厅堂音响工程声学特性指标测量方法

1.各项技术指标的定义

（1）传输频率特性。厅堂内观众席处各测点稳态声压的平均值相对于音响工程传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应称为传输频率特性。

（2）传声增益。传声增益是指音响工程达最高可用增益时，厅堂内观众席各测点稳态声压级平均值与系统传声器处稳态声压级的差值（单位为dB）。

（3）声场不均匀度。声场不均匀度是指厅堂内（有扩声时）观众席处各测点稳态声压级的最大差值（单位为dB）。

（4）最大声压级。最大声压级是指厅堂内各测量点产生的稳态最大声压级的平均值。它可以用规定峰值因数测试信号的有效值声压级、峰值声压级或准峰值声压级中的一种或多种方式表示。通常，方便的表示方式宜用有效值声压级。

（5）总噪声级。总噪声级是指音响工程达最高可用增益，但无有用信号输入时，厅堂内各测量点噪声声压级的平均值，以NR曲线评价。

（6）系统总噪声级。系统总噪声级是指音响工程达最高可用增益，厅堂内各测量点由音响系统传输频带内的噪声声压级（扣除环境噪声的影响）的平均值，以NR曲线评价。

（7）系统总谐波失真。从输入端到声音输出端全过程中音频信号产生的谐波失真称为系统总谐波失真。

（8）早后期声能比。早后期声能比是指厅堂内各测量点在规定时间（如80ms）以内的声能与规定时间（如80ms）以后的声能之比；取其比值的以10为底的对数再乘以10，单位为dB。

（9）混响时间。声源发声达到稳态后，停止发声，室内声压级衰减60dB所需的时间称为混响时间，以秒为单位。

（10）语言清晰度。由若干评价小组人员记录发音人所发的在意义不连贯的音节的正确收听率，是一种语言可懂度的定量测试方法。常用方法有ALcon%辅音清晰度损失率、RASTI快速语言传递指数。

2.技术指标的测量条件

（1）测量前，厅堂应具备正常使用条件。即厅堂的建筑装修已经完成，座椅、门窗、幕布、窗帘、灯具、调光设备及空调系统等安装完毕，已具备可使用条件。

（2）测量前，音响系统须按设计要求已安装、调试完毕，处于正常工作状态。

（3）测量时，系统频响特性置于“正常工作”位置。

（4）测量时，音响工程中的数字信号处理器（若有）按功能需要进行调节。这些功能包括系统的增益、信号分配、均衡、压缩、限幅、分频、反馈抑制、延时、降噪、滤波等，处理器按厅堂的实际需要处于最佳设计使用状态。

（5）测量时，厅堂内各测点的声压级至少应高于厅堂总噪声声压级15dB，混响时间及再生混响时间测量时信噪比应该不低于35dB。

（6）各项测量一般宜在满场条件下进行。满场或模拟满场难以进行时可做空场测量。

（7）测点的选取应符合下列条件：

1）所有测点至少离墙1.5m、距地高度1.2m（混响时间及再生混响时间测量为1.2～1.6m）。

有楼座的厅堂，测点应包括楼座区域。有舞台或主席台的场所，测点还应包括舞台区或主席台区，但测量结果应单独处理。

2）如厅堂为轴对称，测点可在中心线的一侧（包括中心线附近）座位内选取。对于大型场所（如大型体育馆），若平面呈纵横全对称，为减少工作量，可考虑只测四分之一区域，但其测点应有本区域内观众席各坐席区的代表性。场地区至少需做二分之一区域测量。比赛场地的测量数据单独记录处理，不和观众席测量数据平均。

①传输频率特性、传声增益、最大声压级、系统总谐波失真、系统总噪声级和反射声分布的测点数宜选全场座席千分之五，且不少于八点（无楼座场所，不少于五点），且必须包括图2-1中的P、P′、P″三个点和池座、楼座距后墙1.5m处的坐席等测点。

图2-1 中心线的测点位置

②声场不均匀度的测点数宜不少于全场坐席的六十分之一。它们可以是中心线附近，左半场（或右半场）再抽取1～2列。每隔几排进行选点测量。对于大型场所，为减少测量工作量，测点数可适当减少。

