Национальный стандарт РФ ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013 "Акустика. Измерение акустических параметров помещений. Часть 1. Зрительные залы" (утв. приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 5 декабря 2013 г. N 2171-ст)

Acoustics. Measurement of room acoustic parameters. Part 1. Performance spaces

Дата введения - 1 декабря 2014 г.

Введен впервые

ГАРАНТ:

Настоящий ГОСТ был включен в Перечень документов в области стандартизации, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Технического регламента о безопасности зданий и сооружений

Введение

Время реверберации помещения считалось основным показателем его акустических свойств. Наряду с этим существует понимание о необходимости более полной оценки акустического качества помещений при помощи таких величин, как относительные уровни звукового давления, отношения энергии раннего и позднего отклика, вторичные (боковые) энергетические составляющие, интерауральные взаимные корреляционные функции (корреляционные функции сигналов правого и левого уха) и уровни фонового шума.

Настоящий стандарт устанавливает метод определения времени реверберации на основе импульсной переходной характеристики и прерываемого шума. Приложения знакомят с некоторыми положениями методов измерений новых показателей акустики залов, которые пока не подлежат стандартизации. Они дают возможность сравнивать результаты измерений времени реверберации с большей достоверностью и содействуют использованию и определению сопоставимости результатов измерений новых показателей.

В приложении А представлены показатели, основанные на импульсной переходной характеристике помещения: дополнительные параметры реверберации в помещении (раннее время спада) и относительные звуковые уровни, ранние/поздние и боковые энергетические составляющие. В настоящее время не все из этих показателей могут быть стандартизованы. Однако поскольку все они определяются на основе импульсной переходной характеристики помещения, то ее целесообразно использовать в качестве основы стандартных измерений. В приложении В представлены основы бинауральных измерений в помещении, выполняемые на испытуемых и с использованием имитатора головы человека. В приложении С приведены сведения о вспомогательных характеристиках, которые могут быть полезны для оценки акустических условий с точки зрения музыкальной акустики.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы измерений времени реверберации и других акустических параметров зрительных залов. Рассмотрены методика и средства измерений, необходимое рабочее пространство (зона озвучивания), методы оценки и представления результатов испытаний. Применение стандарта предполагает использование современных методов измерений и оценки акустических параметров помещения на основе цифровой обработки его импульсной переходной характеристики.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Недатированную ссылку относят к последней редакции ссылочного стандарта, включая его изменения.

МЭК 61260 Электроакустика. Фильтры полосовые октавные и на доли октавы (IEC 61260, Electroacoustics - Octave-band and fractional-octave-band filters)

МЭК 61672-1 Электроакустика. Шумомеры. Часть 1. Технические требования (IEC 61672-1, Electroacoustics - Sound level meters - Part 1: Specifications)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 кривая спада (decay curve): Графическое изображение зависимости спада уровня звукового давления в помещении от времени после прекращения работы источника звука.

[[1], 3.1]

Примечание 1 - Можно измерить время спада после прекращения работы источника звука в помещении или рассчитать его на основе возведенной в квадрат обращенной во времени импульсной переходной характеристики помещения (см. раздел 5).

Примечание 2 - Время реверберации, определенное непосредственно по спаду уровня звукового давления в помещении при использовании импульсного источника шума (например, на основе записи звука выстрела из пистолета самописцем уровня) может быть использовано лишь для ориентировочной оценки. Спад отклика помещения на импульсное воздействие в общем случае не является экспоненциальным, и, следовательно, наклон кривой спада будет отличаться от наклона интегрированной импульсной переходной характеристики.

3.2 метод прерываемого шума (interrupted noise method): Метод определения спада уровня звукового давления (далее - кривые спада) непосредственной записью спада уровня звукового давления после возбуждения помещения широкополосным или полосовым шумом.

[[1], 3.3]

3.3 метод интегрированной импульсной переходной характеристики (integrated impulse response method): Метод определения кривых спада путем интегрирования обращенной во времени возведенной в квадрат импульсной переходной характеристики.

