声学处理论文（精选9篇）
声学处理论文 篇1
随着时代的迅速发展, 近年来我国酒店业也为了适应时代的发展不断的改善营业理念。为了满足国际、国内各种形式的会议交流, 各大酒店宴会厅都纷纷迎进各种先进的多媒体设备和丰富多彩的装修设计风格, 以满足宴会厅的各种品牌展会、新品发布会、新闻发布会、行业论坛、交流会、联欢晚会、大型婚庆、寿宴等各种活动的使用。
在先进的多媒体设备与丰富多彩的装修, 很多酒店宴会厅却出现声学缺陷, 这就是我们国家对建筑声学方面的知识太欠缺了, 距不完全统计:2012年从事建筑声学行业不到1万人。一些酒店盲目的装饰装修导致厅堂无法满足正常使用, 音质差最为突出。
下面我们通过一个真实案例讲解声学的基础知识与如何避免、解决声学缺陷。
1 建筑概况及使用要求
Hotel M蔓兰酒店B2宴会厅位于北京是北京市东城区北京东直门香河园路1号, 宴会厅主要用途用:品牌展会、新品发布会、新闻发布会、行业论坛、交流会、联欢晚会、大型婚庆、寿宴等。宴会厅三维结构为:长15m, 宽20m, 高6.4m。顶面为石膏板吊平顶, 地面采用大理石石材铺贴, 墙面为非承重复合墙体, 墙表面基层为石膏板, 面为壁纸饰面。厅堂内部基本无吸声材料, 主要靠空气衰减。从而导致出现严重建筑声学缺陷, 例如:声音叠加导致声压级提高, 声场分布不均匀, 混响时间过长, 等建筑声缺陷。专业声学工程师现场测试:对角5个点的测试结果为:测点一为4.6/s, 测点二为:5.4/s, 测点三为:4.9/s, 测试点四为:5.9/s, 测试点五为:5.1/s (图1) 。
2 建筑声学设计相关规范
GBJ118-88《民用建筑隔声设计规范》
GB/T50356-2005《剧场、电影院和多用途礼堂建筑声学设计规范》
GJ57-2000《剧场建筑设计规范》
GBJ16-37《建筑设计防火规范》
GBJ76-84《厅堂混响时间测量规范》
宴会厅建筑声学设计的指导原则
根据其使用功能的声学要求, 建筑声学设计的指导原则如下:
(1) 合理的室内混响时间设计;
(2) 保证有足够的响度、良好的语言清晰度;
(3) 合理的声反射扩散设计;
(4) 声场分布均匀, 无对听音形成干扰的音质缺陷。
按照上述要求, 建筑声学设计主要包括:宴会厅的混响时间控制、无声缺陷。
3 建筑声学设计指标
根据使用要求, 为了保证会议语言清晰饱满, 根据设计规范结合现有体型, 确定本宴会厅的最佳混响时间为中频1.0±0.1s (500Hz) 为宜, 低频允许20%提升。室内噪声水平应控制在35d B (A) 以下。
说明:
建筑声学的内容分为两大方面:
室内声学——解决内室音质的问题, 保证听清、听好。
(2) 噪声控制——控制建筑物内外的噪声干扰。
现有状态分析及处理说明
3.1 音质部分
宴会厅三维结构比例为1:2.3 3:3.3 5, 不是最佳的黄金比例, 墙面没有任何吸声反射材料与结构, 顶面与地面同样无反射或吸声材料或结构, 声学工程师测试e a s e模拟软件, 并对模拟结果进行计算得出墙面出现严重的平行颤动回声, 地面与顶面也同样出现上下的颤抖回声, 墙面高度2 m处出现大量的驻波, 声场分布极其均匀。
在做吸音之前我们要了解对于不做吸音处理的房间会出现的音质缺陷, 如声失真或畸变, 还有大家都知道的声驻波、声染色、声聚焦、多重回声、回声、声影, 给人的感觉是闷、声音发干、不饱满等等, 上面的声缺陷在小房间是经常出现的, 小房间最常见的是低频染色。为了不让以上声缺陷对人们享受高质量听音时干扰。国内外声学工作者门在多年的测试与实验, 不断研究中对以上的声缺陷做合理的科学处理。研究得出, 在处理声缺陷的两种处理方式:一是吸音材料, 二是吸音结构, 分别吸收低、中、高频声音。通常多孔材料主要吸收高频声, 多孔吸音材料是从表面到内部均有相互连通的微孔纤维吸音材料, 像聚酯纤维板、玻璃棉、岩棉、窗帘、地毯、等均属于多孔纤维吸音材料。吸音原理是当声波入射到多孔材料的表面时激发起微孔内部的空气振动, 空气与固体筋络间产生相对的运动, 由于空气的粘滞性在微孔内产生的相应的粘滞阻力, 使振动空气的动能不断的转化为热能, 使得声能被衰减;另外在空气绝热压缩时, 空气与孔壁之间不断发生热交换, 也会使声能转化为热能, 从而被衰减。不过多孔材料也不可以过量使用, 以免高频声吸收过度, 影响音质的清晰和明度。应注意在布置多孔吸音材料的同时, 也适当的布置一些低、中频结构。通常薄板吸声结构主要吸收部分低频声。其吸声频带在80~300Hz之间, 吸声系数约为0.2~0.5在上述中薄板上穿以一定密度的小孔, 或者在其后铺衬岩棉毡等, 等构成穿孔板吸收结构, 当穿孔板中的圆孔变为平行窄缝时, 穿孔板吸声结构就演变成狭缝吸声结构。薄板共振吸声原来:声波与薄板在声波的作用下产生振动, 振动时由于板内部在龙骨间出现磨擦损耗, 使声能转变为机械振动, 把声能转变为热能而起到吸声作用, 像石膏板等薄板与空腔形成的结构就很容易与四分之一波长的声波生产共振, 抵消或损耗声能从而起到吸声作用。通过上述介绍我们对吸声有了一个大体上的了解, 下面根据本宴会厅下详细讲解:为了保证宴会厅的建筑声学设计指标, 我声学工作人员通过专业的分析与甲方沟通, 并本着降低成本保证质量的原则, 决定对宴会厅声学改造采用软包与硬包加扩散的处理方式在通过依林混响时间计算公式:
式中:V——房间的容积, m3;
K——与声速有关的常数, 一般取0.161;
S——室内总表面积, m2;
a——室内表面平均吸声系数。
从上述计算及表1中可以得出, 宴会厅部分采用软包采用软包侧用 (2 5 0, 5 0 0, 1 0 0 0, 2 0 0 0 H z四个频率吸声系数的算术平均值 (取为0.56的整数倍) 称为“降噪系数” (NRC) ) 的软包体。具体布置为:
3.1.1 宴会厅顶面
采用软包结构, S=300m2安装方式采用凹凸错落无规则的安装方式, 不低于150mm落差高度。
3.1.2 宴会厅墙面
采用软包与硬包 (硬包的吸声为:0.0 9, 可记作不吸声.注:系数系数小于0.2的材料为隔声材料, 反正:系数系数大于0.2的材料为吸声材料, 1峰值。) 加上部分扩散, 从而达到声学设计要求.墙面软包:S=1 2 0 m2扩散:S=3 0 m2。
3.1.3 宴会厅地面
采用6mm地毯, 根据地毯厂家提供的声学测试数据地毯的吸声系数在0.09, 对高频吸声较高, 吸声系数在0.55左右。
3.1.4 软包测试系数 (图2)
3.1.5 软包节点
软包采用2 0 m m巴斯夫, 饰面布面采用透声性较好的吸声软包, 软包衬底面采用9 m m奥松板 (图3) 。
3.1.6 硬包节点
饰面布面采用透声性较好的吸声软包, 软包衬底面采用9mm奥松板 (图4) 。
3.1.7 扩散节点 (图5)
3.1.8 吊顶布置与安装方式 (图6, 7)
3.1.9 墙面软包与硬包的布置 (图8, 9)
3.1.1 0 阴影部分为软包 (图10, 11)
3.1.1 1 扩散的布置图 (图12)
3.2 隔声方面
由于宴会厅在地下2层且周围环境无严重噪声干扰。原墙面采用是的6层石膏板复合结构内藏容重为:46KG/m2的岩棉, 按照参考文献:隔户墙如果是24红砖墙, 其隔声量52d B。如果是轻质隔墙, 可以在其内侧增设一道纸面石膏板或水泥纤维加压板 (FC板) 分立墙, 以提高其隔声能力。通常两道12mm的石膏板, 相距80mm时, 隔声量为38d B;相距140mm时, 隔声量为45d B, 门的隔声量取决于门扇本身的隔声量及门缝, 密封程度。一道普通的木门的隔声量只有12~15d B, 如果将门做成多层复合夹层门, 中间有50mm岩棉做门扇, 这样门可以提高5~7d B隔声量, 如果是专业的隔声门, 钢制的最高隔声量可以达到45d B, 但是必须在现场门框要相应处理, 如果现场制作的木质专业隔声门, 双企口加毛毡密封或用橡胶条密封, 这样可以实验测试可以到39~41d B的隔声量。可以得出宴会厅的分墙隔声量为55Db (A) , 按照实际测试得出宴会厅在的背景噪声为35d B (A) 一下。能满足宴会厅的各项使用。另为空调系统如出现噪声值超标, 应该做降噪处理, 本宴会厅由于顶面有双层石膏板吊顶, 加上管道前期已经做消声处理, 所以不需要在加以改善。
