扬声器系统测试室和听音室的声学设计

1、扬声器系统测试室和听音室的声学设计看到有人需要做个监听室，兼有测试功能，所以就把这篇文章发出来f+I D'O7x 作者是奚爱军先生，南大电声8X年的毕业生，20多年的行业经验，呵呵，说说作者的经历，不是吹捧什么，而是希望大家能认真吸收文章中的精华。希望这里不会成为远望之类的吵架专用论坛，而是实实在在为我们的多媒体行业出自己的力量。谢谢！.R#p4xA/I WO*w'f bH a9w&q;YT size=5color=Blue扬声器系统测试室和听音室的声学设计/color/sizeM5te!Y:Dsize=4color=Blue一声学特性/color：/sizeeo2w4

2、wBko1.        测试室：t(fy.1PL(_2W,? 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：125Hz8000Hz的混响时间小

3、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：O%w%gdw9 混响时间：1258000Hz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。%PI a&lvvdJ( 测试室内声频响曲线应尽可能平滑（1258000Hz±2dB），且无明显声染色。8w"IL'k5"v:在6312500Hz频率

4、范围内，室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。1P)J;v-_/;sl 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）。/Y*u0z4Bw _G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。lBB8z B'd&L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）4W4e6Tc&WN;izRZRX:F P-ACJ42.听音室#J g#p$d9$s 听音室主要用于扬声器系

5、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：7u.v?%xPZ &C混响时间：2504000Hz之间听音区域内混响时间T60的平均值应在0.30.6s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。8d8Q D4J(S4w A&l 试听室内声频响曲线应尽可能平滑，无明显声染色。%M/e%Z,c")E5t1B在1005000

6、Hz频率范围内，室内不应有任何异常共鸣和颤动回声。Hn0G;C 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）。#? 5CuJ'x;NGP8zVy 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。)yk/O,BO#d;d:C0e*H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）!H6 A2r5q &IP0ST)|FP -|8W4S y3k0w"CT;l size=4color=Blue二噪声控制/color：/sizec;r$zKM59

7、N p( 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。LL-n6?0f 4M8TG 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：Wu;6qw _0mE g1)        结构的隔声和隔振：bk&&a e 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5

8、5dB，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5560dB）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）。n0BNv6_9bY 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

9、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。1jbk2X G/vvmC        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。*L G6a'u?X 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

10、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。,0H2C,kl5L ?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。,T$v*v'HG2.        听音室：为了进行扬声器系统的主观音质评价，避免环境对音质效果和听音人员的影响，房间本底噪声必须尽量小。同时，为避免大音量听音时对相邻房间的干扰，也必须进行隔声处理。相应措施有以下几方面：$zK/-Z!t5?1)     

11、60; 结构的隔声和隔振：+|7Inbm?s*V 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5560dB）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

12、上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯（吸声，减少地面反射声）。e.L5 l:|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。3B"Ue/w%s;D 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

13、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。T).T Ib9G2)        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。4X rBG;h n 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。DT0j"I$cojTj0ua B'Tb4K "s nx ec|(v9a"e/XZ si

14、ze=4color=Blue三形体设计和扩散设计/color：/size .I5?&oe2R O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：U;JE, aq1.        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。X2Y5jb'y C6B0#At2.   

15、    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。f'Z%?O)"m3pn A 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。(K9TfsM0Dsize=4color=Blue四混响时间控制/color：/sizey6A #A2?G!为了满足测试和听音的要求，必须将混响时间控制在一定的范围内，因而

16、房间要进行吸声处理。y /D GIt7?iE1.        测试室：测试室对混响时间的要求较严格，故房间四周及屋顶和地面均需进行强吸声处理。Qsn B1P9X7W%m"f 屋顶采用加弹簧减振吊钩的吸声吊顶。吸声吊顶采用四种不同的吸声结构，对高中低频声音均有良好的吸收。船形吸声体可吸收不同方向的声音，以使吸声效果更好。吸声吊顶后的大空腔对低频声有叫好的吸收作用。为适应消防要求，吸声吊顶的龙骨采用轻钢龙骨，配合使用的木龙骨均用防火涂料处理。面网装饰布采用阻燃装饰布。最关键的吸声材料是超细玻璃纤维（容重24Kg/m3），本身就是最好的防火阻燃材料