[[1], 3.4]

3.4 импульсная переходная характеристика (impulse response): Изменение во времени звукового давления в некоторой точке помещения в результате излучения импульса Дирака в другой точке помещения.

[[1], 3.5]

Примечание - На практике невозможно создать и излучить настоящую дельта-функцию Дирака, однако в целях измерений кратковременные нестационарные звуки (например, звуки выстрелов) могут оказаться ее приемлемой аппроксимацией. Альтернативным методом измерения является применение сигнала типа периодической псевдослучайной последовательности максимальной длины (ПСПМД) или другого детерминированного сигнала с плоским спектром, как у синусоидального сигнала с линейно изменяющейся частотой и обратным преобразованием измеренного отклика в импульсную переходную характеристику.

3.5 время реверберации (reverberation time) T, с: Время, необходимое для спада средней по пространству плотности звуковой энергии в ограниченном объеме на 60 дБ от первоначального уровня после выключения источника звука.

Примечание - Время реверберации можно оценить на меньшем, чем 60 дБ, интервале с последующей экстраполяцией на весь интервал изменения кривой спада. При этом используют специальные обозначения. Так при определении времени реверберации по кривой спада на интервале от 5 до 25 дБ его обозначают . Если для определения времени реверберации используют интервал значений кривой спада от 5 до 35 дБ, то его обозначают .

3.6 степень заполненности помещения

3.6.1 помещение не заполнено (unoccupied state): Состояние помещения, подготовленного для выступления исполнителей в присутствии зрителей, но при отсутствии указанных лиц, а в случае концертных залов и оперных театров - желательно без стульев исполнителей, без музыкальных и ударных инструментов и аналогичного оборудования.

3.6.2 репетиционное заполнение (studio state): Состояние помещения (для воспроизведения речи или музыки) в присутствии исполнителей и технических специалистов в обычно необходимом количестве (например, во время репетиции или звукозаписи), но при отсутствии зрителей.

3.6.3 полное заполнение (occupied state): Состояние помещения зала или театра, когда занято от 80% до 100% зрительских мест.

Примечание - Время реверберации помещения зависит от числа присутствующих в нем зрителей, в силу чего приведенные выше определения степени заполненности необходимы при измерениях.

4 Условия измерений

4.1 Общие положения

Измерение времени реверберации может производиться при любой или всех степенях заполненности помещения. Если помещение оборудовано техническими средствами для изменения его акустических характеристик, то целесообразно провести измерения отдельно для каждого технического средства при его обычных настройках. Температура и относительная влажность воздуха в помещении должна измеряться с точностью и соответственно.

Для оценки результатов, полученных на основе времени реверберации, имеет значение точность описания степени заполненности помещения. Чрезмерное заполнение зала (например, при концертах с необычно большими оркестрами или в присутствии хора или стоящих зрителей) должно отмечаться в протоколе испытаний.

В театрах следует различать состояния "противопожарный занавес поднят" и "противопожарный занавес опущен", "оркестровая яма открыта" и "оркестровая яма закрыта", а также "оркестр размещен на сцене" при наличии или отсутствии концертных ограждений. Измерения целесообразно выполнить во всех указанных случаях. Если противопожарный занавес поднят, то следует описать декорации на сцене.

Если технические средства являются активными (т.е. электронными), то следует также измерить их влияние. Однако некоторые электронные системы улучшения времени реверберации создают нестационарные условия в помещении, поэтому не существует единственной импульсной переходной характеристики и следует соблюдать осторожность при применении синхронного усреднения в процессе измерений.

4.2 Средства измерений и испытательное оборудование

4.2.1 Источник звука

Источник звука должен быть максимально ненаправленным (см. таблицу 1). Он должен создавать уровень звукового давления, обеспечивающий получение кривой спада с минимально необходимым для исключения влияния фонового шума динамическим диапазоном. При измерении импульсной переходной характеристики с использованием псевдослучайных последовательностей необходимый уровень звукового давления может быть существенно меньше из-за возможности повышения отношения "сигнал/шум" за счет синхронного усреднения. При измерениях без применения метода синхронного усреднения (или других методов) для увеличения динамического диапазона кривой спада уровень звукового давления источника должен не менее чем на 45 дБ превышать фоновый шум в соответствующей полосе частот. Если определяют время реверберации , то достаточно обеспечить уровень звукового давления, на 35 дБ превышающий уровень фонового шума.

