廣播機房裝修中的聲學指標測量

摘 要 每年廣播機構有一定的機房需要進行裝修改造。我們在設計裝修改造的方案前需對原有環境進行測量以為設計提供參考依據，驗收中也需要有一定的聲學指標來反映改造的效果。因此房間聲學指標的測量對機房改造具有極其重要的作用。本文將介紹聲學指標測量的概念和方法。

關鍵詞 環境噪聲 隔聲量 混響時間 時間延時分析測量

中圖分類號：TB54 文獻標識碼：A

0 前言

每年廣播機構有一定的機房需要進行裝修改造。我們在設計裝修改造的方案前需對原有環境進行測量以為設計提供參考依據，驗收中也需要有一定的聲學指標來反映改造的效果。因此房間聲學指標的測量對機房改造具有極其重要的作用。測量房間聲學指標包括主觀值和客觀值，本文為客觀值的測量。

1 聲學指標的測量

廣播機房的房間聲學指標測量可分為三個階段。第一階段為在拆除原有裝修材料后，對機房進行的測量，主要目的是全面的反映房間本身的自然條件及周邊環境對房間的影響，測量數據將成為聲學設計的主要依據。第二階段為施工期間的測量，在局部裝修完成后可進行現場測量，可根據施工進度進行數次測量。由于聲學設計方法的不夠完善，或施工材料的實際值和設計值有偏差以及施工工藝都會造成實際裝修效果和設計目標有出入。根據施工期間的測量值可及時調整設計方案及材料的使用，以避免完工后無法修改的錯誤。第三階段為完工后的測量，主要提供驗收依據，根據測量值可通過活動裝置可進行最后的調整。

廣播機房主要為語言錄音機房和直播機房，此類房間主要為語言播音使用，因此測量的內容比文藝錄音棚要少，房間聲學指標測量的內容主要有環境噪聲的測量，圍護結構的隔音測量，混響時間的頻率響應測量，時間延時分析測量。本文使用的測量工具為TerraSonde公司的 Audio Toolbox 3測試儀。

環境噪聲是指機房外圍如走廊，外墻，通風系統等所產生的噪聲，它決定了室內為了達到一定的噪聲評價曲線（NR曲線）而需要的外圍隔聲量，是機房裝修中隔聲設計的重要依據。如NR20要求1000hz為25db，走廊噪聲為75db，則需要設計至少50db的隔聲量。測量位置可選擇走廊、窗外、外墻處，離地面1.2米以上，離墻面及其它硬反射面1-2米，測量時間可選擇工作日的白天和晚上的工作時間內，可使用測試儀的sound study garph功能，它可把1分鐘-24小時的選擇時間段分為120段，根據每段將記錄下噪聲的峰值或平均值畫圖，得到噪聲曲線。

隔聲量測量是指對現有圍護結構如隔墻、樓板、門、窗的隔聲能力的測量，反映了房間圍護結構對外圍噪聲的隔絕能力。將測量話筒放置于機房內，離地面1.2米以上，離墻面及其它硬反射面1～2米，將揚聲器放置于圍護結構外部，如隔墻外，走廊外或導播間外，如果在樓層中間則在樓下房間將揚聲器放置在樓下房間。注意揚聲器角度，不要對住角落。

測量步驟如下：（1）連接信號發生器的輸出到放大器再到揚聲器。在放大器前加入一級電平控制可方便的調節電平大小。（2） 將測量話筒放置于圍護結構邊緣，啟動正弦波單音頻信號，記錄聲壓值，頻段可選為倍頻程或1/3倍頻程。（3） 將測量話筒放置于被測房間中央，啟動正弦波單音頻信號，記錄聲壓值。（4）比較兩者差值，即為隔聲量。混響時間是聲源衰減60db所需要的時間，它是傳統體現房間音質的重要指標。混響時間的測量可在一個寬頻帶或在幾個不同的頻段上。混響時間的測量是由測試儀發出寬帶的粉紅噪聲信號輸入到揚聲器，然后自動停止，由測量話筒得到信號的衰減時間，系統示意圖如圖1。