③混响时间测量，按GB/T 50076—2013《室内混响时间测量规范》规定。

④早后期声能比测量，测点的选取同混响时间测量。

⑤RASTI语言传输指数的测量，测点的选取同混响时间测量。

⑥混响时间及反射声时间分布的测量，需要时可增设舞台上的测点。

3）对于非对称厅堂，应增加2/3数量的测点数。

3.测试项目及测量方法

（1）传输（振幅）频率特性。厅堂内观众席处各测点稳态声压的平均值相对于音响工程传声器处声压或扩声设备输入端电压的幅频响应即为传输（振幅）频率特性。

稳态声压的平均值计算方法如下：将各测点处按1/3倍频程的声压级取算术和后，除以测点数。

测量可用下述方法进行。

1）声输入传输（幅度）频率特性。音响工程在稳定工作状态下，厅堂内各测量点稳态声压的平均值相对于音响工程传声器处声压的幅频响应即为声输入传输（幅度）频率特性。

测量可用代替法（见图2-2和GB/T 12060.4—2012）或比较法（见图2-3和GB/T 12060.4—2012）进行。

测量时，1/3倍频程粉红噪声信号经过测试功率放大器加到测试声源上，调节测试声源输出，使测点信噪比满足测量条件要求。改变1/3倍频程带通滤波器的中心频率，在系统传声器处和观众厅内的测点上分别测量声压级，取其差值。

在比较法中，可控制系统传声器处声压恒定（如图2-3中虚线连接）；也可不控制其恒定（如图2-3中实线部分）。

测量时，系统传声器置于设计所定的使用点上，当设计所定的使用点不明确时，系统传声器可置于舞台大幕线的中点。系统传声器振膜中心距地1.2～1.6m。系统传声器的指向性按设计要求调节，在比较法中，并应不受测试传声器的影响。测试声源置于系统传声器前的距离，对语言扩声为0.5m；对音乐扩声为5m。

测量可用点测法或自动测量法（见GB/T 12060.4—2012）。

测量在传输频率范围内进行，测试信号的中心频率按1/3倍频程中心频率取点。

图2-2 声输入法测量传输频率特性原理框图

图2-3 声输入法中用比较法测量传输频率特性原理框图

2）电输入传输（幅度）频率特性。音响工程在稳定工作状态下，厅堂内各测量点稳态声压的平均值相对于扩声设备输入端电压的幅频响应即为电输入传输（幅度）频率特性。测量原理框图如图2-4所示。

图2-4 电输入法测量传输频率特性原理框图

1/3倍频程粉红噪声信号直接馈入音响工程调音台输入端，调节噪声源的输出，使测点的信噪比满足测量条件要求。改变1/3倍频程带通滤波器的中心频率，保持各频段电平值恒定（不失真），在观众厅内规定的测点上测量声压级。

测量在传输频率范围内进行，测试信号的中心频率同声输入传输（幅度）频率特性测量法规定。

（2）传声增益。传声增益是指音响工程达最高可用增益时，厅堂内观众席各测点稳态声压级平均值与系统传声器处稳态声压级的差值，测量可与声输入传输（幅度）频率特性测量同时进行。测量原理框图同图2-2。

测量步骤如下：

1）将音响工程调至最高可用增益。

2）将测试声源置于舞台（或讲台）上设计所定的使用点上，若设计所定的使用点不明确时，测试声源置于大幕线中点舞台纵深方向0.5m位置上。

3）将音响工程传声器和测量传声器分别置于大幕线上测试声源中心两侧的对称位置，两传声器相距见GB/T 12060.4—2012，距地高度1.2～1.6m，与测试声源高音声中心相同。

4）调节测试系统输出，使测试点信噪比满足测量条件要求。

5）在规定的音响工程传输频率范围内，按1/3倍频程（或1/1倍频程）中心频率逐点在观众厅内各测点上及音响工程传声器处分别测量声压级。

6）按照GB/T 4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录A的计算方法求出稳态声压级平均值L_Faver.。

