DB。4、稳态声场不均匀度（DB）100HZ时小于或等于10DB；1000HZ时小于或等于6DB；8000HZ时小于或等于8DB。5、早后期声能比5002000HZ内1/1倍频带分析的平均值大于或等于3DB。6、系统总噪声级NR20。二、小礼堂模拟数据及分析我们根据图纸对剧场进行建模后导入EASE40，插入设计的扬声器模型进行模拟计算，并对其计算结果进行分析。下面是小礼堂的建模图片。建模图场地的混响EASE计算从建声特性上讲，小礼堂的混响时间对语言的清晰度有着至关重要的影响，所以小礼堂最后装修之前，一定要明确混响时间的要求，也可以说在建声条件上要利用室内装修等手段将混响时间控制在我们预先计算的范围内，混响时间短，则语言清晰度高，当混响时间为031S左右时，清晰度可达最高。但混响时间过短，会使声音干涩，不利于舞台演出的效果，因此我们参考国家标准，以12秒为此次计算的小礼堂混响时间。其RT混响时间图谱如下为使放音场地具有均匀的频率响应，即在高、中、低频段的吸声量不能有太大的差异，而获得最佳的小礼堂房间的频响曲线，各个频段的混响时间建声处理不好容易存在没有规律和过长情况，在声音重放时在建声上会严重影响声音重放的效果，为使系统在工作之前能有一个最佳的建声条件，我方建议甲方对上述场地的建声情况作一定的处理，从而使扩声设备达到更好的使用效果。为使放音场地具有均匀的频率响应，即在高、中、低频段的吸声量不能有太大的差异，而获得最佳的厅堂房间的频响曲线，各个频段的混响时间建声处理不好容易存在没有规律和过长情况，在声音重放时在建声上会严重影响声音重放的效果，为使系统在工作之前能有一个最佳的建声条件，我方建议甲方对上述场地的建声情况作一定的处理，从而使扩声设备达到更好的使用效果。总声压级图最大声压级图500HZ最大声压级图1000HZ最大声压级图2000HZ最大声压级图4000HZ最大声压级图最大声压级图汇总分析表TOTALSPL最大值最小值差值500HZ1059510415181000HZ1017399592142000HZ10239100072324000HZ103039976327从以上表中可以得到以下结论以上结果完全满足规定中稳态声场不均匀度（DB）语言清晰度计算EASE的语言清晰度计算是基于建声上满足或接近图中的混响时间频响曲线，电声上选用的所有扬声器都处在正常的工作状态下采用RASTI法计算得出的期望值指数，RASTI法是客观评价厅堂语言可懂度的快速语言传输指数。与可懂度有关的语言传输质量是根据模拟实际讲话人声学特性的测试信号通过房间时的调制指数MI的降低确定的，测试信号由位于讲话人位置的声源传输到听音者人位置上的传声器，此处的调制指数是MO，RASTI法是基于满足以下几项要求的计算应用1、基本上是线性语言传输（无削波等）；2、宽带语言传输（典型值为200HZ6KHZ），因为此方法是以假定基本上是无限制的语言谱为基础的；3、背景噪声中不包含纯音，在倍频带频谱中，无明显的峰或谷；4、背景噪声无脉冲特征；5、混响时间随频率变化不太大时，以上是国家标准GB/749591995中厅堂扩声特性测量方法的依据，EASE的RASTI法是基于以上的测量方法而得出的数据，而且是国际电工委员会IEC和美国电子工业协会（EIA）通用的数据标准，这个RASTI指数对于没有受过训练的讲演者听众在复杂的听音情况下,此指数04045为可以，04505为好，05055为良好，05506优良，0609为优秀。下图的模拟计算数据为062068达到了优秀的标准，完全可以满足使用者的要求。语言清晰度图辅音损失度指数07很好，711为良好，1115为可以，1518不良，18以上不可忍受。下图的模拟计算数据为425604达到了很好的标准，完全可以满足使用者的要求。FREQUENCYARTICULATIONLOSSMAXIMUMMINIMUM250HZ8531004665400HZ8531004665800HZ90090010001000HZ1000100011002000HZ1300130014004000HZ160016001