В таблице 1 приведены значения максимально допустимых отклонений от круговой направленности источника при скользящем усреднении значений в пределах дуг с углом в 30°. Если нет в распоряжении поворотного стола, то выполняют измерения через каждые 5° и усредняют результаты для каждых смежных 6 точек. Опорное значение должно быть определено путем энергетического усреднения измеренных значений в заданной плоскости измерений в пределах 360°. При этом расстояние между микрофоном и источником звука должно быть не менее 1,5 м.

Таблица 1 - Максимальное отклонение направленности источника звука при возбуждении в октавных полосах розового шума и измерениях в свободном звуковом поле

Частота, Гц	125	250	500	1000	2000	4000
Максимальное отклонение, дБ

4.2.2 Микрофоны, оборудование для регистрации и анализа

4.2.2.1 Общие положения

Для измерения звукового давления следует применять ненаправленный микрофон с одной из следующих возможностей его подключения:

- непосредственно к усилителю, набору фильтров и системе отображения кривых спада или к оборудованию для определения импульсной переходной характеристики;

- к устройству непрерывной регистрации сигнала для последующего анализа.

4.2.2.2 Микрофон и фильтры

Средство измерений должно удовлетворять требованиям для шумомера 1-го класса по МЭК 61672-1. Октавные или 1/3-октавные фильтры должны удовлетворять требованиям МЭК 61260. Микрофон должен иметь минимально возможные размеры и мембрану предпочтительно диаметром не более 13 мм. Допускаются микрофоны с диаметром до 26 мм, если они являются микрофонами давления или микрофонами свободного поля с корректорами диффузного поля, обеспечивающими плоскую частотную характеристику в диффузном звуковом поле.

4.2.2.3 Регистрирующее устройство

Если спад звука сначала записывают на магнитную ленту или на цифровой регистратор, то не следует использовать цепи автоматической регулировки усиления или другие устройства для динамической оптимизации отношения "сигнал/шум". Продолжительность записи каждого спада должна быть достаточно большой, чтобы зафиксировать уровень фонового шума, следующий за спадом звукового давления. Рекомендуемая продолжительность спада должна быть не менее ожидаемого времени реверберации, увеличенного на 5 с.

Характеристики регистрирующего устройства при заданной комбинации скорости записи и воспроизведения должны быть следующими:

a) частотная характеристика должна быть плоской в диапазоне измерений с максимальным отклонением не более дБ;

b) динамический диапазон должен соответствовать динамическому диапазону кривой спада. При измерении спадов методом прерывания шума регистратор должен обеспечить отношение "сигнал/шум" не менее 50 дБ в каждой частотной полосе;

c) отношение скорости воспроизведения к скорости записи должно быть в пределах 2% от , где n - целое число, включая нуль.

Примечание - Если при воспроизведении применяют транспонирование частоты, то соответствующая частота транспонирования будет равна целому числу стандартных 1/3-октавных частот или октавных частот, если n кратно трем.

При использовании магнитофона постоянная времени устройства для записи спада уровня звукового давления (см. 4.2.2.4) связана с эффективным временем реверберации Т, подлежащего воспроизведению сигнала, которое будет отличаться от времени реверберации реального помещения, если скорость воспроизведения не равна скорости записи.

Если спад был записан для воспроизведения через фильтры и интегрирующее устройство, то целесообразно во время воспроизведения откликов обратить их во времени [10].

4.2.2.4 Устройства записи спада уровня

В устройствах записи (и отображения и/или оценки) спада должны использоваться:

a) экспоненциальное усреднение с формированием на выходе непрерывной кривой;

b) экспоненциальное усреднение с формированием на выходе последовательности выборочных точек непрерывной кривой;

c) линейное усреднение с формированием на выходе последовательности линейно усредненных значений (в некоторых случаях с паузами между выполнением усреднения).