7）上述稳态声压级平均值L_Faver.与音响工程传声器处稳态声压级L_F的差值，即为全场传输频率范围内的传声增益，以分贝（dB）表示。

Z=L_Faver.-L_F （2-1）

式中 Z——全场传输频率范围内的传声增益（dB）；

L_Faver.——稳态声压级平均值（dB）；

L_F——音响工程传声器处稳态声压级（dB）。

（3）声场不均匀度。

1）稳态声场不均匀度。稳态声场不均匀度是指厅堂内（有扩声时）观众席处各测点稳态声压级的最大差值。测量原理框图同图2-2或图2-4。测量信号用1/3倍频程粉红噪声。

测量通常在频率为1kHz和4kHz时分别进行；对音响工程声学特性指标要求高的场所，宜增加100Hz和8kHz的测试频率。

根据各测点在不同频带测得的频带声压级可做出相应的声场分布图。

测量结果也可以用声场分布图表示，其横坐标为观众席座位的排数；纵坐标为所测得的声压级差[用分贝（dB）表示]。对于多列的测量结果，可画出声场分布曲线族。

2）直达声场不均匀度。待定。

（4）最大声压级。音响工程完成调试后，厅堂内各测量点产生的稳态最大声压级的平均值即为最大声压级。最大声压级可以用规定峰值因数测试信号的有效值声压级、峰值声压级或准峰值声压级中的一种或多种方式表示。通常，方便的表示方式宜用有效值声压级。(www.xing528.com)

以峰值因数为2限制的额定通带粉红噪声为信号源，其最大有效值声压级、最大峰值声压级及最大准峰值声压级的转换关系见GB/T 4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录B。

测量可用下述方法之一进行，测量结果中需注明使用的是哪种方法。电输入法中的宽带噪声法为仲裁方法，用有效值表示。

1）电输入法。

①窄带噪声法。测量原理框图如图2-5所示。

图2-5 电输入法中用窄带噪声测量最大声压级原理框图

测量步骤如下：

a.将1/3倍频程（或1/1倍频程）粉红噪声信号直接馈入音响工程调音台输入端（线路输入口），保持各频带噪声信号输入到扬声器系统的电压恒定。

b.调节噪声源及音响工程输出，使扬声器系统的输入电压相当于系统十分之一至四分之一设计使用功率的电平值，当声压级接近90dB时，可用小于十分之一的设计使用功率。

c.在音响工程额定传输频率范围内，在各测点上测出每一个1/3倍频程（或1/1倍频程）频带声压级。

d.按照GB/T 4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录A的计算方法求出传输频率范围内的平均声压级L_Faver.。

e.根据测量时所加的功率，通过下式换算成设计使用功率时的最大声压级。

L_max=L_Faver.+10log（P_sy/P_cy） （2-2）

式中 P_cy——测量使用功率；

P_sy——设计使用功率；

L_Faver.——测量使用功率时的稳态声压级平均值；

L_max——设计使用功率时的最大声压级。

注：当设计使用功率不明时可按额定功率计算。

②宽带噪声法。测量原理框图同图2-4，只是将窄带噪声信号改用通过模拟节目信号网络的宽带粉红噪声信号。

测量步骤如下：

a.测量时，由模拟节目信号网络输出的信号直接馈入音响工程调音台输入端（线路输入口）。

b.扬声器系统的功率调节同电输入窄带噪声法b项。

c.用声级计在厅堂内规定测点上进行测量。

d.把在厅堂内各测点上测得的声压级按照GB/T4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录A的计算方法进行平均，并按设计使用功率进行修正，得到设计使用功率时的最大声压级。

2）声输入法。

①窄带噪声法。测量原理框图同图2-2。

测量步骤如下：

a.调节测试系统，使舞台上设置的测试声源发出1/3倍频程（或1/1倍频程）粉红噪声信号，由系统传声器接收进入音响工程。

b.扬声器系统的功率调节及测试频率的选取同电输入窄带噪声法b项。

c.在系统的传输频率范围内，测出每一个1/3倍频程（或1/1倍频程）频带声压级。

d.通过与电输入窄带噪声法同样的换算，求出相应频带的声压级及设计使用功率时的最大声压级。

测量时，系统传声器位置同图2-2（即设计所定的使用点上）。测试声源距系统传声器0.5m的距离。

②宽带噪声法。测量原理框图同图2-2，只是将窄带噪声信号改用通过模拟节目信号网络的宽带粉红噪声信号。

测量步骤如下：

a.调节测试系统，使测试声源发出模拟节目信号，由系统传声器接收进入音响工程。

b.扬声器系统的功率调节同电输入窄带噪声法b项。

c.用声级计在厅堂内规定测点上进行测量。

d.把在厅堂内各测点上测得的声压级按照GB/T 4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录A的计算方法进行平均，并按设计使用功率进行修正，得到设计使用功率时的最大声压级。

