声频工程标准及测量方法（授课提纲）
                            崔广中
中国电子科技集团公司第三研究所          2006.10.14
一.前言
1.良好的室内声场所应具备的条件：
  足够的声压级
  均匀的声场分布
  合适的混响时间频率特性
  较低的背景噪声
  无明显的音质缺陷
2.对厅堂声学特性的描述
 建筑声学参数
 音质参数
 声系统特性
 语言清晰度参数
3.建筑声学参数
（1）混响时间T60
 室内声音已达到稳定状态后，停止声源，平均声能密度自原始值衰减60dB所需的时间
 无指向性多面体声源
 扩声系统声源
 满足35dB 的S/N
 声源多次激发取样
 1/3oct 的频率间隔
 测量传声器距地高度1.2—1.6m
用扩声系统声源测量混响时间原理图
用模拟自然声源测量混响时间原理图
（2）再生混响时间
 计入声反馈因素以后的混响时间
 系统传声器接入
 计入声反馈因素
 再生混响时间的意义
 再生混响时间测量的原理框图
（3）背景噪声
 当扩声系统不工作时，厅堂内各测点噪声声压级的平均值
 NR曲线族
 dB（A）
 63---8000Hz的测试频率范围
 测量时间的选择
 对测量传声器灵敏度的要求
 背景噪声测量原理框图
（4）反射声时间分布
 指声源发声时，室内反射声的时间分布。
 激发源—
 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）
 声源发出的脉冲声
 测量结果的表示
反射声分布测量
 用MLS信号测量反射声时间分布测量原理框图
A．用MLS信号测量
 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（采样频率不小于44kHz，采样精度不小于16bit）馈给扩声系统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滤波、反卷积，得到反射声时间分布。
B．用脉冲声源测量
 用脉冲声源测量反射声时间分布原理框图
4.音质参数
（1） 明晰度
 早期反射声能与后到混响声能之比
 惯用物理测量用C80表示
 80ms
 单位：dB
 空场
 表达式:
     C80=10log [∫00.08 P2 (t)dt/∫0.08∞P2 (t)dt]
 明晰度C80的测量
 产生脉冲声的声源：施爆气球、枪声、电火花等
 磁带记录器，记录脉冲声序列
 计算机提取二部分声能：
       直达声加上以后80ms内的全部反射声能
       80ms后的通常1^2s内来的声能
 取两者之比
 C80（3）
 增大对音质评价的灵敏度
 500、1k、2kHz测量值加以平均
 较好音乐厅的C80（3）在-1~-4dB
 用于评价音乐
 清晰度C50
 50ms
 早期能量与晚期能量之比
 单位：dB
 用于评价语言
（2）早后期声能比测量
A． 用MLS信号测量
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（采样频率不小于44kHz，采样精度不小于16bit）馈给扩声系统 ,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。
B． 用脉冲信号测量
（3）早期声衰变时间EDT
 声源停止发声后，室内声场衰变过程早期部分从0dB到-10dB的衰变曲线的斜率所确定的混响时间
 EDT的贡献
 比较厅堂音质的重要参数
（4）声强指数G
 听众位置
 声压级与声功率级的差值
 大于-33dB
 125---4000Hz
 dB(A)表示
 声强指数G
 声源产生的脉冲响应值 (声压平方积分值) 除以同样的声源在自由场中10m处的脉冲响应值的自然对数再乘以10。
 G=10log[∫0t2 P2 (t)dt/∫ 0t2 PA2 (t)dt]
  式中: PA(t)是10m 距离处的自由场声压
          P(t)是舞台上的无指向性声源在厅堂中某点产生的声压
（5） 双耳听觉互相关系数
 舞台上的一个声源发出的声音在听众两耳上产生的感觉上的差异
 IACCA、IACCE、IACCL
       IACCA 积分时间t1 =0到t2 =1s
       IACCE积分时间t1 =0到t2 =80ms
       IACCL积分时间t1 =80到t2 =1000ms
 时间t1是声源辐射的声脉冲直达声到达时间，t1 到t2 的积分包括t2 时刻前直达声能量及早期反射能量和混响声能量。