Время усреднения, т.е. постоянная времени экспоненциального усредняющего устройства (или эквивалентная ей величина), должно быть равно Т/30 или максимально близко к данному значению. Аналогично время усреднения линейного усредняющего устройства должно быть меньше Т/12, где T - подлежащее измерению время реверберации или, в соответствующем случае, эффективное время реверберации, как указано в предпоследнем абзаце 4.2.2.3.

В устройствах, где запись спада формируется последовательностью точек, интервал времени между точками записи должен быть не менее чем в 1,5 раза меньше постоянной времени устройства.

При визуальной оценке кривой спада выбирают такой масштаб времени при отображении кривой, чтобы ее наклон был близок к 45°.

Примечание 1 - Время усреднения экспоненциально усредняющего устройства равно 4,34 дБ [= 10lg(е)], разделенному на скорость спада отклика устройства в дБ/с.

Примечание 2 - Стандартные регистраторы уровня, в которых уровень звукового давления записывается в виде графической зависимости от времени, практически эквивалентны экспоненциально усредняющему устройству.

Примечание 3 - При использовании экспоненциально усредняющего устройства имеется некоторое преимущество, заключающееся в возможности установки времени усреднения много больше Т/30. При использовании линейно усредняющего устройства невозможно установить интервал между точками кривой спада значительно больше Т/12. В некоторых методах последовательных измерений целесообразно выбирать соответствующее время усреднения для каждой частотной полосы. В других методах это нецелесообразно и время усреднения или интервал времени для всех частотных полос выбирают превышающим наименьшее время реверберации в некоторой полосе.

4.2.2.5 Перегрузка

В любом режиме работы не следует допускать перегрузки средств измерений. При использовании импульсного источника звука для контроля перегрузки следует применять индикатор пикового уровня.

4.3 Точки измерения

Позиции источника звука должны выбираться там же, где обычно размещаются естественные источники в данном помещении. Следует использовать не менее двух позиций источника. Акустический центр источника должен быть расположен на высоте 1,5 м над полом.

Точки измерения должны выбираться там же, где обычно находятся слушатели. При измерении времени реверберации важно выбрать точки по всему пространству. Для акустических параметров, описанных в приложениях А и В, должна быть обеспечена также возможность изменения позиции микрофона в помещении. Точки измерения должны отстоять друг от друга на расстоянии не менее половины длины волны, т.е. на расстоянии около 2 м для обычного диапазона частот. Расстояние от точки измерения до ограждающих поверхностей, включая пол, должно быть не менее четверти длины волны (обычно 1 м). Пояснения приведены в А.4.

С целью ослабления влияния прямого излучения не следует располагать микрофон вблизи любого источника звука. В помещениях для прослушивания речи и музыки высота микрофона над полом должна быть 1,2 м, соответствуя высоте уха среднего слушателя, сидящего на типичном кресле.

Точки измерения следует выбирать так, чтобы предотвратить доминирующие воздействия, вызванные, например, отличиями времени реверберации в разных частях помещения. Очевидными примерами являются отличия времени реверберации для сидячих мест вблизи стен, нижних поверхностей балконов или несвязанных пространств (например, церковные трансепты и алтарные части относительно основного зала церкви). Для выявления указанных отличий требуется экспертиза равномерности распределения акустических свойств по различным зрительским местам, одинаковости связей отдельных частей объема и близости локальных неоднородностей.

Для определения адекватности средних пространственных величин при описании помещения с целью измерения времени реверберации может быть полезной оценка помещения по следующим критериям (которые во многих случаях требуют простой визуальной оценки):

a) равномерность распределения по помещению звукопоглощающих и звукорассеивающих материалов ограждающих поверхностей и подвесных элементов;

b) равносильность связи всех частей помещения друг с другом, достаточной чтобы усреднить результаты измерений по трем или четырем точкам измерений, размещенными на равномерной сетке над зрительскими местами.

При раздельной оценке потолка, боковых, передних или задних стен в соответствии с перечислением а) недолжно быть поверхностей, облицованных более чем на 50% площади, отличающихся по своим свойствам от остальных поверхностей. В этом случае распределение акустических свойств можно принять равномерным (для подобной оценки в некоторых пространствах полезно аппроксимировать геометрическую форму помещения в виде прямоугольного параллелепипеда).

