散射系数对混响时间模拟计算的影响

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1、散射系数对混响时间模拟计算的影响蒋国荣(同济大学声学研究所，上海200092)，Theinfluenceofscatteringcoef!ficientonreverberationtime、IinacousticalcomputermodellingJIANGGuo—rongInstituteofAcousticsTon百iUniversity1引言室内声场计算机模拟作为音质设计和研究的有效工具已得到了广泛的应用，为提高模拟计算的精度，目前主要的模拟软件如0DEON，cATT等均引入了房间表面扩散反射算法

2、。声场模拟的三次国际巡回对比测试结果表明“1，音质模拟的准确性主要受房间表面吸声和扩散特性的影响。表面扩散特性目前主要采用扩散和散射系数来表示，前者用于描述反射声能的空间分布，后者则仅反映反射声能中非镜面反射声能的比例。在计算机声场模拟中，由于受到模拟算法的限制，目前均采用无规入射的散射系数来模拟房间表面的扩散特性。虽然针对无规入射散射系数的实验室测试方法已经建立，但由于受房间表面特性、尺度、几何形状等因素的影响，音质模拟计算中散射系数的确定在很大程度上还依赖于使用者的经验或根据不同模拟软件的推荐值。1。研

3、究表明⋯即使相同的表面材料其散射系数的正确取值也与模拟房间的体形、比例、尺度等有关，同时还与所建立模型的精细程度有关“1。本文将通过缩尺模型测试和计算机模拟分析比较，探讨房间中不同吸声布置条件下表面教射系数对混响时间的模拟计算影响。2模型测试及模拟计算为讨论不同吸声布置条件下散射系数的选取对混响时间的影响，本文建立了一简单厅堂的1：20缩尺模型和计算机模型，该厅长度为30m，最大宽度为24m，高度为16m，容积为i0243m3，表面积为：2844m2。在两种不同的吸声布置条件下。通过实测和计算机模拟其中频(

4、500Hz)的混响时间进行比较。条件1为空场，各表面材料相同，实测其中频(500Hz)吸声系数为0．12；条件2中地面满铺吸声材料以模拟实际厅堂中的观众席吸声，其吸声系数在模型混响室中测得10kHz时为0．57，以模拟实际厅堂中500Hz时的吸声系数，其它表面材料不变。模型中的测试值均转化为实际厅堂中的值。实测在条件1时500Hz的混响实际为4．25(s)；条件z为3．03(S)。在两种条件下分别改变表面的散射系数进行混响时间的模拟计算，模拟采用ODEON8．0软件。混响时间模拟值与模型实测值的相对偏差表示

5、，见图I。2015霉10墨5蒌o．5．10000．20．40．81．0散射系数未枷g韶罂．．20-300．00．20．40．60．81．0散射系数图1．混响时间模拟计算值与实测值的相对偏差．(a)：空场(b)地面满铺吸声系数为0．57(500Hz)的吸声材料。为比较两种条件下表面吸声系数变化时散射系数对混响时间的影响，分别针对空场和地面满铺吸声材料进行模拟，混响时间的模拟值相对于Eyring公式计算值的偏差见图2。模拟计算中房间表面的吸声系数从0．卜0．4变化，条件2中地面的吸声系数及散射系数均为0．7保持

6、不变。2520窑15望10韶罢50-5亲州埋按罂。·。。f2n散4射系数0．6。-81·。。·。。一0散．4射系数06。·8’·。图2．混响时间模拟计算值与Eyring公式的相对偏差。(a)：空场：(b)：地面满铺吸声及散射系数均为O．7(500m)的吸声材料3模拟结果分析模拟与模型实测对比表明，当房间中各表面吸声系数均匀布置时，平滑的表面散射系数取0．1时与实测值就符合较好，混响时间对表面散射系数的变化不敏感。而当吸声布置主要集中在一个表面时(实际厅堂中有观众席的情况)墙面和项面散射系数的不同取值对混响时

7、间模拟计算结果影响较大，与实测结果相符合的表面散射系数与地面(观众席)的扩散性能有关。图2(b)中的模拟结果说明，在厅堂中除观众席外的其余表面吸声性能不同，混响时间受散射系数的影响也不同，当表面吸声大时，墙面和顶面的吸声系数与地面接近，散射系数对混响时间模拟结果的影响小。混响时间模拟值与Eyring公式计算值的符合程度随表面散射系数增加而提高，表明这时声场更扩散。4结语混响时问模拟计算中，厅堂表面的散射系数取值应根据其吸声布置的条件不同。当房间表面吸声布置较均匀时，散射系数对混响时间模拟计算值的影响较小，而

8、当吸声布置不均匀时(如实际厅堂中吸声主要集中在观众席)表面散射系数估计的偏差将会给混响时间的模拟值带来较大的误差。参考文献1．IngolfBork,‘'Reportonthe3rdRoundRobinonRoomAcousticalComputerSimulation—PartII：Calculations”，ACTAAcoustica，V01．91，2005，753-763．2．ODEONRoomAcousti