（6） 侧向声能百分数LF
 零轴正对声源的“8”字型传声器的输出，与无指向性传声器的输出之比。
 LF=  2（t)dt/ 2(t)dt
式中：P8（t)dt 是“8”字型传声器的输出声压
      P(t)是无指向性传声器的输出声压
 时间积分有5ms之差，确保直达声的影响得以消除
5.声系统特性
 最大声压级
 传输频率特性
 传声增益
 声场不均匀度
 总噪声级
 系统总噪声级
 系统总谐波失真
6.语言清晰度参数
 语言传输指数STI
 房间声学语言传输指数RASTI
 扩声系统的语言传输指数STIPA
 通讯系统的语言传输指数STITEL
 语言辅音清晰度损失AL%
二.声频系统标准
1．中国标准
  中国国家标准
  中国行业标准
  中国建设标准
  中国建材标准
  地方标准
  企业标准
2.国外声频标准
 IEC-国际电工委员会标准
 ISO-国际标准化组织标准
 CCIR-国际无线电咨询委员会标准
 OIRT-国际广播电视组织标准
 BS-英国(工业)标准
 JIS-日本工业标准
 EN-欧洲标准
 DIN-德国工业标准
 NF-法国标准
 ANSI-美国国家标准协会标准
 ASA-美国声学协会标准
 AES-美国声频工程协会标准
 IEEE-美国电气电子工程师学会标准
 IME-美国机械工程师协会标准
 美国材料与试验协会标准
IEC 60268声系统设备标准
 IEC60268-1 AMD 2-1988  第1部分:总则  修改2
 IEC60268-2 AMD 1-1991  第2部分:一般术语解释和计算方法  修改1
 IEC60268-3-2000  第3部分:放大器
 IEC60268-4-2004  第4部分:传声器
 IEC60268-5-2003  第5部分:扬声器
 IEC60268-6-1971  第6部分:辅助无源元件
 IEC60268-7-1996    第7部分:头戴受话器及耳机
 IEC60268-8-1973  第8部分:自动增益控制器件
 IEC60268-9-1977  第9部分:人工混响、延时和频移设备
 IEC60268-10-1991   第10部分：峰值节目电平表
 IEC60268-11  AMD 1-1989  第11部分：声系统部件互连连接器的应用
                 修改1
 IEC60268-12  AMD 2-1994  第12部分：广播和类似用途连接器的应用
                 修改2
 IEC60268-13-1998  第13部分：扬声器的听音试验
 IEC60268-14-1980  第14部分：圆形和椭圆形扬声器外形尺寸和安装尺寸
 IEC60268-15-1996  第15部分：声系统设备互连的优选配接值
 IEC60268-16-2003  第16部分：用语言传输指数客观评价语言可懂度
 IEC60268-17-Corrigendum 1-1991  第17部分：标准音量表
 IEC60268-18-1995  第18部分：峰值节目电平表  数字型声音峰值电平表
IEC60581高保真音响设备和系统 最低性能要求
 IEC60581-1-1977 第1部分:总则
 IEC60581-3-1978 第3部分:唱机和唱头
 IEC60581-4-1979 第4部分:磁记录和重放设备
 IEC60581-5-1981 第5部分:传声器
 IEC60581-7-1986 第7部分:扬声器
 IEC60581-8-1986 第8部分:组合设备
 IEC60581-10-1986 第10部分:头戴耳机
 IEC60581-12-1988 第12部分:电视调谐器的声输出
 IEC60581-13-1988 第13部分:车辆用高保真系统:调频无线电调谐部件
AES制定的标准
 AES2-1984(r2003)  AES专业音响设备音箱配件建议标准参数
 AES3-2003  AES数字声频技术推荐标准—串行两通道线性数字音频数据传输格式
 AES5-2003  AES数字音响推荐标准—脉冲编码调制中首选采样频率
 AES10-2003  AES数字声频技术推荐标准—串行多通道音频数字接口(MADI)
 AES11-2003  AES数字声频技术推荐标准—演播室数字音频设备的同步
 AES14-1992(r2004)  AES数字声频技术推荐标准—连接器的应用
 AES15-1991(2002取消)  AES扩声系统建议标准—通讯接口
 AES17-1998(r2004)  (AES17-1991修订版)  AES数字声频技术推荐标准方法—数字音响设备的测量