При оценке в соответствии с перечислением b) объем помещения можно рассматривать как единое пространство, если нет частей пола, перекрываемых по линии прямой видимости другими частями помещения более чем на 10% от общего объема помещения.

Если указанные условия не выполнены, то вероятно, что для разных частей помещения времена реверберации не равны и должны исследоваться и измеряться отдельно.

5 Методика измерений

5.1 Общие положения

Настоящий стандарт устанавливает два метода измерения времени реверберации: метод прерываемого шума и метод интегрированной импульсной переходной характеристики. Оба метода обеспечивают получение одинаковых результатов. Частотный диапазон зависит от цели измерений. Если не указаны конкретные частотные полосы, то для ориентировочного метода диапазон измерений должен быть не уже диапазона от 250 до 2000 Гц. Для технического и точного методов диапазон измерений должен быть не уже диапазона от 125 до 4000 Гц для октавных полос или не уже диапазона от 100 до 5000 Гц для 1/3-октавных полос.

5.2 Метод прерываемого шума

5.2.1 Возбуждение помещения

Источником звука должен быть громкоговоритель, на который следует подавать широкополосный или псевдослучайный сигнал. При использовании псевдослучайного шума он должен прерываться в случайные моменты времени, но последовательности значений шумового сигнала не должны повторяться. Источник должен создать уровень звукового давления, достаточный для превышения начального уровня кривой спада над фоновым шумом на 35 дБ в соответствующем диапазоне частот. Если измеряют , то указанное превышение должно быть не менее 45 дБ.

При измерениях в октавных полосах ширина спектра сигнала должна превышать одну октаву. Аналогично при измерениях в 1/3-октавных полосах ширина спектра сигнала должна превышать 1/3 часть октавы. Спектр должен быть достаточно плоским в пределах каждой октавной полосы. Альтернативно может быть сформирован широкополосный шумовой сигнал для создания спектра розового стационарного шума в диапазоне от 88 до 5657 Гц, соответствующего реверберационному звуковому полю в помещении. Такой спектр перекрывает частотный диапазон, определяемый совокупностью 1/3-октавных полос со среднегеометрическими частотами от 100 до 5000 Гц или октавных полос от 125 до 4000 Гц.

Для технического и точного методов продолжительность возбуждения помещения должна быть достаточной для установления в нем стационарного звукового поля перед выключением источника. Следовательно, шум должен излучаться в течение нескольких секунд, но не менее половины времени реверберации.

При ориентировочном методе в качестве альтернативы прерываемому шуму может применяться кратковременное возбуждение или импульсный сигнал. Однако в данном случае неопределенность измерений будет меньше рассчитанной по 7.1.

5.2.2 Усреднение результатов измерений

Используемое при измерениях число точек измерений должно определяться необходимой точностью (см. приложение А). Однако из-за случайности, присущей сигналу источника, чтобы достичь приемлемой точности измерений, необходимо усреднить ряд результатов измерений в каждой точке измерения (см. 7.1). Усреднение в каждой точке измерения может быть выполнено двумя различными способами:

- определением времени реверберации для каждой из всех кривых спада и расчетом их среднего значения;

- усреднением совокупности возведенных в квадрат спадов звукового давления с последующим определением времени реверберации результирующей кривой спада.

Кривые спада накладывают, совмещая их начальные значения. Для каждого отсчета времени суммируют значения квадрата звукового давления кривых спада и последовательность полученных сумм используют в качестве общей кривой спада, по которой определяют время реверберации Т. Данный метод усреднения является рекомендуемым.

5.3 Метод интегрированной импульсной переходной характеристики

5.3.1 Общие положения

Импульсная переходная характеристика между позициями источника звука и микрофона в помещении является строго определенной величиной и может быть измерена различными способами (например, с использованием в качестве сигнала возбуждения пистолетного выстрела, импульсов искрового разряда, кратковременных импульсов с шумовым заполнением, сигналов с линейной частотной модуляцией или псевдослучайных последовательностей максимальной длины). Настоящий стандарт не исключает другие возможные методы измерения импульсной переходной характеристики.