3.3 测试部分
混响时间测试主要分为两部分。
3.3.1 声场分布测量
在一个厅堂中, 为了了解在使用 (演出、讲演) 时听众席上各点听到的声音大小是否相同或差别不入, 可以通过声场分布测量来了解即在声源发声时, 测量听众席上各点的声压级。因为通常不可能同时测量较多点, 所以要求声源发出的声音是稳定的, 在每个测点测量时能相同地重放。这对自然声很难做到, 所以通常是用电子设备的声源系统, 信号用啭音或窄带噪声, 也可以用音乐的片断。声源位置通常就是实际使用时自然声源的位置。在空场时进行测量, 可以在观众席上测取很多点, 甚至每个席位逐个测量。但空场测量结果往往不能反映实际使用时的情况。在听众满场测量时, 限于时间, 不可能测取很多的点, 只能在有代表性的若干个点进行测量。
3.3.2 脉冲响应测量
在厅堂音质测量中, 为了了解接收点的反射声的时间分布, 可以进行脉冲响应测量。用一个短的脉冲声激发房间声场, 脉冲宽度一般应小于2 0毫秒。在接收点处用高质量的传声器连接到示波器以观察声压响应。如果需要可以把示波器上的图形拍摄下来。也可以来用声频A/D转换器进行高速数据采样, 获得脉冲响应的数字序列。脉冲声源通常用电火花发生器。如果要区分频率, 也可以用短的突发纯音作测试信号, 用扬声器系统来放音。
房间或房间内某个位置上的一些严重声学缺陷, 能够从示波器显示的脉冲响应团中发现。这些缺陷如没有初始反射声, 强反射之间的时间间隔太长, 在较晚的时间内出现明显的峰表示存在回声等等。图13是脉冲响应的示例图
根据上述测试项目与方式对本项目宴会厅测试结果如下:
测试点一:计全为80d B (A)
63Hz 125Hz 250Hz 500Hz 1000Hz 2000Hz 4000Hz 8000Hz
测试点二:计全为82B (A)
测试点三:计全为85d B (A)
测试点四:计全为84B (A)
测试点五:计全为80d B (A)
测试点六:计全为82B (A)
测试点七:计全为85d B (A)
测试点八:计全为84B (A)
3.3.3 脉冲响应测量 (表2)
根据宴会厅的主要使用功能设计混响时间, 同时兼顾各频带的平衡度。混响时间指标考虑取六个频带 (1倍频程) , 各频带的中心频率为:1 2 5 H z, 2 5 0 H z, 5 0 0 H z, 1 0 00Hz, 2000Hz, 4000Hz。满场中频 (500Hz) 混响时间为:1s秒。观众厅要求混响时间特性为中高频基本平直, 低频有一定提升, 满场混响时间相对于500Hz的频率特性为:
3.4 隔声测试
墙体隔声测试结果
根据现场的测试测试宴会厅的轻体墙体的计权隔声量为56d B, (Dn T, w (C, Ctr) ) (-1;-4)
注:Dn T, w为国家标准GB/T50121-2005计权标准声压级差。
C, Ctr为频谱修正量 (C用于建筑物内部两个空间之间, Ctr用于建筑物内部空间与外部空间之间) 。
3.5 背景噪声测试
检测项目 (图14)
摘要：本文主要介绍了蔓兰酒店B2宴会厅声学处理的全过程与厅堂中的声学知识讲解, 并通过自己多年的实际经验与专业知识相结合对室内隔声处理与音质处理注意事项与材料选择, 科学的分析计算从而达到预期的效果, 并现场测试得出最终满意的结果。
关键词：隔声,音质,测试
声学处理论文 篇2
过程与方法目标：学习从物理现象中归纳出一般规律的方法；尝试根据声音的特征将各种声音进行分类。教学重点和难点：声音的产生、传播和真空不能传声；声音的特征：响度 音调 音色 ；能利用控制变量的方法设计响度和振幅、音调和频率的关系；噪声的防治 教具和学具：刻度尺，粗细不同的皮筋、砝码若干等
教学过程：
一、主要复习回顾：1声音的产生。2声音的传播。3声音的速度4声音传播过程中遇到大的障碍物会怎样。
声音从产生到传播的过程，我们知道哪些关于声音的物理知识？
总结：1发声体在振动 举例 各种昆虫动物的发声和风水等自然界的一些声音。
2声音在空气中的传播速度是340m/s。声音在固体和液体中的速度比在空气中快。真空不能传声。3回声的问题需要和原声间隔0.1s才能区别 巩固练习：
1家家把耳朵贴在一根长为200m的充满水的钢管一端，另一同学在钢管的另一端敲一下钢管，家家能听到几次响声。
二：回顾乐音的特征
乐音的三个特征：音调 响度 音色
引导：谁能告诉我，怎么区别一个乐器，比如小提琴发声时有什么特征？
拉得轻重，会有声音响度的变化；拉出不同的音符会有音调的变化；用不同的琴弦，会有不同的音色变化。归纳：
1音调：声音的高低。与声源振动的频率有关。频率：1s振动的次数。
2响度：声音的强弱（大小）。与声源振动的振幅有关。振幅：偏离平衡位置的最大距离。3音色。声音的特色。发声体不同音色不同。三：回顾噪声：令人厌恶的噪声
两种分类方法：1物理学角度 2环保角度（重点）提问，谁能说说超声波与次声波的不同？
总结：人的听觉范围是20Hz——20000Hz 频率大于20000Hz的是超声波。超声波的特点有方向性好穿透能力强能量集中能成像等。应用有B超雷达等。频率小于20Hz的是次声波。次声波传得远，可以绕过障碍物。地震海啸等能够引发次声波。
四、学法指要
例题1：声音的传播需要介质，在________中不能传声。例题2：关于声音的下列说法中，正确的是（）(A)一切发声的物体都在振动(B)声音可以在真空中传播(C)声音在水中比在钢铁中传播得快
(D)人的听觉频率范围比人的发声频率范围要小。
例题3：声音是由发声体的________而产生的，声音要靠________传播，________不能传声，15℃时声音在空气中的传播速度为__________，回声传到人耳比原声晚0.1秒以上时，人耳才能把回声与原声区分开。要听到回声，障碍物距发声体最近距离应该为_____________。
例题4：对离你10米远的高墙讲话，被高墙反射回来的回声到达你耳需要的时间是_______米，此时你________将回声与原声区分开来，因而回声和原声___________。
例题5：某人打靶，靶与人的距离是340米，从子弹离开枪口经过1.5秒，某人听到子弹击中靶的声音。设空气阻力不计，则子弹离开枪口时势速度是（）(A)340米/秒(B)680米/秒(C)227米/秒(D)无法确定
例题6：用纸片刮动梳齿，纸片就振动，发出声音，很快刮动梳齿比慢慢刮动梳齿，纸片振动得________，快刮时，纸片发出的音调________。
例题7：下面关于音调和响度的说法中正确的是（）
(A)音调高就是响度大
(B)音调低就是响度小
(C)“高声大叫”中的“高”实际是指响度大
(D)“低声细语”中的“低”实际是指音调低
例题8：让钢琴和胡琴都发出C调的“do”，我们能区分开是钢琴还是胡琴的声音，这是依据（）(A)它们声音的高低的不同
(B)它们的音调不同(C)它们的响度不同
(D)它们的音色不同
例题9：噪声是指发声体做_________振动时发出的声音，减弱噪声的途径是_________和__________。课后习题
一、判断题
1.2.3.4.5.6.7.8.9.因为一切声源都在振动, 所以一切振动物体都在发声.。()
只要物体发生振动，都可以使人听到声音。
()
声音传到松软的物体上时，很难产生回声。()
只要有振动，一定有声音。
（）频率越大, 音调越低。()
频率越小, 响度越小。()
对同一根音叉, 用锤重敲音叉比轻敲音叉发出的音调高。()
蜜蜂和蝴蝶飞行时, 翅膀都在振动, 人们能听到蜜蜂的嗡嗡声却听不到蝴蝶的声音,是因为蝴蝶翅膀振动的幅度小。.()
音调不一样，响度就要变化。（）10.各种声音的音调都是相同的。（）11.一切气体、液体、固体物质都能传播声音。()
12.判断正误：音调是由声源振动快慢决定的, 振动越快, 音调越高。()13.各种乐器在合奏中给人以不同的感觉，是因为它们的音色不一样。（）14.人们用分贝来计量噪声强弱的等级。()
15.30～40分贝是较理想的安静环境，超过50分贝就会影响睡眠和休息。()16.70分贝以上会干拢谈话, 影响工作效率。()17.音调决定于振动的频率不同。（）18.声音的大小决定于音调的高低。()
二、选择题 1.“„„驻足倾听，隐隐传来‘威风锣鼓’的节奏，渐渐地鼓声、锣声变得雄壮、喧腾起来，汇成一片欢乐的海洋„„”对文中“隐隐传来”的理解不正确的是（）。