 AES18-1996(AES18-1992修订版)  AES数字声频技术推荐标准—AES数字音频接口用户数据通道的格式
 AES19-1992(2003取消) AES-ALMA声频技术测试方法标准—锥形扬声器最低谐振频率的测量
 AES20-1996(r2002)  AES专业音响推荐标准—扬声器的主观评价
 AES22-1997(r2003)  AES音响产品的保存和修复建议—存储和处理—聚酯磁带的存储
 AES24-1-1999(AES24-1-1995修订版)  AES音响系统控制标准—通过数字数据处理网络控制和监视音频设备的应用协议第1部分:原理、格式和基本程序
 AES24-2-1999  AES应用协议的类层次结构
 AES26-2001（AES26-1995修订版）  AES专业音响标准—保持音频信号的极性
 AES28-1997（r2003）  AES音响产品的保存和修复建议—计算在温度和相对湿度的影响下的CD-ROM的平均寿命的方法
 AES31-1-2001  AES音响设备网络和文件传输标准—音频文件传输和交换第1部分：磁盘格式
 AES31-3-1999  AES音响设备网络和文件传输标准—音频文件传输和交换第3部分：简单程序互换
 AES33-1999  AES音响设备连接标准—多程序连接配置的数据库
 AES35-2000  AES音响产品的保存和修复标准—计算在温度和相对湿度的影响下的磁光盘（M-D）的平均寿命的方法
 AES38-2000  AES音响产品的保存和修复标准—可刻录的CD系统中已存信息的平均寿命—在温度和相对湿度影响下的计算方法
 AES41-2000  数字音响设备标准—比特率压缩数据记录
 AES42-2001 声学标准—传声器数字接口
 AES45-2001  AES单程序连接器—扬声器配线板上的连接器
 AES47-2002  AES数字音响设备标准—数字输入输出接口连接—数字音频信号在异步转换模式（ATM）网络的传输
其它相关国际标准
3.声频系统工程中经常用到的标准
 模拟节目信号 GB6278-86                              
 声系统设备互联的优选配接值GB/T14197-93              
 厅堂扩声特性测量方法GB4959-95(修订中)                       
 厅堂扩声系统声学特性指标GYJ25-86(已废止)                    
 厅堂扩声系统设计规范 GB50371-2006                     
 歌舞厅扩声系统声学特性指标与测量方法   WH01-93
 演出场所扩声系统的声学特性指标   WH/T18-2003        
 会议系统电及音频性能要求  GB/T15381-94
 客观评价厅堂语言可懂度的ＲＡＳＴＩ法  GB/T14476-93
 会议系统电及音频性能要求  GB/T15381-94
 厅堂混响时间测量规范GBJ76-84(将废止)
 室内混响时间测量规范GBJXX-XXXX(修订中)
 体育馆声学设计及测量规程   JGJ/T131-2000；J42-2000
 建筑智能化系统设计技术规程  DBJ 01-615-2003
 智能建筑设计标准           GB/T50314-2000
 体育建筑设计规范 JGJ31-2003;J265-2003
 火灾自动报警系统设计规范   GB50116-98
 体育建筑设计规范 JGJ31-2003;J265-2003
 火灾自动报警系统设计规范   GB50116-98
 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范  GB/T50311-2000
 民用建筑隔声设计规范        GBJ118-88      
 建筑隔声评价标准     GB/T50121-2005
 建筑隔声测量规范            GBJ 75-84
 有线电视系统工程技术规范 GB50200-94
 主观音质评价标准
智能建筑设计规范
 01通信网络:通信系统、卫星及有线电视系统、公共广播系统
 02办公自动化系统：计算机网络系统、信息平台及办公自动化应应软件、网络安全系统
 03建筑设备监控系统
 04火灾报警及消防联动系统
 05安全防范系统
 06综合布线系统
 07智能化集成系统
 08电源与接地
 09环境
 10住宅（小区）智能化系统
主观音质评价标准