5.3.2 Возбуждение помещения

Импульсная переходная характеристика может быть непосредственно измерена с помощью выстрела из пистолета или другого импульсного источника, не реверберирующего с самим собой (т.е. при отсутствии одновременного приема прямого и отраженного звука в точке измерения) при условии, что ширина его спектра достаточна для выполнения требований 5.2.1. Импульсный источник должен создавать пиковый уровень звукового давления, при котором начальный уровень кривой спада будет не менее чем на 35 дБ превышать уровень фонового шума в соответствующей полосе частот. При измерении данное превышение должно быть не менее 45 дБ.

С целью повышения отношения "сигнал/шум" могут быть применены специальные сигналы, позволяющие получить импульсную переходную характеристику путем специальной обработки зарегистрированного сигнала микрофона (см. [3]). При этом могут использоваться линейно модулированный синусоидальный сигнал или псевдослучайный шум (например, ПМД), если спектральные характеристики и характеристики направленности источника удовлетворяют необходимым требованиям. Вследствие повышенного отношения "сигнал/шум", требования к динамическим характеристикам источника могут быть снижены по сравнению с аналогичными требованиями к источникам, рассмотренным в предыдущем подразделе. При использовании усреднения по времени следует убедиться, что процесс усреднения не искажает измеряемой импульсной переходной характеристики. Применение данного метода измерений обычно связано с использованием частотной фильтрации в процессе анализа сигнала. При этом важно, чтобы спектр сигнала возбуждения перекрывал диапазон частот измерений.

5.3.3 Интегрирование импульсной переходной характеристики

В каждой октавной полосе кривую спада получают путем интегрирования квадрата обращенной во времени импульсной переходной характеристики. В идеальном случае отсутствия фонового шума интегрирование следовало бы начинать с конца импульсной переходной характеристики в направлении ее начала. Таким образом, спад как функцию времени рассчитывают по формуле

, (1)

где p(t) - звуковое давление импульсной переходной характеристики как функция времени;

E(t) - энергия спада как функция времени;

t - время.

Интеграл в обращенном времени часто представляют в виде двух интегралов

. (2)

Для минимизации влияния фонового шума на последнюю часть импульсной переходной характеристики можно применять следующую процедуру.

Если уровень фонового шума известен, то начальную точку интегрирования определяют как точку пересечения горизонтальной линии, аппроксимирующей уровень фонового шума, и наклонной прямой, аппроксимирующей квадрат импульсной переходной характеристики, отображаемой в логарифмическом масштабе, и рассчитывают кривую спада по формуле

, (3)

где и С - дополнительная поправка к интегрированному квадрату импульсной переходной характеристики от до бесконечности.

Наиболее приемлемый результат получают при поправке С, рассчитанной в предположении экспоненциального спада энергии с той же скоростью, что и квадрат импульсной переходной характеристики на интервале от до , где - момент времени, соответствующий уровню, превышающему на 10 дБ уровень при .

Если принять С равным 0, то ограниченность начального предела интегрирования приводит к систематической ошибке, уменьшающей оценку времени реверберации. Максимальная ошибка 5% имеет место при уровне фонового шума ниже максимума импульсной переходной характеристики по меньшей мере на интервал оценки, увеличенный на 15 дБ. Например, при определении времени реверберации уровень фонового шума должен быть не менее чем на 45 дБ ниже максимума импульсной переходной характеристики.

6 Оценивание времени реверберации по кривым спада

При определении времени реверберации интервал оценивания заключен между значениями 5 и 35 дБ от начального уровня кривых спада. Для метода интегрированной импульсной переходной характеристики начальный уровень интервала оценивания равен уровню интегрированной импульсной переходной характеристики. На интервале оценивания следует рассчитать линию наименьшего квадратичного отклонения от кривой спада или, в случае оценивания по графику кривой спада, следует вручную провести аппроксимирующую прямую линию, наиболее близкую к кривой спада. Могут быть применены другие способы оценивания времени реверберации, обеспечивающие приемлемую аппроксимацию. Наклон аппроксимирующей прямой линии есть скорость спада d, дБ/с, по которой время реверберации рассчитывают по формуле . Время реверберации оценивают на интервале оценивания, заключенном между значениями 5 и 25 дБ кривой спада.