A、空气可以传声；
B、锣鼓声响度很小；
C、观察者离声源很远；
D、锣鼓声传播速度很小。2.弹奏吉他时，琴弦振动发出美妙的乐音，用手掌按住琴弦就听不到琴音了，这是因为（）。
A、琴弦发出的声音全被手吸收了；
B、琴弦发出的声音被手掌挡住无法听到；
C、琴弦被按住之后停止振动不再发出声音；
D、以上说法都不正确。
3.关于声现象，下列说法正确的是（）。
A、声音只能在空气中传播 ；
B、声音在真空中传播最快；
C、声音不能在固体中传播； D、市区禁止机动车辆鸣笛是为了减小噪声。
4.关于声现象不正确的说法是（）。
A.只要物体在振动就一定能听到声音； B.听到声音一定有物体在振动； C.一般说来声音在固体中比液体中传播得快； D.声音的传播要介质。
5.关于声现象，下列说法正确的是（）。
A、“闻其声而知其人”主要是根据声音的响度来判断的。B、敲锣时用力越大，声音的音调越高。
C、市区内某些路段“禁鸣喇叭”，这是在声音传播的过程中减弱噪声。D、用声波能粉碎人体内的“小石头”，说明声波具有能量。6.下图略，是探究声现象的四种试验情景，下列说法正确的是（）。线吊住乒乓球撞击音叉； ④敲击器物，使烛焰熄灭。
A、①实验说明声音的传播需要介质； B、②实验说明钢尺振动的频率越高，响度越大；
C、③实验说明音叉的振幅越大，音调越高； D、④实验说明声波不能传递能量。7.在百米赛跑终点的计时员, 如果在听到枪声后才开始计时, 那么, 他开始计时的时间比运动员起跑的时 ①、用玻璃瓶罩住闹钟；②用钢尺置桌子上，一只手按住钢尺一端，另一只手弹动钢尺； ③、用细
间晚________秒(V声＝340米/秒)。
A.0.3； B.3.0； C.30； D.300。
8.以下几个实验现象，能说明声音产生的原因的是（）。
A．放在玻璃钟罩内的电铃正在发声，把玻璃钟罩内的空气抽去一些后，铃声明显减弱； B．把正在发声的收音机密封在塑料袋里，然后放入水中，人们仍能听到收音机发出的声音； C．拉小提琴时，琴弦的松紧程度不同，发出的声音也不同； D．拨动吉他的琴弦发出声音时，放在弦上的小纸片会被琴弦弹开。9.关于声速,下列说法正确的是（）。
A.固体中声速一定大于液体中声速；
B.空气中声速一定为340 m/s； C.声速表示声波在介质中传播的快慢；
D.不同介质中声速相同。
10.下列实验中，不能探究声音产生条件的是（）。
A、把敲响的音叉接触悬挂着的泡沫球，小球被弹起；
B、把一枝铅笔固定在钟上，敲响大钟，拿一张纸迅速从笔尖上划过，纸上留下锯齿状曲线； C、敲铁管的一端，在另一端能听到两次敲击声； D、在音响上放一些纸屑，纸屑会随着音乐起舞。
11.“引颈高歌”和“低声细语”，这里的“高”和“低”指的是
（）。
A 音调的高低；
B 响度的大小；
C 前者指音调高低，后者指响度大小；
D 后者指音调高低，前者指响度大小。
12.音乐课上，当老师发音偏高时，到了高音区，多数同学唱不上去这主要是因为
（）。
A音量不够；
B 响度不够；
C频率不够；
D 音色不好。
13.一种新型锁——声纹锁，只要主人说出事先设定的暗语就能把锁打开，别人即使说出暗语也打不开，这种声纹锁辨别声音的主要依据是（）。
A、音调 B、响度 C、音色 D、声速
14.2008年的CCTV青年哥手大奖赛中有道辨听题：“先听音乐，后判断该音乐是用哪种乐器演奏的”。歌手能判断出用哪种乐器演奏是依据是（）。A、音调 B、音色 C、响度 D、三者均可 15.“未见其人，先闻其声”，主要是依据讲话人的（）。B A、音调 B、音色 C、响度 D、振幅
16.我们去医院看望病人，说话时要“低声细语”．这里的“低”是指（）。B
A．说话音调低一些； B．说话响度小一些； C．说话语速慢一些； D．说话频率慢一些。
17.人在教室里说话听不到回声的原因是（）。
A．教室的墙壁反射回来的声音互相抵消； B．声音从教室的门窗处传播出去了； C．教室的空间太小，回声与原声混在一起，人耳分辨不出来；D．教室的空间太小，没有产生回声。
18.口技演员能惟妙惟肖地模仿一些动物和乐器的声音，他主要是模仿声音的（）。
A．音色；
B．响度；
C．音调；
D．乐音。19.要想使人们在剧场里听到立体声效果（）。
A．至少要安装一个扬声器； B．至少要安装两个扬声器；
C．至少要安装三个扬声器； D．至少要安装四个扬声器。
20.动物在活动时常常忘不了竖起耳朵，并且还不时地转动头和耳朵的方向，这是因为（）。
A.向其他动物示威 ；
B.判断声源的位置；
C.动物的一种习惯动作；
浅谈物理声学与音乐声学 篇3
但伴随着现代化进程的发展, 学科间的密切分工, 物理声学与音乐学被割裂成两个不同的学科, 两者之间的联系在教学中也没有得到相关的重视。因此, 笔者想通过此论文对古代的声学与音乐的发展关系贺近代的音乐声学的发展概况进行一次梳理, 也是对物理声学与自己本专业相联系的一次总结。
1 中国古代声学与音乐理论之间的相互影响
在论文的前半部分, 我们可以理解在古代一定意义上声学就是音乐学, 在中国古代“声学”这一词是源于音乐的。而西方的近代科学中所创建的“声学”这一词, 主要是想冲开音乐的束缚, 并且将音乐包含在声学之中, 二者之间有着异曲同工之妙这就反映出来声学与音乐在一个侧面中关系, 同时一部音乐的演进史就是一部声学的发展史。
在远古时代中因为诸多因素进而产生了音乐, 这其中就包含了模仿自然或者巫术萌起、异形件求爱、抑或者语言低昂、音乐节奏等等方面。因为原始社会人们并没有声学这个概念, 只是在不断的音乐实践中给声学奠定了基础。音乐和乐器几乎是同一时间产生的, 在原始部落随便捡起的石块和所采摘的芦苇为歌舞来进行伴奏后来石块就发展成了我们今天的乐器“磬”, 在河南博物馆里, 收藏着一支河南舞阳贾湖遗址出土的新石器时代的骨笛, 这支骨笛是用鹤骨所制, 距今已有8700年的历史, 被称为“中华第一笛”。是迄今所见年代最久远的乐器, 至今仍能演奏河北民歌小白菜的旋律, 其准确的音高让人难以猜测他们当时是如何计算格音孔位置的。
1978年湖北随县出土的曾侯乙墓编钟, 这就证实了在商周时期就具有了“一钟双音”的编钟性能特征, 而声学届内还展开了一股研究古代编钟的热潮, 研究的焦点就是为什们在同一个板振动体上可以发出两个独立的乐音, 这如何进行解释?此次发现也引起了全世界学术界的重视。
我国著名的音乐理论“三分损益法”就是根据弦乐器的弦长和音调之间的关系, 弦乐器的弦越长, 音调越高, 反之越低。计算方法是以基音的弦长为基准。乘以三分之二 (损一) 或乘以三分之四 (益一) 即可确定另一个比基音高或者低得音的弦长, 以此类推, 计算十二次, 就可以得到比基音高一倍或第一半的音 (就是高八度或低八度的音) 的弦长, 也就完成了一个八度中12个音的相应弦长的计算。到了明代, 科学家朱载堉发明了更为准确地“十二平均律”, 为当今世界钢琴和手工琴等乐器普遍使用。
综上, 中国古代丰富的音乐实践奠定了声学发展的基础, 因此声学也是中国古代科学中最为发达的学科之一。
2 近代音乐声学发展概况
由于物理声学与音乐理论实践的历史渊源, 当今音乐学科中对物理声学的知识也变得重视起来, 也有很多专家从事这方面的研究, 这门学科被称为“音乐声学”。
音乐声学是采用物理声学理论和方法探索音乐产生及传播规律的一个学科, 如果我们认同音乐是由音响构筑的的一种音乐形式, 那么, 音乐声学研究的意义就是在探索音乐的物质本质。在上述论文中我们可以看到中国古代的音乐声学最显著的特点是注重乐律理论研究, 世界上找不到第二个国家在此领域拥有如此多的学者和著述。进入20世纪, 就国际研究趋势而言, 音乐声学主要包括以下内容:音乐音响的物理属性与人类听觉的相关性 (如音色、音强、音高、音值) 、乐器声学、歌唱声学、厅堂声学 (如音乐厅的设计) 、电声学中与音乐紧密相关的部分 (如音乐录制) 以及计算机音乐等等。在中国20世纪上半叶, 物理学家出身的赵元任在1920年前后从事中国语言音调的实验研究, 始创汉语声调波形研究方法。由于他自觉地依据汉语声调的变化规律进行歌曲创作, 使他的作品在演唱者贺欣赏者中都受到极大地欢迎, 有些作品流传至今仍历演不衰。刘复是20世纪初另一位在音乐声学领域由造诣的语言学家和音乐学家, 并首次提出中国的四声“只有频率高低之别”的结论。在北京大学创立“语音乐律研究室”。他再语音声学方面最著名的研究是用仪器对天坛所藏的中国古代编钟和编磬进行测音研究, 开音乐律学之先河。
