混响是什么意思,混响时间计算公式汇总,混响器的作用是什么

  音乐设备一波接着一波,层出不穷地出现在我们的生活当中,比如MP3、随身听、音响、功放等等,让我们有些目不暇接了,也正是他们的存在,让我们的精神世界和娱乐生活变得更加绚丽多彩了。喜欢音乐的朋友大概都知道混声是什么吧,本文将为您介绍混响是什么意思?混响时间计算公式有哪些?混响器的作用有哪些?

  混响是什么意思

  其实混响是一个很简单的概念,顾名思义就是“声音混合在一起发出的响声”。

  一个发声物体在发出声波之后,声波经由空气接触到障碍物的表面就会发生反射。由于现实环境的复杂性,导致了一个音源发出的声音会产生各种各样来自各个方向的回声,这些声音混合在一块儿之后,就是我们所谓的混响。

  我们在对音乐的后期处理中会加入一些人工的混响效果,这是因为我们的生活经验告诉我们,声音是有混响的。而由于我们的现代音乐大部分生产于纯净的录音棚环境中,其中所带的混响效果是很少的。为了让声音更加富于变化和亲和力,我们就开发了各种各样的软件,对音乐进行处理。其中就包括了加入人工混响,当然,这样的效果是通过软件的算法产生的。

  有混响的音乐显的很厚重真实,没有混响的音乐显的单薄无力,这就是真实的物理环境给我们的听音体验。
 

  混响时间计算公式汇总

1.赛宾的混响时间计算公式

赛宾是美国物理学家,他发现混响时间近似与房间体积成正比,与房间总吸声量成反比,并提出了混响时间经验计算公式。

根据声能密度的衰减公式(11-8)可知,其衰减率(每秒的衰减量)是e-4v/ca  ,  以dB表示,衰减率可写为d=10lge-4v/ca(dB/s)。根据混响时间定义,则混响时间:

大盘点:混响时间常用的几种计算公式

上式称为赛宾(sabine)公式。式中,A是室内的总系音量,是室内总表面积与其平均吸声系数的乘积。室内表面常是有多种不同材料构成的,

如每种材料的吸声系数为ai,对应表面积为si,则总吸声量A=Σsiai。如果室内还有家具(如桌、椅)或人等难以确定表面积的物体,如果每个物体的吸声量为Ai,则室内的总吸声量为:

A=Σsiai+Σai

上式也可写成    A=Sā+ΣAi

式中   S—室内总表面积,㎡

S=S1+S2+......+Sn=Σsi  

 

2.依琳的混响时间计算公式

在室内总吸声量较小、混响时间较长的情况下,根据赛宾的混响时间计算公式计算出的数值与实测值相当一致。而在室内总吸声量较大、混响时间较短的情况下,计算值比实测值要长。在ā=1,即声能几乎被全部吸收的情况下,混响时间应当趋近于0,而根据赛宾的计算公式,此时T并不趋近于0,显然与实际不符。

依琳提出的混响理论认为,反射声能并不像赛宾公式所假定的那样,是连续衰减的,而是声波与界面每碰撞一次就衰减一次,衰减曲线呈台阶形。

 

 

假定经过第n次放射后的放射声声强为I,那么I=IO(1-ā)n。ā室内界面的平均吸声系数。

为了计算在一封闭空间中单位时间内的反射次数,引起“平均自由程”的概念。平均自由程就是反射声在于内表面的一次反射之后,到下一次反射所经过的距离的统计平均值。在常规形状的室内。平均自由程p=s/4v。V为房间容积(m3)s为房间内表面积(m2)。所以在单位时间里,声波与室内表面的碰撞次数(反射次数)为

N=p/c=4v/4s

式中c—声速,m/s。

假定声场是充分扩散的,单位时间后室内声能密度为D,那么

D=DO(1-ā)4v/cs

式中DO—单位间前的声能密度。

如果将单位时间内声能密度从DO降至D的衰减以dB表示,则其衰减率d=101lg(D/DO),将式(11-8)代入此式,再加以简化,就可以得到衰减率d=(4v/s/10c)lg(1-ā)/1。取声速c=K/55.26,定义混响时间为60dB所需的时间,即T=60/d,则混响时间为

T=-Sln(1-ā)/KV    (s)

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;

ā—室内表面平均吸声系数。

这就是依琳的混响时间计算公式。这个公式比赛宾公式更接近实际情况,特别是在ā值较大时,譬如ā→1,则-ln(1-ā)→∞,T趋近于0。当ā较小时,-ln(1-ā)与ā相近,此时,用赛宾公式和用依琳公式得到的结果相近,当ā较小时,如小于0.20,ā与-ln(1-ā)很相近,随着ā的增大,二者的差值亦增大。

因此,在室内表面平均吸声系数较小(ā≤0.2)时,用赛宾公式和用依林公式可以得到相近的结果,在室内表面的平均吸声系数较大(ā>0.2)时,只能用依林公式较为准确的计算室内的混响时间。

在计算室内混响时间时,为了求出各个频带的混响时间,需将各种材料在各个频带的无规入射吸声系数(见附录)代入公式。通常取:125,250,500,1000,2000,4000Hz六个频带的吸声系数。