Если для определения времени реверберации используют кривые спада, полученные на самописце уровня, то для расчета линии регрессии может быть использована построенная визуально наилучшая аппроксимирующая прямая линия, но такой способ не так надежен, как регрессионный анализ.

Для надежной оценки времени реверберации кривые спада должны приближаться по форме к прямой линии. Если кривые волнистые или изогнутые, то это указывает на наложение мод, имеющих разное время реверберации. В этом случае оценка времени реверберации не может быть получена.

7 Неопределенность измерения

7.1 Метод прерываемого шума

Из-за случайного характера сигнала возбуждения неопределенность измерения метода прерываемого шума сильно зависит от числа выполняемых усреднений. Средние по ансамблю или по отдельным временам реверберации значения одинаково зависят от числа усреднений. Соответствующие стандартные отклонения или могут быть рассчитаны по формулам:

, (4)

, (5)

где В - ширина полосы фильтра, Гц;

n - число кривых спада, измеренных в каждой измерительной конфигурации (сочетание положения источника звука и микрофона);

N - число независимых конфигураций;

- время реверберации, с, на интервале оценивания 20 дБ;

- время реверберации, с, на интервале оценивания 30 дБ.

Формулы (4) и (5) получены в [21] и [22] при определенных предположениях о характеристиках усредняющего устройства.

Для октавного фильтра , для 1/3-октавного фильтра , где - среднегеометрическая частота фильтра. При одинаковом числе конфигураций измерения в октавных полосах обеспечивают более точные результаты по сравнению с 1/3-октавными полосами.

7.2 Метод интегрированной импульсной переходной характеристики

Теоретически интегрированная импульсная переходная характеристика соответствует усреднению бесконечного числа кривых спада от прерываемых импульсных возбуждений [11]. Для практической оценки неопределенности измерения при использовании метода импульсной переходной характеристики можно считать, что она имеет такую же величину, как и для метода прерываемого шума при усреднениях в каждой измерительной конфигурации. Однако для повышения статистической точности измерений не требуется дополнительного усреднения в каждой измерительной конфигурации.

7.3 Ограничения, обусловленные фильтром и детектором

При малых значениях времени реверберации кривая спада может искажаться фильтром и детектором. Используя последовательный регрессионный анализ, нижние пределы надежности результатов можно оценить по формулам:

, (6)

, (7)

где В - ширина полосы фильтра, Гц;

Т - измеренное время реверберации, с;

- постоянная времени усредняющего детектора, с.

8 Пространственное усреднение

Результаты измерений, полученные для некоторой области расположения источника звука и микрофона, могут быть объединены как для определенных частей помещения, так и помещения в целом для получения пространственно усредненных величин. Такое пространственное усреднение должно выполняться арифметическим усреднением времен реверберации. Пространственное среднее получают как среднее времен реверберации для всех независимых сочетаний положений источника и микрофона. Для оценки точности времени реверберации и его пространственного изменения может быть оценено стандартное отклонение (см. также А.4).

9 Представление результатов

9.1 Таблицы и графики

Полученные оценки времени реверберации должны быть представлены как в виде таблиц, так и в виде графиков в зависимости от частоты измерений.

Точки на графиках должны быть соединены отрезками прямых линий. По абсциссе следует отображать частоту в логарифмическом масштабе 1,5 см/октава, по ординате - время в линейном масштабе 2,5 см/с или в логарифмическом масштабе 10 см/декада. По оси частот следует отметить среднегеометрические частоты октавных полос в соответствии с МЭК 61260.

График среднего времени реверберации может быть рассчитан путем усреднения значений в октавных полосах от 500 до 1000 Гц. Аналогично поступают при расчете . Альтернативно рассчитывают среднее по шести 1/3-октавным полосам в диапазоне от 400 до 1250 Гц.