 IEC60268-13   IEC关于扬声器主观试听试验的报告
 IEC第543号公告《主观试听试验指南》
 CCIR562-1号建议书《音质的主观评价》
 OIRT关于《广播、电视、有听众的播音室、音乐厅和多功能厅音乐演出的声学特性主观评价方法》的建议
 OIRT第63号推荐书《试听组的建立和工作方法
 AES20-1996（r2002）  AES专业音响推荐标准—扬声器的主观评价标准
 GB/T 12058-1989 扬声器听音试验
 GB9375 收音机、录音机听音试验
 GB/T XXXX-200X （待批）  声音质量主观评价用节目源编辑制作规范
 GB/T XXXX-200X （制订中）  厅堂、体育场馆扩声系统听音评价方法
5.其它标准
 建筑工程资料管理规程   DBJ 01-51-2003
 建设工程监理规程     DBJ 01-41-2002
6.目前正在制订、修订的标准
 厅堂、体育场馆扩声系统设计规范
 厅堂、体育场馆扩声系统验收规范
 厅堂、体育场馆扩声系统听音评价方法
 厅堂扩声特性测量方法  GB4959-95 (修订中)
GB4959-95修订要点
 最大声压级
 以总声压级代替平均声压级
 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表示。
 测量时，系统带宽由设计自定
 增加早后期声能比的测量
 增加系统总噪声级测量
 增加音频处理器的设定—按功能需要
 保留STI法，修订RASTI法，增加STIPA法
 同时保留电输入法和声输入法
 同时保留窄带法和宽带法
 保留系统谐波失真测量
 保留背景噪声、混响时间、反射声分布和再生混响时间测量
三.厅堂扩声特性测量方法        GB4959-200X
1.测量条件
 系统安装调试完毕\工作正常
 系统频响调节置于“正常工作”位置
 数字信号处理器按功能需要进行调节
 厅内声压级至少高于总噪声15dB，混响时间及再生混响时间测量应不少于35dB要求
 测量一般应在空场及满场条件下分别进行
 满场或模拟满场难以进行时，可只作空场。
2.测点选取
 对称场所测半场，非对称场所增加测点
 测点分布均匀、各座区有代表性测点
 测点距墙1.5m以远，距地高度1.2^1.6m
 测点不少于全场座席的千分之五、声场不均匀度测点不少于全场座席的1/60
 混响时间及再生混响时间测量，空场不少于五点，满场不少于3点
 对于大型场所(如大型体育场、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座区的代表性
 场地区至少需做二分之一区域测量
 场地的测量数据单独记录处理，不和观众席测量数据平均
 传输频率特性、传声增益、最大声压级、系统总谐波失真、总噪声级、系统总噪声级和反射声时间分布的测点数宜选全场座席的千分之五，且不少于八点（无楼座场所，不少于五点）
 测点的分布应当合理并有代表性
 声场不均匀度的测点数宜不少于全场座席的六十分之一
 早后期声能比测量,测点的选取 同混响时间
 语言传输指数的测量，测点的选取 同混响时间
 混响时间及反射声时间分布脉冲响应的测量，需要时可增设舞台上的测点
 对于非对称性厅堂，应增加测点数
3.测量方法
（1）传输频率特性测量方法
 厅堂内各测点处稳态声压的平均值相对于扩声系统传声器处声压或扩声系统设备输入端电压的幅度响应
 稳态声压的平均值：首先计算出每个测点在额定频率范围内各1/3倍频程的平均声压（声压算术和除以1/3倍频程频点数），然后，再将各测点的平均声压相加除以测点数。
A．声输入传输频率特性
 1/3oct粉红噪声信号由测试声源发出,系统传声器接收进入扩声系统
 S/N≧15dB
 在传声器处和观众席测点上分别测量声压级,取其差值
 测量传声器的位置(距声源)
   语言扩声0.5m;音乐扩声5m
 测量在传输频率范围内进行
 声输入传输频率特性测量原理框图
 用比较法测量声输入传输频率特性原理框图
B．电输入传输频率特性
 1/3oct粉红噪声信号直接进入调音台
 S/N≧15dB
 改变1/3oct带通滤波器的中心频率,保持各频段电平值横恒定
 在观众席测点上直接测量声压级
 测量在传输频率范围内进行
 电输入传输频率特性测量原理框图
（2） 最大声压级测量方法
扩声系统完成调试后，厅堂内各测量点产生的稳态最大总声压级的平均值。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表示。
A．电输入法中窄带噪声法
 1/3oct粉红噪声信号直接进入调音台输入端