圖1

圖2

根據房間大小，可選擇幾個不同的位置進行測量，離地面1.2米以上，離墻面及其它硬反射面1-2米。應用混響時間測量步驟如下：（1）連接信號發生器的輸出到放大器再到揚聲器。在放大器前加入一級電平控制可方便的調節電平大小；（2）將測量話筒放置于話筒架上并指向揚聲器。通過能量圖或直接測量的方法確定話筒到揚聲器的距離并輸入到測試儀；（3）設置噪聲信號的時間間隔；（4）設置噪聲信號的大小，信號在不損害設備的前提下越大越好，至少高于房間本底噪聲30db以上才可以保證測量結果不被干擾；（5）輸出噪聲信號，等幾次掃頻后停止信號，可在設備上讀出數據。

時間延時分析測量（TDA）就是利用正玄波的掃頻輸出，通過放大器到揚聲器的輸出，利用一只校正后的測量話筒接收輸出信號，話筒連接到一個窄的帶通濾波器到測試儀。圖2是系統測量示意圖。

如果我們對一個系統進行多次掃頻測量，每一次間隔一個固定的時間，這樣我們就可以得到不同時間間隔的頻響圖，把這些圖形放到 一起，加上時間坐標就可以得到三維圖形，這個三維圖形又可稱之為“瀑布圖”（如圖3）。

圖3

以往我們在測量一個房間的響應的時候，一般用拍巴掌來主觀評價房間的狀況或在1/3倍頻程段用粉紅噪聲通過揚聲器和測量話筒來得到各個頻點的電平值，用這些電平值可得到頻響圖。如果頻響圖顯示某些頻段不平，就利用均衡器提升或衰減予以補償。對于控制間來說，這種方法是有缺陷的。因為拍巴掌主要聽的是中高頻的響應情況，對低頻段的情況幾乎沒有什么反映。在一些頻段，特別是低頻段在相鄰的比1/3倍頻程窄的范圍內會出現大量的波峰和波谷相交錯的情況，在以上的1/3倍頻程測量中是得不到顯示，如果用均衡器對這些頻段動作是沒有作用的，因為任何1/3倍頻程內的波峰或波谷會被同時提升或降低，而對頻響不會有任何的平滑作用。另外一方面，頻域范圍內的頻響不是影響控制間的聲學的全部。時基問題如混響、回聲同樣有著較大的影響。例如在頻響圖上看到500hz到1000hz范圍的電平較大出現波峰，很可能是因為這些500hz到1000hz范圍的混響時間長或出現回聲，所以聲能在該頻段內駐留的時間長，從而測量出來的能量比較大，用均衡器去衰減的話，只是使電平值減小而不能改變混響的狀況，聲場環境得不到改善。為了進行準確的TDA測量，聲波從揚聲器傳播到測量話筒的時間是必須知道的。這個時間被稱為Ts。信號發生器對我們感興趣的頻段進行掃頻，如果我們不用帶通濾波器的話，任何噪聲或者是因為房間混響和回聲而造成的延遲信號會和測試信號一起進入測試話筒，給測試儀帶來錯誤的讀數結果。帶通濾波器跟著信號發生器進行掃頻變化，可保證只有當前被測頻率進入測試儀，噪聲被輸入端衰減，使結果更加精確。由于信號發生器的震蕩信號到達測試話筒需要一定時間（Ts），所以帶通濾波器的掃頻需要延時Ts以配合測量信號的到達。

在我們使用的測試儀TOOLBOX中，我們可以使用1/24倍頻程的間隔測量顯示TDA圖形。應用TDA測量的步驟如下：（1）連接信號發生器的輸出到放大器再到揚聲器。在放大器前加入一級電平控制可方便的調節電平大小；（2） 將測量話筒放置于話筒架上并指向揚聲器。通過能量圖或直接測量的方法確定話筒到揚聲器的距離并輸入到測試儀；（3） 設置掃頻次數；（4）設置帶通濾波器的Q值。在大多數情況下，我們都設置較高的Q值；（5）設置輸出電平；（6） 設置掃頻時間及間隔。

測試的結果可存儲在本機，通過串口輸入到PC中，使用配套的軟件及可生成瀑布圖。

2 結束語

通過以上指標的測量我們可以及時得到房間音質數據，調整裝修方案。我們在實際工作中運用以上指標測量所裝修的機房均取得滿意效果。需要強調的是客觀測量結果根據不同的條件會產生一定的誤差，需與主觀評價相結合，方能得到滿意的結果。