在20世纪下半页, 较为引人注目的研究室在民族、古代及现代乐器声学研究。中国民族乐器在声音上具有鲜明的民族特征, 如何运用声学理论阐明这些特征, 并用于指导民族乐器的改良工作, 成为音乐声学工作者普遍关心的问题。
电声技术与音像技术的发展也离不开音乐声学理论的支撑, 高保真音像使今天的人们足不出户就可以欣赏到美妙的音乐, 但是人们还是可以感到电声技术制造出来的录音制品与现场演出之间的差异, 研究并减少这种差异有助于提高人们欣赏音乐的质量。
综上是对古代的物理声学与音乐理论的产生之间的关系和近代音乐声学的发展进行了梳理, 笔者在论文写作的过程中, 也进行了一些思考, 既然物理声学与音乐声学的关系如此密切, 为什么还没有的到足够的重视, 尤其是体现在高校的教育中。当然其中的原因是多方面的, 由学校方面的原因, 据笔者统计在全国的音乐教育中只有为数不多的几所院校在开设乐律学这门课程。对于学生方面, 即使学校开设这些课程也没有引起足够的重视, 也很少有人重视跨学科的学习和思考。另外, 理论脱离实践也是阻碍这两个学科交替的一个重大原因。
笔者在此希望从事音乐专业学习的学生能够全面的看待问题, 音乐不单是唱歌、弹琴或者演奏乐器, 它是一门跟很多学科都有串联的学科, 要勤于思考和钻研, 从小处入手, 积极的增强自己各方面的能力, 真正成为一个全方位发展的合格人才。
摘要：本文采用比较分析法、专家访谈法和逻辑推理法, 通过对物理声乐和音乐声乐的比较分析, 得知:声学与音乐被大多数认为是两个相互独立的学科, 其实在古代音乐与声学就具有很深的历史渊源, 甚至在古代声学与音乐是同一门学科, 并且在当代一些音乐研究或现代化的音乐设备都离不开物力声学的基础。因此, 对此希望从事音乐学习的学生对于学科间的关系能够引起足够的重视。
关键词：物理声学,音乐声学
参考文献
[1]张建庄.论民族音乐的社会功能——葫芦丝音乐为例[J].湖南社会科学, 2011, 4 (4) .
[2]王允红.中国古代声学的发展与音乐文化的关系[J].音乐学研究.
剧场建筑声学[范文] 篇4
设计院将就以下内容进行检查并提出详细要求：
1、与隔音有关的重要相邻区域
2、结构性隔音连接处
3、主要结构性顶棚和墙体的施工
4、机械设备的安放地点
5、设计院将为环境背景噪声等级设定标准，即各演出区域可接受的最大背景噪声。这些标准将用于设定隔音和机械系统噪声控制的设计目标
6、设计院就将敏感区域与设备用房、大厅、楼梯间和建筑结构中其他噪音区隔离开来所需的所有重要墙体、天花板和地板的施工提供信息和要求。
7、设计院将提供剧场机械系统的噪声和振动控制设计要求。这包括暖通空调
8、给排水、电气及其他任何可能产生噪声和振动的建筑系统。
9、设计院将与设计组合作为暖通空调系统开发一套设计要求。这包括空调设备类型、管道线路、管道尺寸、格栅的位置与尺寸
10、设计院将审阅其他设备系统（给排水、电气等）的设计图，以核实它们符合已确立的噪声控制目标的要求。
11、提出成本预算书，用于相关工程的成本控制。设计院需要完成的主要声学设计成果包括：
1、剧场的声线分析和声学指标，作为剧场设计依据和验收标准。
2、音质设计及混响控制计算，提出音质设计计算书及建声设计说明书。
3、对剧场的围护结构隔声性能提出声学要求，对剧场的围护结构隔声性能提出隔声要求，并提供相应的隔声构造方案。
4、计算剧场观众厅及舞台已完成的装饰装修设计是否满足声学设计要求，审核确定其墙面、天花声学材料（包括吸声面、反射面及扩散面）的配置位置、材料选择及构造方案，并提出观众厅座椅的声学技术要求。
5、对剧场进行计算机 EASE或 MAPP声场模拟分析，提交室内声学计算机模拟分析报告
6、用WYSIWYG灯光设计软件进行灯光设计，根据各演出场所的实际大小尺寸生成演出现场，并安装各类设备，模拟一个完整的灯光现场。提供现场控制和维护的所有数据，如：灯位图、通道表、配接表、灯具统计表、模拟效果图等，为现场操作提供参考依据。
7、配合土建及暖通设计专业确定设备机房的隔声、吸声、空调机组及送回风管路系统的消声、减振等技术措施、用料及器材的选择和安装，以确保有效降低和控制机电设备噪声与振动的干扰。
8、配合解决设计和施工过程中出现的有关声学技术问题。
9、对竣工后现场进行声学调试测量以校核其实际的各项音质参量，并验证是否达到设计预定指标，并出具声学测试报告。
10、设计院完成机械设备的选择和基本的管道线路。
11、复核设备工程师绘制完成管线系统图并初步选择设备，设计院将计算系统可能产生的噪声并提出调整建议，以满足前述噪声目标的要求加以改进设计。
12、设计院将就声效组件（墙壁、地面、天花板、门、窗等）提供详图和技术参数样本，以协助完成最终施工图和技术说明。
剧场灯光，音响设计
1、提出剧场机械、灯光、音响、视频等剧场设备和临时与移动电源的容量和位置，2、剧场机械、灯光、音响、视频等剧场设备控制电缆管道
3、提出清洁电力技术要求，包括专用绝缘和接地
4、舞台照明控制和电源插座
5、观众席室内照明与舞台及紧邻区域的工作照明控制系统
6、声音、图像和通信的插座和装置
7、舞台及紧邻区域工作照明的固定设备的选择和设计
8、设施的电缆管理
和声学教学点滴 篇5
关键词：和声学问题,和声教学,和弦听辨,和弦分析
和声学就是研究和音的结构以及它们如何连接的一种理论方法。以配和声为主要内容进行教学。在实际的教学当中只是纯理论性的学习, 没有从如何应用的角度出发来引导学生的学习方法。从而使得学习者学起来变的越来越没趣, 导致有的学生毕业后, 就记得“主和弦、属和弦、下属和弦、属七和弦”这些常用的和弦。只是按照老师的要求完成四部和声写作, 不知道写出来的和声效果, 不知道它们的作用, 更不知道学习和声学如何进行运用。
存在的问题
和声学作为一门音乐理论课, 在高等院校音乐专业中占有重要的地位。它是一个桥梁。只有很好地掌握和声学知识才能学好即兴伴奏、复调、配器以及更高层次的作曲等其他音乐知识。而具备这些能力, 才能体现当今音乐人才的才能。在教学内容的安排上, 任课教师首先忽视了和声学与其他学科之间的联系, 在授课过程中只讲和声学理论知识, 尤其入门学习时只针对为旋律配和声, 讲述怎样配写四部和声的这些问题。使得学生花了大量的时间, 却只是体会到了枯燥的完成了作业, 没有从根本上调动学生学习的积极性。那么和声学的学习价值是什么?难道只是写四部和声吗?如果这样的话, 就突出不了这门学科的真正意义, 也使得学生学习不到和声学应有的作用。有许多学生提出“学和声主要做什么?”、“和声知识怎样运用到实际音乐当中去?”等疑问。这些就是因为任课教师没有涉及到运用音乐分析和创作方式的学习。这一问题也说明授课内容与方式有不足之处, 更反映出, 和声学不单只是配写和声, 还有很多内容需要让学生去认真学习。因此, 应该扭转这一局面, 将和声学的教学进行反思, 使学生更好的运用和掌握。
教学反思
学习和声是以表达音乐为最终目的。要在教学中合理安排课程内容、设计好课程模式, 最终要考虑到音乐的效果, 而不只是对技术规则的遵循。和声不是凭空造就的, 而是音乐创作实践的历史总结。要通过对课程结构、教学内容、教学方法的全面结合, 切实提高学生的音乐理论水平和技能。将理论与实践紧密结合, 分析和研究和声学在具体作品中的运用, 培养和提高学生的和声写作能力、听辩能力、分析能力、实际运用能力, 感受和声对音乐表达等方面的重要意义。这就是学习和声的目的, 根据这一目的, 笔者认为和声学课程应从以下几个角度进行反思。
一、教学内容的安排
1、为旋律配和声。
为旋律配和声是学习和声学的第一步, 是了解和掌握和声原理的重要环节, 是多声部写作的基础。这是个“死工夫”, 学生必须顺利通过这一关。它包括和弦的连接、声部的进行、等和声原理。只有掌握好这些, 学生才能更好地学习和运用和声学理论。因此我们在教学中把这部分知识放在了最重要的位置。可惜在教学当中, 为了学生完成作业, 把它作为和声学的硬性内容了。不仅要把为旋律配和声作为重点, 同时还有不容忽视的即兴编配、和声分析、和弦听辩等应用性较强的内容。更何况, 现在需要学生具有较强的实践能力、具备综合素质的应用型人才。因此, 在今后的教学应当两者相结合, 这样既适应了学科要求, 又适应了人才培养的要求。