17、。4q6x lsh5E6|侧墙吸声采用多种不同的吸声体交替组合，对高中低频声音有较均匀的吸收。为减少四周墙角的声反射，使用强吸声结构。 z8$M8i m S ?v2v地面处理的方法是先铺一层10mm厚的橡胶垫（阻尼），在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯（吸声）。0pj0k)LRp:Z测试室主要吸声材料利用原AV所测试室拆除下来的，因房间面积增大了，故尚需添加吸声材料，做法基本同原设计。原设计已经过了实际的验收和使用，证明并没有太大问题，只是里隔墙当时没做大的变动其隔声效果要差些。这里没有那些吸声材料的具体测试数据，故也没法进行计算和理论验证。X(c TC? 3iM 测试室旁的调试室与下面听

18、音室的吸声处理一样，只是墙体隔声要求不需太严格。,R:b SCK 2.        听音室：听音室的混响时间要求适中，家居环境很少有进行强吸声装修的，故吸声处理就以简单实用易于实施为主，同时兼顾美观大方（与家居环境相适应）。XJ)Z3w b|6CR 屋顶采用穿孔石膏板（穿孔率6%，板厚7mm，板后贴一层薄纸）作吊顶（后空200mm），空腔内均匀的铺满200mm厚的晴纶棉（容重20Kg/m3）。4e3MMi2U!J侧墙基本不做处理，为了美观和布线方便，可在墙脚做木质踏脚线（墙裙）。另外，可加些薄丝绒布帘（离墙面200mm以上），既为美观又可适当调节室内的

19、混响时间，以满足不同音乐的要求和个人的喜好。:N'ptLwRu 地面处理的方法是先铺一层10mm厚的橡胶垫（阻尼），在上面再铺一层10mm厚的阻燃化纤地毯（吸声）。w,wp%l?g 粗略计算如下：0j(b8Yo3H以大听音室为例，净尺寸为6.7X6.3X3.0m，四侧墙的总面积为78m2，顶和底的面积都是42.2m2，净容积V为126.6m3，引用的数据和计算结果见下表：SP0g'k I.D2Ts |A7u P 频 率      125Hz      250Hz      500Hz

20、60;     1000Hz    2000Hz    4000HzGg+D&j 7n*l6m吊顶材料吸声系数        0.61        0.76        0.59        0.40        0.25        0.20SA# xG8a 砖墙（抹灰）吸声系数

21、 0.02    0.02      0.02      0.03      0.03      0.047GPoYH;N9qJ厚地毡吸声系数      0.10      0.10        0.20        0.35        0.60   

22、     0.60$fTU/8P 房间总吸声量A=4mV-Sln(1-)      45.75      66.00      48.58     42.08     58.20       63.35'l.r-nO(AJ G 混响时间T60=0.161V/A      0.46s      0.31s     

23、; 0.42s      0.48s    0.35     0.32s/J/b)gF)可见房间的混响时间能够满足听音室声学特性要求（四周满加布帘后混响时间在中高频将大为降低）。因没查到8000Hz对应的数据，故上表中未列出来。一般来说高频的混响时间不会超上限的，因为高频吸声较容易，且空气吸声系数在高频时也变大了。B- t5aM小听音室的计算结果也相近，在此不再列举。A m!nrg 4O&G'K:h?Y7g "K0L$ m_0g;GR 5m! z4H+Msize=4color=Blue五现场声学测定

24、/color：/size*.u"kWp|房间本底噪声可以用声级计直接测试，可取多处（至少五点）测试，看其平均值和最大值。在实际测试区域（有效听音区域）最大值不应超过规定值，其它区域平均值不应超过规定值。测试时要空场，空调、照明等都要打开，音影系统不工作。J;B,J!X 房间混响时间可用电声测试系统BELL2000（SYSid6.5）、 CLIO4.0等进行测试和计算，也应取多处（有效听音区域内）测试，测试室主要看其平均值和最大值、听音室看其平均值和离散性（既要看不同地点、又要看不同频率），测试信号用粉红噪声，测试结果表示为各中心频率点63、125、250、500、1000、4000、8000Hz对应的混响时间（63Hz的混响时间仅供参考）。测试时要空场，空调、照明等都要打开。!N:S5Q-fZO7?!C9 p G 2c R XBn,size=4color=Blue六实际音质评价/color：/sizeX2pT i*hWB(a 房间