注：按此方法测量时，测试声源的输出信号只是接近于模拟节目信号的频率特性。

3）最大声压级几种测量量值的转换。最大声压级可以用有效值（方均根值）声压级、峰值声压级或准峰值声压级中的一种或多种方式表示。通常，方便的表示方式宜用有效值声压级。

最大声压级几种测量量值的转换关系见GB/T 4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录B。

（5）总噪声级。总噪声级是指音响工程达最高可用增益，但无有用信号输入时，厅堂内各测量点噪声声压级的平均值，以NR曲线评价。平均值可按GB/T 4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录A的计算方法得到。

测量在空场条件下进行。音响工程增益控制置于最高可用增益。系统传声器位置同声输入传输（幅度）频率特性测量法。

测量时，厅堂内的设备，例如通风、空调、调光等产生噪声的设备及音响工程全部开启。

测量原理框图如图2-6所示。测量可按图2-6点测或实现自动记录。

图2-6 总噪声级测量原理框图

测点的选取同测量条件中的要求。

测量可用声级计在63～8000Hz范围内按倍频程宽带取值。测量结果与NR评价曲线比较并得到NR数值。测量也可用A计权数据。

（6）系统总噪声级。系统总噪声级是指音响工程达最高可用增益，厅堂内各测量点音响工程所产生的各频带的噪声声压级（扣除环境噪声的影响）的平均值，以NR曲线评价。噪声声压级平均值可按GB/T 4959—2011《厅堂扩声特性测量方法》附录A的计算方法得到。

测点的选取同测量条件中的要求。测量可用声级计在63～8000Hz范围内按倍频程带宽取值。

测量时，厅堂内的设备如通风、空调、调光等产生噪声的设备全部关闭。音响工程增益控制置于最高可用增益位置，系统传声器不接；以200Ω等效电阻代替。测量原理框图同图2-6，只是将系统传声器换成200Ω等效电阻，接入调音台的传声器输入端口。

（7）系统总谐波失真。音响工程由输入声信号到输出声信号全过程中产生的谐波失真即为系统总谐波失真。

测量用窄带噪声法，测量原理框图如图2-7所示。

图2-7 声输入法测量系统的总谐波失真原理框图

当测量由声输入到声输出的非线性畸变有困难时，例如产生标准测量信号有困难，或无条件在厅堂中提取直达声信号时，允许测量由电输入到声输出的谐波失真作为系统的总谐波失真（见图2-8），但应注明这是由电到声的失真。

图2-8 电输入法测量系统的总谐波失真原理框图

测量时，中心频率为F的1/3倍频程的粉红噪声信号馈入音响工程调音台输入端（线路输入端口），调节音响工程增益，使扬声器系统输入电压相当于四分之一设计使用功率的电平值。在厅堂内规定测点上，通过测试传声器，用声频频谱仪测量中心频率为F、2F、3F的信号，按下式计算出总谐波失真系数：

式中 U_F——接收信号的基波分量（有效值）；

U_2F——接收信号的二次谐波分量（有效值）；

U_3F——接收信号的三次谐波分量（有效值）。

亦可通过曲线表示出基波、二次、三次谐波特性。

测试频率可从125Hz～4kHz按倍频程中心频率间隔取值。

（8）早后期声能比。测量原理框图如图2-9所示。测量使用MLS信号。

计算机中的MLS信号（最大长度序列信号，一种周期性伪随机二进制序列信号）经声卡（取样频率不小于44kHz，取样精度不小于16bit）馈给音响工程的调音台，由主扬声器系统放出。在测点用测试传声器接收，将接收到的信号经声卡送给计算机进行处理、计算。

图2-9 用MLS信号测量早后期声能比的原理框图