2、和弦听辩。
和弦听辩是掌握和声色彩的一种训练。从现实情况来看, 一般在和声课中比较少涉及这一内容, 这是一个欠缺。和弦听辩是从音响的角度了解和欣赏音乐的最有效的方法, 也是能体现音乐艺术价值的重要手段。这一练习可以增加学生对和声色彩的辨别能力和对和弦的判断能力, 这种训练的目的是使学生了解各种不同的和声色彩的特点及其在音乐作品中的表现意义, 以便更好地为指定的旋律即兴配弹伴奏或进行简单的音乐创作。由于这个训练是比较有难度的, 不一定适合所有的学生, 也并不是所有的学生都能做到的, 那么在教学中可以根据情况而进行。
3、为低音配和声。
这个知识可以说是迈入创作的第一步。让学生自己配写旋律, 由于配置的方式有多种多样, 可以说有点体现自己作曲的形式, 使得学生有了积极的兴趣。但是在学习的过程中, 学生没有重视对于自己配置的和声音响效果进行聆听。自己写出来的旋律好不好听, 适合不适合音乐作品的发展。通过正确的引导, 让学生们觉得这是一种创出, 而且创作出来的旋律好听。既达到了知识的掌握, 又让学生真正的进入学习和声的兴趣。
4、和声分析。
和声分析是指对一首完整的音乐作品结合音乐内容、旋律、曲式结构、织体等方面对和声现象所进行的一种全面的分析, 也是从作品中学习和声的主要方式。在教学中和声分析是必不可少的, 但是教学当中往往只是分析某一作品的某一片段, 而且只在书面上没有音响作根据地分析, 并没有真正做到和声分析。作曲家们因创作时代的不同、创作技能的不同、作品题材的不同而采用不同的创作手法。所以教学中在进行和声分析时, 要将作品完整全面的分析。通过钢琴把和弦解剖来讲解和声, 这是最有效的方法。往往教学中只是分析谱面的和弦级数而忽视了是实际的音响效果。教学当中应当在课堂中以世界著名的, 学生喜爱听的作品作为例子。如:讲属和弦时可以拿肖邦的《g小调叙事曲》作为例子, 并结合着肖邦创作这部作品时的历史背景和作者当时心情来强调属和弦在音响上的不和谐性及作曲者的意图。这样就使音乐变的很形象化, 能激发学生的想象力, 以音乐感染力增强心与乐的共鸣。
二、增强学生的实践能力
平常的教学方式是老师讲、学生听。通过教学实践表明, 这样的教学并没有现实效果。课堂必须要有师生相互交流及学生接受知识的实际情况, 在教学中可以从课堂内和课后两个方面帮助提高学生的实践能力。
1、课堂内
以师生交流和同学之间的相互讨论为主, 教师可以将对某一问题有独特想法的学生和创作有特色的作品展现给大家, 叫学生去面对同学讲解创作的理论和自己的创作观点, 这样既体现了以学生为主体的教学理念、教学的师范性, 又对学生的语言表达能力和讲授能力有很大的推动作用, 既鼓励了学生的创新性思维, 又能培养学生的自信心。
2、课后
除了课堂以外, 课后也可以给学生实践的机会。把两个班级互相批改作业。实践表明, 和声学中的配和声写作是非常容易出错的, 而且自己却往往发现不了, 因此, 互换作业检查和批改能提高学生的判断能力, 增强做题的准确性。
和声学出现的上述问题应该说会一直长期存在着。虽然笔者通过教学中发现的问题, 进行适当课程改革。当然并不可能在短期内把这些问题迎刃而解。相信通过科学的方式方法, 能改变现状。
参考文献
[1]《高师音乐专业课程之我见》钱正钧人民音乐2002-9
[2]《理论与实践和声学教程》[法]泰奥多尔·杜布瓦人民音乐出版社1995-5
[3]《和声学教程》 (上下册增订重译版) 伊·斯波索宾, 伊·杜波夫斯基人民音乐出版社2008-3
建筑大型厅堂声学设计 篇6
随着时代的发展, 厅堂扩大、观众人数增多、使用功能增加及电子技术的进步, 厅堂内不可避免的需要设置电声系统, 但现在很多厅堂里就算设置了昂贵的电声设备, 但仍然出现厅内的声音听不清楚、声音干涩等听音效果差的现象。
目前大多数建设项目的建设程序基本是先进行土建设计及施工, 即先盖房子, 然后确定装修等专业的实施单位。在装修设计时更多的是考虑其美观, 突出给人的视觉效果, 装修材料大量采用铝塑板、石材等材料, 或进行简单的软包处理, 对功能性的方面 (如建筑声学, 以下简称建声) 考虑的很少, 造成大厅内声反射混乱。智能化的实施单位大多数时候都是在最后阶段才确定, 进场时装修设计基本已完成, 甚至于装修已经在施工, 停工等待智能化实施单位进行布线了, 智能化深化设计时只能在已有的装修设计的基础上采用电声设备来进行弥补, 虽有改善, 但效果不佳。
2 厅堂声学设计的一般要求
要保证好的听音效果, 必须保证其声学设计及其实施的质量。厅堂的声学设计包含建声设计和电声设计, 合理的声学指标是保证声学设计质量的重要前提。
要保证厅堂有好的音质, 则必须要有合适的响度, 与其相关的客观指标是声压级。对语言声, 一般要求不低于60~65d B, 否则要用扩声系统弥补声压级不足;对音乐声, 一般要求不低于75~96d B。
要有均匀的声能分布, 与其相关的客观指标是声场不均匀度。要保证在观众席的各个座位上听到声音的响度应比较均匀。
要在丰满度与清晰度之间有适当的平衡, 与其相关的客观指标是混响时间。如果厅堂的混响时间过长, 则声音的清晰度下降;如果混响时间过短, 声音显得干涩, 会影响丰满度。对以语言声为主的厅堂, 以语言清晰度为主, 混响时间不可过长;对以音乐演出为主的厅堂, 以丰满度为主, 故希望混响时间长一些。
要具有良好的音色, 与其相关的客观指标是混响时间频率特性。对以语言清晰度为主的厅堂应采用平或接近平直的混响时间频率特性;对以语言清晰度为主的厅堂应采用中、高频平直, 低频高于中频约15~20的混响时间频率特性, 可使低音丰富, 美化音色。要有较低的噪声。
3 建声与电声
在一个大的空间中, 声波从声源到听众一般经过两种不同形式的传播过程。一种是声波在空间声场中的传播过程;另一种形式是电信号在电路系统中的传播过程。建声设计负责前一种形式的传播过程, 电声设计负责后一种形式的传播过程。只有同时保证两种不同形式的传播过程的设计质量, 才能确保整体声学设计的效果, 二者相辅相成, 缺一不可。
建声是一门研究建筑中声学环境问题的科学, 它包括厅堂音质和建筑环境的噪声控制两大部分。其设计内容包括体型和容积的选择, 最佳混响时间及其频率特性的选择和确定, 吸声材料的组合布置等, 其中混响时间是要控制的首要指标。
混响时间是厅堂音质的一个重要评价指标, 其反应了室内声能随时间的衰减, 以及不同频率的声能的衰减特性。它的数值选择是否合适, 对能否获得良好的音质效果关系甚大。
适用于大空间厅堂混响时间T60的计算式
式中:V-房间容积 (m3) ;S-室内总表面积 (m2) ; 平均吸声系数;4 m-空气吸声系数
由混响时间计算式可看出, 当容积、面积一致时, 混响时间就决定于吸声系数的大小。要获得合适的、均匀的混响, 需注重厅堂各表面的吸声、隔声处理, 并应合理选择、组合使用好吸声材料, 才能达到指标要求。
建声设计的设计流程如图1所示。
由图1可看出, 要保证好的听音效果, 在电声设计前必须进行完善的建筑声学设计。
电声设计的设计流程如图2所示。
4 结束语
通过众多的工程经验总结出, 要获得好的听音效果, 建声是基础, 电声是条件。没有完善的建声设计, 希望靠电声设备来增强自然声和提高直达声的均匀度, 并在电路中采用人工延迟、人工混响等措施以提高音质的效果, 这样做不仅不能达到预期的目标, 还将影响厅堂扩声的音质。单纯的依靠电声去弥补建声的缺陷是不可能的。在大型厅堂建设中建筑声学显得尤为重要, 只有在建筑装修前进行严格的、科学的建筑声学设计, 并达到有关专业指标要求, 采用保证好的音质。
摘要：要获得好的听音效果, 建筑声学是基础, 电声是条件。没有完善的建筑声学设计, 希望靠电声设备来达到好的音质不仅不能达到预期的目标, 还将影响厅堂扩声的音质。单纯的依靠电声去弥补建筑声学的缺陷是不可能的。在大型厅堂建设中建筑声学显得尤为重要, 只有在建筑装修前进行严格的、科学的建筑声学设计, 并达到有关专业指标要求, 采用保证好的音质。
关键词：建筑声学,吸声材料,组合布置
参考文献
[1]GB50371-2006.厅堂扩声系统设计规范[S].