 扬声器系统的输入电压相当于1/10至1/4设计使用功率的电平值
 声压级接近90dB时可用小于1/10使用功率电平值
 在传输频率范围内,测出每一个1/3oct或1/1oct频带声压级
 加以换算获得相应频带的最大声压级然后平均
 电输入法中用窄带噪声测量最大声压级原理框图
B．电输入法中宽带噪声法
 将1/3oct带通滤波器改用模拟节目信号
 经过计权的模拟节目信号直接馈入调音台输入端
 扬声器系统的功率调节同前
 在规定的测点上进行测量
 把测得的值加以换算,然后平均
 电输入法中用宽带噪声测量最大声压级原理框图
C．声输入法中窄带噪声法
 测试声源发出1/3oct粉红噪声信号,由传声器接收进入扩声系统
 扬声器系统的功率调节同前
 在传输频率范围内,测出每一个1/3oct频带声压级
 加以换算获得相应频带的最大声压级然后平均
 测试声源置于传声器前0.5m距离上
 声输入法中用窄带噪声测量最大声压级原理框图
D．声输入法中宽带噪声法
 将1/3oct带通滤波器改用模拟节目信号
 经过计权的模拟节目信号经传声器接收进入扩声系统
 扬声器系统的功率调节同前
 在规定的测点上进行测量
 把测得的值加以换算,然后平均
 测试声源置于传声器前0.5m距离上
 声输入法中用宽带噪声测量最大声压级原理框图
（3）传声增益测量方法
 扩声系统达最高可用增益
 厅堂内各测点处稳态声压级平均值与扩声系统传声器处稳态声压级的最大差值
 各测点上声压级平均值减去传声器处的声压级,按频率加以平均
 测试信号的中心频率同前
 自激临界点的判定
（4）声场不均匀度测量方法
 厅堂内（有扩声时）不同听众席处稳态声压级的最大差值
 测量信号用1/3oct粉红噪声
 测量频率一般按倍频程中心频率取值
 通常取1000Hz，4000Hz；性能高的场所增加100Hz，8000Hz
 声场分布图
（5）总噪声级测量方法
 扩声系统达最高可用增益
 无有用信号输入
 厅内各测点处噪声声压级的平均值
 测量在空场条件下进行
 测量时厅堂内的设备，例如通风、调温、调光等产生噪声的设备及扩声系统全部开启
 测量在63-8kHz范围内按倍频程带宽取值
 测量结果可与NR曲线比较得到NR数值或用A计权
总噪声级测量原理框图
（6）系统谐波失真测量方法
 扩声系统由输入声信号到输出信号全过程中产声的谐波失真
 当上述测量有困难，允许测量由电输入到声输出的失真
 1/3oct 的粉红噪声信号馈入调音台输入端
 扬声器系统输入电压相当于1/4设计使用功率
  K=√（U22F+ U23F ）/UF  X100%
 测试频率可从125-4kHz 按倍频程中心频率间隔取值
 声输入法测量系统的总谐波失真原理框图
 电输入法测量系统的总谐波失真原理框图
（7）语言传输指数STI
 它是一个物理量,表示有关可懂度的语言传输质量
 它是根据模拟实际发话人声学特性的测试信号通过房间时调制指数mi的降低确定.
 测试信号由位于发话人位置的声源传输到听音人位置上传声器时的调制指数m0
 基于98个数据点的调制转移函数m（f）而定的.
 14个调制频率 0.63\0.8\1.0\1.25\1.6\2.0\2.5\3.15\4.0\5.0\6.3\8.0\10.0\12.5Hz
 7个倍频带的调制  125\250\500\1k\2k\4k\8kHz
 无扩声时STI法测量原理框图
有扩声时STI法测量原理框图
 STI方法的限制
STI方法在以下传输通道中不能使用:
 通道中引入频移或频率倍乘
 通道中包括声码器(例如LPC-线性预测语言编码， CELP-码激励线性预测编码， RELP-剩余激励线性预测编码等）。
（8）房间声学语言传输指数RASTI
 是STI法在特定条件下的简化形式
 适用于不使用传输系统场所
 500Hz 、2kHz 2个倍频带
 调制频率   500Hz:  1Hz、2Hz、4Hz和8Hz；
2kHz:  0.7Hz、1.4Hz、2.8Hz、5.6Hz和11.2Hz
 共9个数据点
测量方法
 声学测试信号由一个安装在合适壳体中的声源产生 ,壳体尺寸与人头大小相当
 指向性指数为500Hz 时：1~3dB ；2000 Hz 时：2~5dB
 声源位置相当于厅堂中发话人头部位置，参考轴指向正常发话方向
 测试信号电平应调节到使参考语言声级为65±3dB。  
 测试信号应是一个有正弦强度调制的噪声载波并具有确定的初始调制指数mi
 从滤波信号中得出调制指数ｍ0
 得出的调制指数ｍ0与初始的调制指数ｍi 之比
        ｍ（Ｆ）＝ m0/mi

不错，支持一下