需指出,在观众厅内,观众和座椅的吸收有两种计算方法:一种是公式(11-10)和公式(11-11)所指出的,观众或座椅的个数乘其单个的吸声量;另一种是按观众或座椅所占的面积乘以单位面积的响应吸声量。

 

3.依林—努特生公式

 

它是考虑室内空气吸收的混响时间计算公式。赛宾公式和依林公式只考虑了室内表面的吸收作用,对于频率较高的声音(一般为2000Hz以上),当房间较大时,在传播过程中,空气也将产生很大的吸收。

这种吸收主要决定于空气的相对湿度,其次的温度的影响。表11-1为室温20℃,相对湿度不同时测得的空气吸收系数。当计算种考虑空气吸收时,应将相应之吸收系数(4m)乘以房间容积V,得到空气吸收量,加到式(11-13)分母中:最好得到:

T={-Sln(1-ā)+4mV}/KV      (s)

式中  V—房间容积,m3;

S—室内总表面积,㎡;

ā—室内平均吸声系数;

4m—空气吸收系数。

通常,将上述考虑空气吸收的混响时间计算公式称为“依林—努特生(Eyring-Knudsen)公式”。

 

混响时间计算公式的使用范围

上述混响理论以及由此导出混响时间计算公式,将复杂的室内声场处理的十分简单。其前提条件是:①声场是一个完整的空间;②声场是完全扩散的。

由此,衰减曲线可用一个指数曲线描述(式11-8)。用dB尺度则衰减曲线是一条直线。但在实际的声场中,经常不能完全满足上述假定,衰减曲线也有不呈直线,混响时就难于以一个单值加以标示的情况。例如在室内的地面和顶棚是强吸声的、侧墙式强反射的情况下,上下方向的声波很快衰减,水平方向的反射声则衰减较慢,混响曲线出现曲折。

类似的情况也可以再细长的隧道、走廊及顶棚很低的大房间出现。此外,在剧场中观众厅与舞台成一个互相连通的耦合空间,如果声能在两个空间衰减率不同,也会出现衰减曲线形成曲折的情况。

在剧场、礼堂的观众厅中,观众席上的吸收一般要比墙面、顶棚大的多,有时为了消除回声,常常在后墙做强吸声处理,使得室内吸声分布很不均匀,所以声场常常不是充分扩散声场。这是混响时间的计算值与实际值产生偏差的原因之一。

再有,有入公式的数值,主要是各种材料的吸收系数,一般选自各种资料或是自己测试所得到的结果,由于实验室与现场条件不同,吸声系数也有误差。

最突出的是观众厅的吊顶,在实验室中式无法测试的,因为它的面积很大,后面空腔高度一般可达3-5m,甚至更大,实际上是一种大面积、打空腔的共振吸声结构,在现场也很难测出它的吸声系数。因为观众和座椅以及舞台的影响,存在几个未知数;同样,观众与座椅的吸收值也不是精确的。

综上所述,混响时间的计算与实际测量结果又一定的误差,但并不能以此否定其实用价值,因为这是我们分析声场最为简便也较为可靠的唯一计算方法。

 

引用参数的不准确性可以使计算产生一定误差,但这些是可以在施工中进行调整的,最终以达到设计目标值和观众是否满意为标准。因此,混响时间计算对“控制性”的指导材料的选择和布置,预测将来的效果和分析现有建筑的音质缺陷等,均有实际意义。
 

混响器的作用是什么

一、混响器的基本作用:

1.可以改变厅堂的混响时间,对较“干”的信号进行再加工,以增加空间感,提高音响系统的丰满度。

2.可以人为地制造一些特殊效果,如山谷、山洞的回声效果等。

3.通过调节混响声和直达声的比例,可以体现声音的远近感和深度感。

二、混音器三种基本效果声的声效作用

1.声场效果

声场效果声是在现场条件下,模仿不同条件下的声场效果。如Room(房间)混响、Hall(大厅)混响、Church(教学)混响、Studio(演播室)混响、KaraOK(卡拉OK)混响等声场效果。主要用于现场扩声系统。主要调节参数有混响时间、混响频谱的衰减、延时以及“干”和“湿”声音的混合比例。数字信号处理器主要采用的是DSP处理芯片。

2.特殊效果特殊效果声主要用于剧场扩声的背景效果,乐队实况演出时的声音处理,电影录音和演播室录音的特殊声效处理等。特殊效果声的种类很多,如Chorus(合唱)效果、Echo(回声)效果、Pitch(变调)效果、Gate(闸)效果以及上述效果叠加组合后组成的具有幻觉色彩的声音效果等。下面介绍几种典型的特殊效果声产生的原理。

(1)Pitch变调(移调)效果把音乐信号的频谱以440Hz为基准,向上或向下移动一个倍频程,就会把音乐的音调移动一个余音度。

(2)Echo回声效果回声是把混响频谱的延迟调节到超过100ms,延时时间越长,回声的间隔时间也越长。

(3)Chorus合唱效果如果把音乐频谱用一个0.1Hz~10Hz的超低频进行调制,使原来的音乐频谱跟着调制频率发生周而复始的移动,就可发生音调的周期性变化。

3.声源处理效果

对各种声源信号进行效果处理创造特定的声源效果。效果器中专门为电子乐器、鼓机(电子节拍机)和打击乐器等设有MIDI接口。

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