[2]建筑声学设计手册[M].中国建筑工业出版社.
[3]实用建筑弱电工程设计资料集[M].中国建筑工业出版社.
声学定位系统的软件设计 篇7
BPS声学定位系统[1]是一种物探水声定位装备,它将全球定位系统[2](GPS)和水声定位技术相结合,实现了水下目标在大地几何坐标中定位。近年来,随着BPS声学定位产品的批量化走向市场,配套的测试设备成为迫切的需求,BPS声学定位测试系统为BPS声学定位产品提供测试仪器,建立检测标准,保证产品质量,保证用户在现场使用过程中完成对声学定位产品的验收、检验、故障判断等。本文研究的是一种基于LabVIEW[3]的BPS声学定位测试系统的软件设计。
1 系统结构
本文构建的BPS声学定位测试系统,采用对比测量原理,由标准水听器和测量换能器配合测试,实现应答器和主控机的声源级及接收灵敏度级的测试。为模拟水声自由场环境[4],设计了小型消声水箱,水箱内壁粘附有消声材料以保证水箱的吸声效果。测试环境如图1所示。
测试应答器发射声源级时,用测量换能器模拟主控机发射呼叫信号,标准水听器同时监听测量换能器的呼叫信号和应答器的应答信号,根据对比测试原理,可以得到应答器的发射声源级;测试应答器接收灵敏度级时,需要将应答器逐渐远离测量换能器直到应答器不能正常应答为止,显然,在消声水箱内不可能实现,不过根据水介质中声传播损失和距离的关系可知,应答器逐渐远离测量换能器就等效于固定应答器和测量换能器之间的距离并逐渐减小测量换能器的发射声源级直到应答器不能正常应答为止,然后根据声学换算关系,就可以得到应答器的接收灵敏度级并解算出对应的应答器作用距离。
主控机的声源级和接收灵敏度级测试过程和应答器相同,实际中,将应答器用主控机的换能器代替,然后用测量换能器模拟应答器发射应答信号,主控机应答时,标准水听器监听到主控机换能器发射信号,得到其发射声源级;然后逐渐减小测量换能器发射电压直到主控机不能正常应答时为止,然后根据声学换算关系可以得到主控机的接收灵敏度级和相应的作用距离。
整套测试系统具体由应答器、主控机、测量换能器、标准水听器、消声水箱、测试主机等组成。
(1)应答器[5]:
每一个应答器都有组号和ID号,主要包含一套声信号处理装置和射频信号处理装置,当应答器检测出呼叫自己的组信号时,会利用声纳设备发出回应信号,是测试系统需要进行测试的设备一。
(2)主控机:
主要负责信号发射、数据接收、参数设置以及数据融合,是定位系统的核心,协调着定位系统的运行,是测试系统需要进行测试的设备二。
(3)标准水听器:
灵敏度级已知的标准水听器,用于监听应答器应答信号、主控机发射信号及测量换能器发射信号。
(4)消声水箱:
测试系统运行的物理环境,消声水箱内壁粘附有吸声材料,可以将消声水箱内的回声减少到最小,保证测试环境为水声自由场环境,但是消声材料不可能将回声100%吸收,因此实际测试中直达信号仍然会叠加部分反射信号,不过根据直达信号先于发射信号达到标准水听器,可以截取标准水听器接收信号的前端作为直达信号进行结算,通过计算,直达信号和第一个发射信号之间的时差为300μs。
(5)测试主机:
测试系统的核心,主要负责信号发射、数据处理和结果显示,测试主机通过测试软件控制测试系统的运行,通过USB数据线将发射信号指令传输给DA,DA输出相应的发射电压,并通过功率放大电路进行放大,然后驱动测量换能器发射信号;同时标准水听器监听到声信号,并将声信号转换为电信号,再经过AD数据采集卡将模拟信号转换为数字信号,然后通过USB数据线将数字信号传输到测试主机,在测试主机内完成信号处理及结果显示。
2 软件实现
测试系统的功能是根据对比测试原理,通过测量换能器发射信号,数据采集卡采集由标准水听器监听到的信号,根据声学换算关系得到应答器和主控机的发射声源级和接收灵敏度级,因此测试软件的核心是控制信号发射、数据采集、数据处理和结果显示。测试软件采用LabVIEW进行开发,LabVIEW具有可视化界面,可以方便地设计各种外观优美的界面,内部程序采用数据流的编程方式,摆脱了传统软件繁琐的编写代码过程,能大大提高软件的开发周期,同时,LabVIEW有着成熟的数据采集系统和驱动软件,通过DAQ助手可以方便快速地搭建测试平台,而不需要开发者对底层模块有太深入地了解,同时LabVIEW还提供了MathScript节点,可以方便地调用Matlab程序,通过内置的串口模块可以通过串口与主控机进行通信以实现对主控机的控制。
2.1 软件命令流程
测试软件的开发思路是:整个软件包含应答器测试和主控机测试两个子功能模块,通过界面上的按钮来进行选择,同时应答器测试又包含发射声源级测试模块和接收灵敏度测试模块,主控机测试也包含发射声源级测试模块和接收灵敏度级测试模块。每个功能模块的内容有参数设置、波形显示、启动按钮、结果显示、结果存储等。整个测试软件必须保证信号生成和数据采集的准确性,它是系统能够正常运行的基础;能够对采集到的数据进行处理并计算出发射声源级和接收灵敏度级;具有方便用户操作且外观优美的界面;提供各种参数设置,如测试次数、应答器ID、主控机的串口设置等;将解算出的结果进行显示并根据需求存储到Excel中[7]。测试软件的主体视图位于前面板上,主要包含参数设置、波形显示、开始停止按钮和结果显示四个部分。
测试软件的主要功能是信号生成、数据采集、数据处理和结果显示。其实编写软件主要考虑的是控制命令流程以及数据流程。由于LabVIEW采用数据流的编程思想,通过简单的连线即可控制数据的流向,复杂一些的无非是添加局部变量、全局变量、反馈节点、属性节点及引用节点等来控制数据的流向,因此在此主要考虑控制测试软件控制命令流程。控制命令流程图如图2所示。首先测试软件控制DA生成所需电压信号,电压信号经功放进行放大,驱动测量换能器将电压信号转换为声信号发射出去,应答器接收到信号,由内部DSP解算出组号信息并通过射频信号发射模块发射相应的应答信号(主控机接收到信号后会解算出组号、ID号和距离等二进制信息并通过串口[6]传输给测试主机),应答信号被标准水听器监听到,标准水听器将声信号转换为电信号并由数据采集卡转换为数字信号通过USB数据线传输给测试软件,测试软件进行数字信号处理、数据显示和数据存储。
2.2 主体框架
整个测试系统由应答器测试模块和主控机测试模块两个模块组成,每个模块包含参数设置、波形显示、开始停止按钮和结果显示等,详细结构如图3所示。
2.3 测试过程
应答器测试模块前面板包含参数设置、波形显示、开始停止按钮和结果显示四部分内容,其中参数设置包含应答器编号、发射组号、测试项目等,测试项目可选发射声源级测试和接收灵敏度级测试,发射声源级测试过程为:首先测试主机控制DA输出电压信号(为保证应答器能够应答,取值较大),再通过功率放大电路进行放大,然后驱动测量换能器发射声信号,应答器接收到该声信号后会回应相应的应答信号,标准水听器监听到该应答器信号,并经过声电转换将声信号转换为电信号,然后通过前置放大电路对信号进行滤波放大,滤波放大后的信号由数据采集卡采集并转换为数字信号,经过USB数据线传输给测试主机,最后由测试软件进行数据处理、数据存储和结果显示,因此相应的应答器发射声源级测试程序流程如图4所示。
接收灵敏度级测试流程为:首先测试主机通过测试软件控制DA输出一定幅值电压信号,信号经功放放大驱动测量换能器输出呼叫信号,应答器接收到呼叫信号回应相应频率的应答信号,标准水听器同时监听到应答器的应答信号和测量换能器发出的呼叫信号,当应答器能够正常应答时,减小DA的输出电压,直到应答器不能正常应答时为止,此时由AD数据采集卡对采集到的呼叫信号进行处理,根据声学换算关系得到应答器的接收灵敏度级,因此相应的应答器接收灵敏度级测试程序流程如图5所示。
主控机测试过程和应答器测试过程相同,实际中只需要将放置应答器的位置换成主控机,并将主控机通过串口和测试主机相连即可。
2.4 MathScript节点
LabVIEW 本身作为一种面向对象的图形化编程语言,可以方便地开发各种测试软件,但是对于结果分析、数据处理变得束手无策,LabVIEW MathScript为LabVIEW增加了面向数学的文本化编程方式,它包括用于数学、信号处理和分析的600多种内置函数,还可以自行开发新的自定义函数,经二者结合,可以充分利用连个领域的优势和便利,并且MathScript兼容被MATLAB和其他软件广泛使用的m文件的脚本语法,将编好的m文件导入到MathScript节点中,经过简单的修改即可以使用,或者直接在MathScript节点中编写文本程序,如图6所示,右击MathScript节点的边界还可以配置输入输出,从而确定数据传输关系。由于使用LabVIEW 本身没有MathScript节点,因此需要到官网上下载工具包,安装完成后,运行LabVIEW,在程序框图中空白处右击,在“函数”→“数学”→“脚本与公式”中将会出现MathScript节点。
测试软件的数据处理中,需要将采集到的数据转化为声源级和接收灵敏度级,并且需要根据声学换算关系解算出相应的作用距离,用到了大量的数学公式,通过将数据处理的文本程序直接输入到MathScript节点,并正确配置输入和输出,从而实现数据处理这一过程。
3 结束语
测试软件基于LabVIEW开发而成,并且使用了MathScript节点,充分利用了面向对象的编程方式和面向数学的文本化方式的优势,在硬件系统的基础上,实现了BPS声学定位产品应答器和主控机的性能测试,通过在水箱内多次试验,并且在消声水池内做了对比试验,软件工作正常且稳定,能够很好地满足BPS声学定位产品的性能测试工作。
参考文献
[1]田甜.水下定位系统关键技术研究[D].西安:西北工业大学,2008:32-35.
[2]沙晓萍.GSP罗经关键技术研究[D].上海:上海大学,2006:41-47.
[3]燕延,马增强,杨明.基于LabVIEW的数据采集与编程技巧[J].微计算机信,2005(5):153-154.
[4]鲍国良,王同庆.消声水池的设计及其自由场测量实验[J].电声技术,2005(1):18-21.
[5]庞雷,李斌.舰载式高精度水下定位系统[J].电声技术,2007,31(3):63-65.
[6]吕向锋,高洪林,马亮,等.基于LabVIEW串口通信研究[J].国外电子测量技术,2009,28(12):27-30.
小型录音室声学设计 篇8
录音室是用于乐器录音及人声录音的专业房间,有着较高的声学要求。随着录音技术的发展,录音室的声学要求也在不停的发展变化。录音室由最初的适用于一点录音的自然混响录音室演变到现在的适用于多轨录音,后期合成技术的短混响录音室。两种录音室各有所长,采用何种录音室指标取决于录音的方法。
九州昊乐工程是九州昊乐文化公司建设的音乐录音室和音乐制作室。主要使用功能是乐器录音,还有可能是小型弦乐队录音。室内净面积50 m2,面积较小,属于小型录音室。设计为强吸声,短混响的录音室。
1 声学设计要求
录音室的声学要求包括:1)录音室短混响;2)混响时间频率特性曲线尽可能平直,即不同频率的混响时间应尽可能相同;3)保证室内各处有足够的响度和均匀度,防止回声、颤动回声、声聚焦等房间声学缺陷;4)控制噪声,尽可能降低房间内部噪声,同时隔绝房间外部的噪声进入。
根据录音室的使用要求和录音方式,确定声学指标为:
混响时间RT=0.3 s～0.4 s(500 Hz),背景噪声满足NR15要求,室内声场均匀,声场不均匀度在100 Hz～6.3 kHz频率范围内小于±2 dB。
以上设计指标是满足录音室使用的基本要求能够保证录音室的录音质量“干净”,易于后期加工处理。由于录音室容积较小,室内可用于布置吸声材料的面积较小。又由于普通材料低频吸声系数偏低,所以混响时间设计主要集中在保持混响时间频率特性平直,其次是保证室内有良好的声扩散,避免出现声学缺陷。本录音室位于写字楼内,需要对录音室墙体、门窗及空调系统进行综合处理,有效控制外界噪声对室内的影响。
2 声学设计概要
2.1 隔声设计
工程选址在普通写字楼内顶层,原建筑层高较低和建筑荷载较小,原分隔墙体使用轻质墙体,因此在隔声设计中在原分隔墙的基础上面增加隔声墙体。录音室采用房中房结构,原分隔墙即为外层房墙体。
前期勘查现场时发现,在录音室上方屋面有一组排风机,噪声较大,同时由于结构传声,在录音室所在房间形成较为严重的驻波现象,尤其是在低频。风机已经固定,无办法处理,因此需要增加墙体隔声量和安装隔声吊顶,最大限度减小风机对室内的影响。
首先在平面布局中,录音室入口前隔出一间小房间,作为声闸,同时作为控制室和录音室的一个前厅。
在本次隔声墙体的设计中加入了通风设计,即利用石膏板墙体之间的空腔和空腔内的吸声材料作为进风和排风的消声风道,风从石膏板之间“蛇行”通过,从而达到消声的目的(见图1)。
综合以上,隔声墙体采用三层Z形龙骨,四层12厚纸面石膏板和两层10厚纸面石膏板组成,两层龙骨间填50厚低频减振岩棉,岩棉外包密实玻璃丝布,另外一层龙骨作为风道,不填充吸声材料。新增隔声墙体与原墙面之间留有200 mm厚空腔,既作为风道,又防止声桥存在,影响隔声效果。
根据实验室对隔声墙体测试数据估算,以上墙体做法能够满足隔声量大于60 dB要求。
录音室地面使用浮筑地面做法。浮筑地面采用50厚低频减振岩棉作为弹性材料,上铺80厚钢筋混凝土做地面,浮筑地面与原分隔墙交接处留有50 mm缝隙,使用岩棉填实。
为隔离屋面风机对室内的影响,录音室吊顶使用弹性吊杆,加两层纸面石膏板隔声吊顶,石膏板上平铺50厚岩棉。
控制室与录音室之间的观察窗是隔声设计中的重点,在本次设计中采用三层夹胶玻璃与钢化玻璃的组合窗,经实际测量,能够满足隔声量大于55 dB要求(见图2)。
空调的消声设计采用上述隔声墙体之间空腔作为风道,能够满足通风系统的消声要求。
2.2 音质设计
室内音质设计方面,使用强吸声短混响的设计方法。由于室内面积较小,力求隔频带吸声量均衡,中高频不至于过量。因此有部分墙面使用防火布艺吸声软包,主要用于吸收中高频,面积大约10 m2。地面铺设地毯:1)吸收高频声音;2)防止人员在地面行走时产生噪声。
小空间经常由于低频吸声量不足而导致混响时间频率特性不良,因此录音室墙面结合扩散体设计了大腔的圆弧形扩散吸声体,最大深度为160 mm,有效地增加了构造的低频吸声系数。扩散体宽度为1 500 mm,扩散截止频率接近100 Hz(见图3)。
吊顶材料使用二维扩散材料RPG,该材料中频吸声系数达到0.4左右,扩散和吸收相结合,能够有效地消除顶面和地面两个平行面之间的驻波(见图4)。
根据混响时间计算公式对上述各种吸声材料的合理搭配,控制室内中频混响时间为0.4 s左右,满足使用要求。
3 施工监理
在录音室施工过程中定时抽查巡查工地,对施工中遇到的问题与施工人员详细解释。让施工技术人员全面理解声学工程中所需要注意的施工要点,能够正确处理所遇到的问题,及时纠正错误的施工,保证施工质量。
4 竣工验收
竣工验收测试内容主要包括混响时间测试、背景噪声测试两个内容。
混响时间测试结果见图5。
测试结果显示,中频混响时间为0.32 s,满足设计混响时间要求。
背景噪声测试结果见图6。
从图5,图6可以看出,空调开放和空调关闭两种不同状态下,背景噪声指标能够满足NR15要求。
5 结语
影响小型录音室设计的因素很多,但是只要全面理解小空间的室内声场特点,结合试验数据和工程经验,完全可以创造出优良的声环境满足使用要求。
摘要：主要介绍了小型录音室的音质要求及声学设计方法,根据小空间中声场特点着重对混响时间的频率特性及声扩散等声学要求进行了设计,为满足录音对信噪比的要求,设计中采用了综合降噪措施,降低室内背景噪声,通过验收测试数据及使用人员评价,说明各项声学指标满足声学要求及使用要求。
藏语拉萨话辅音声学格局分析 篇9
藏语属汉藏语系藏缅语族喜马拉雅语支的一种独立语言, 是我国一种主要的民族语言, 有着悠久的历史和众多的使用人口[1]。其使用范围遍及西藏、青海、甘肃、四川、云南等西部和主要边疆地区。藏语属汉藏语系藏缅语族藏语支的一种独立语言, 其所具有的语音格局是藏语语音系统性的表现, 语音格局的分析是把语音学方面和音系学方面联系在一起的。语音格局是语音学和音系学的交汇点, 是语音系统的表现形式。语音格局的分析包括这种语言或方言中全部音位的定位特征、各个音位之间的聚合关系与组合关系等方面[2,3]。在语音格局分析中采用语音实验, 把语音学和音系学结合起来分析, 用数据和图表的形式显示语音的分布格局, 从而可以对语音格局的概念的具体化[2]。在实际研究中, 可以用于对元音的研究, 也可以用于对辅音的研究, 还可以用于对声调的研究。通过对不同类别语音的语音格局研究, 会加深我们对语音的性质和规律的认识。藏语的语音和文字体系记载和传播着民族的思想和历史文化, 在中华民族语言研究中占有重要的地位。所以现代藏语的语音研究对揭示藏语的语音特点以及丰富和促进汉藏语言的历史比较研究具有重要的意义和价值[4,5]。
1 实验理论及方法
1.1 辅音格局
在不同的语言中, 对辅音格局的研究是语音格局研究的重要内容之一。辅音的研究使用辅音格局的方法。每一种语言和方言中的辅音音位各自形成一个格局。辅音格局是辅音系统性的表现, 包括的内容可以有辅音的定位特征、内部变体的表现、整体的分布关等。元音以及声调在语音声学表现上一般时长较长, 它们本身的声学特征相对比较容易考察比较分析, 而辅音的声学研究分析则相对复杂一些。首先是因为辅音有很多的种类, 主要包括塞音、塞擦音、擦音、鼻音、边音、颤音、闪音等。这些类别的辅音在发音生理特征上和在语音声学表现上都差别很大, 对这些辅音要进行系统的辅音格局分析困难较大。其次, 在具体的声学研究分析中, 辅音的声学特征参数是很难提取到的, 例如塞音, 其时长非常短, 一般都在数十毫秒以内。而有的辅音虽然时长较长, 但如何提取到能充分反映其声学特征的辅音参数数据是很难的, 例如擦音、鼻音等。对辅音进行辅音格局的研究应参照语音格局的观念和方法, 参照不同辅音的特点, 对其分类别进行研究分析。塞音和塞擦音是最能体现辅音特点的音, 它在发音时声道形成有完全的闭塞[6]。
塞音的发音特点是: (1) 主动发音器官上升与被动发音器官构形成完全性的接触, 从而阻塞了口腔或鼻腔的气流通路, 这就形成了塞音的成阻阶段; (2) 声门下的气流被阻塞在关闭点后部, 随着气流的积聚, 口腔内的气压大于体外的大气压力, 这就形成了塞音的持阻阶段; (3) 关闭点被突然打开, 释放出一股强大的气流, 冲破了空气形成的阻力, 形成一个类冲击波, 这就形成了塞音的除阻阶段。由于发这类特点的辅音时, 口腔或鼻腔被完全关闭, 气流被阻塞, 所以将其称之为塞音。塞音与塞擦音的主要区别是:发音时两个器官必须构成阻塞, 气流不断在口腔内集聚, 口腔内就会形成超压, 突然释放, 发出一个爆破音。因此塞音又叫破裂音:先是塞音破裂, 口腔不立马打开, 而是留有一窄缝, 紧接着口腔内余气从缝隙中挤出, 产生摩擦, 发出塞擦音 (呼和, 2009) 。塞擦音不是塞音+擦音, 而是单一语音单位 (鲍怀翘, 2005) [7]。塞音格局和塞擦音格局的分析是辅音格局研究的重要内容, 也是辅音格局研究的重要部分。本文的辅音格局研究主要以塞音格局和塞擦音格局为主。
1.2 塞音、塞擦音GAP和VOT的采集及绘制方法
众所周知, GAP和VOT是塞音、塞擦音声学特征的两个重要参数。每个塞音、塞擦音都具有相应的GAP值和VOT值, GAP的时长特指破裂音 (塞音和塞擦音) 发音时的成阻时间长度, 而VOT是塞音、塞擦音从除阻到嗓音产生之间的相对时间关系[7]。
塞音和塞擦音的声学格局研究选取嗓音起始时间和闭塞段时长作为二维坐标, 即以GAP作为纵坐标, VOT作为横坐标, 可以根据不同塞音、塞擦音的GAP和VOT数据, 在坐标中作出相应的样点。这些样点就是不同塞音、塞擦音在塞音、塞擦音的格局图中所占据的位置 (石锋等, 2008) , 这都能够很好地展现辅音的声学特性[7]。
2 塞音、塞擦音声学格局研究
语料将利用我们课题组刚研制的“藏语拉萨话单音节声学参数数据库”, 分析统计嗓音起始时间 (VOT) 和闭塞段时长 (GAP) 等两个声学参数的基础上, 利用该两个参数, 绘制出藏语标准音塞音和塞擦音的声学格局。并从塞音和塞擦音格局的视角, 对藏语标准音塞音和塞擦音进行分析, 考察塞音和塞擦音自身的特征以及它们之间的关系和差别。图1是以藏语拉萨话塞音、塞擦音的GAP和VOT时长做的塞音与塞擦音的声学格局图。
(1) 塞音、塞擦音格局图中音类的集聚特征。在格局图上基本分布在三个区域, 形成三个聚合。不送气塞音[p]、[t]、[c]、[k]和塞擦音[ts]集聚在格局图中的最下方, 送气塞音[ph]、[th]、[ch]、[kh]和不送气塞擦音[t拶]、[諬]集聚在格局图中的中间位置, 送气塞擦音[tsh]和[諬h]集聚在格局图中的最上方。三个类别辅音基本上相互分离。同时, 相同类别的塞音、塞擦音在格局图上又处于相对稳定的位置, 即送气音总是分布在不送气音的右边。上述特点一方面说明塞音、塞擦音的类别分布具有规律性, 另一方面也说明我所做的格局图反映了塞音、塞擦音本身的特征。
(2) 塞音、塞擦音格局图上音类的位置规律。上述格局图上, 有一个较明显的规律是, 送气塞擦音[諬h]在格局图中居于最高的位置, 而不送气塞音[p]在格局图中居于最左边的位置, 送气塞擦音[諬h]在格局图中居于最右边的位置, 而不送气塞音[t]在格局图中居于最低位置上。显然, 上述四个辅音在格局图中的位置关系具有一定的稳定性, 位置关系几乎都不变。塞音和塞擦音的位置规律可以看出来, 发音部位越靠后, 在格局图上更倾向于居右和靠上。
(3) 格局图中的纵轴是塞音发音时闭塞段时长的反映, 闭塞段的时长一般反映了发音时肌肉的紧张程度;塞音格局图的纵轴反映的是由发音时肌肉的紧张程度而产生出的松紧性质 (石锋, 冉启斌, 2008) 。显然, 藏语拉萨话的塞音和塞擦音声学格局的纵轴反映的是这些语言塞音的松紧性质。
(4) 从声学格局图上很容易可以得到VOT时长的排列。声学格局图的横轴反映的是塞音、塞擦音的噪音起始时间。塞擦音噪音起始时间比塞音相对长。这是由它们的塞和擦双重特征决定的。显然, 格局图能较好地反映它们的语音性质方而的差异。
3 小结
本文将利用我们课题组刚研制的“藏语拉萨话单音节声学参数数据库”, 实验的样本较大, 以及所提取数值误差等原因, 不同的样点可能会出现重合、交叉等现象。我们从较大样本中计算出平均值, 按平均值在格局中标识样点。分析统计嗓音起始时间 (VOT) 和闭塞段时长 (GAP) 等两个声学参数的基础上, 利用该两个参数, 绘制出藏语拉萨话塞音和塞擦音的声学格局。并从塞音和塞擦音格局的视角, 对藏语拉萨话塞音和塞擦音进行分析, 考察塞音和塞擦音自身的特征以及它们之间的关系和差别。这样既能够比较清楚地提取出语音单位内在的典型数值, 也更容易体现出不同语音单位之间的相互关系。通过二维图, 我们可以直观观察到每一个塞音、塞擦音音位内部变体的分布特点和范围以及塞音、塞擦音音位之间的相对关系。本文的研究结果可为藏语语音合成研究领域提供重要的参考价值和科学依据。
摘要：本文通过实验语音学的方法 , 运用语音格局理论, 从辅音格局的角度对藏语拉萨话辅音 (塞音、塞擦音) 进行研究分析。藏语拉萨话辅音格局的分析, 对于认识藏语拉萨话辅音中所表现的辅音规律以及它们各自的个性特征都是极有意义的。在应用方面, 辅音声学格局研究对第二语言学习、语言 (方言) 对比研究都具有重要意义。
关键词：藏语,塞音,塞擦音,声学格局
参考文献
[1]吴宗济, 林茂灿.实验语音学概要[M].北京:高等教育出版社, 1989.
[2]石峰.语音格局一语音学与音系学的交汇点[M].北京:商务出版社, 2008.
[3]石锋, 冉启斌, 王萍.论语音格局[J].南开语言学刊, 2010.
[4]鲍怀翘.藏语拉萨话语音声学参数数据库[J].民族语文, 1992.
[5]图雅.关于声学语音学研究方法的几个问题[J].内蒙古大学学报, 2004.
[6]冉启斌.辅音声学格局研究[J].当代外语研究, 2011.