9.2 Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующую информацию:

a) ссылку на настоящий стандарт;

b) наименование и место расположения испытуемого помещения;

c) эскиз плана помещения с указанием масштаба;

d) объем помещения (если оно не имеет сложных ограждающих поверхностей) с пояснением способа определения объема;

e) для речевых и музыкальных залов - число и тип сидячих мест, например, имеют ли они обивку, ее толщину и вид (при наличии такой информации), тип обивочного материала (пористый или без пор), сиденья подняты или опущены и какая часть сидений облицована;

f) описание формы и материала стен и потолка;

g) степень заполненности помещения во время измерений или число зрителей;

h) сведения о дополнительном оборудовании, например о шторах, оборудовании для озвучивания и звукоусиления, электронных системах улучшения реверберации и т.п.;

i) для театров - подняты или опущены противопожарные или декоративные занавесы;

j) описание при необходимости декораций на сцене, в том числе концертных ограждений (при их наличии);

k) температура и относительная влажность в помещении во время измерений;

I) средства измерений, звукоусиливающее и вспомогательное оборудование, источник звука и микрофоны, используемые магнитофоны (самописцы);

m) описание используемого звукового сигнала;

n) выбранное рабочее пространство (зона озвучивания), включая описание мест расположения источника и микрофона с их указанием на плане, высота расположения источника и микрофонов;

о) дата измерений и наименование испытательной организации.

______________________________

* Более подходящим представляется термин "акустическая атмосфера".

Библиография

[1]	ISO 354:2003, Acoustics - Measurement of sound absorption in a reverberation room*
[2]	ISO 3741, Acoustics - Determination of sound power levels of noise sources using sound pressure - Precision methods for reverberation rooms**
[3]	ISO 18233, Acoustics - Application of new measurement methods in building and room acoustics***
[4]	IEC 60268-1, Sound system equipment - Part 1: General
[5]	IEC 60268-16, Sound system equipment - Part 16: Objective rating of speech intelligibility by speech transmission index
[6]	ITU Recommendation P.58:1994, Head and torso simulator for telephonometry
[7]	Barron, M. Impulse Response Testing Techniques for Auditoria, App. Acoust., Vol. 17, 1984, p. 165
[8]	Keet, W. de V. The Influence of Early Lateral Reflections on Spatial Impression, 6th International Congress on Acoustics, Tokyo, 1968
[9]	Kleiner, M.A. New Way of Measuring Lateral Energy Fractions, App. Acoust., Vol. 27, 1989, p. 321
[10]	Rasmussen, В., Rindel, J.H. and Henriksen, H. Design and Measurement of Short Reverberation Times at Low Frequencies in Talks Studios, J. Audio Eng. Soc., Vol. 39, 1991, p. 47
[11]	Schroeder, M.R. New Method of Measuring Reverberation Time, J. Acoust. Soc. Am., Vol. 37, 1965, p. 409
[12]	Schroeder, M.R., Gottlob, D. and Siebrasse, D.F. Comparative Study of European Concert Halls: Correlation of Subjective Preference with Geometric and Acoustic Parameters, J. Acoust. Soc. Am., Vol. 56, 1974, p. 1195
[13]	, M. and Bietz, H. Comparison of Methods for Measuring Reverberation Time, Acustica, Vol. 80, 1994, p. 205
[14]	Kuttruff, H. Room Acoustics, 3rd edition, Elsevier Applied Science Publishers, London and New York, 1991, chapter VIII
[15]	Tachibana, H. et. al. Definition and Measurement of Sound Energy Level of a Transient Sound Source, J. Acoust. Soc. Jpn (E), Vol. 8 No. 6, 1987, p. 235
[16]	Koyasu, M. et. al. Measurement of Equivalent Sound Absorption Area by Stationary and Impulsive Reference Sound Sources, Proc. of Inter-Noise 94, 1994, p. 1501
[17]	Bradley, J.S. and Soulodre, G.A. Objective measures of listener envelopment. J. Acoust. Soc. Am., Vol. 98, 1995, p. 2590
[18]	Barron, M. Using the standard on objective measures for concert auditoria, ISO 3382, to give reliable results. Acoustical Science and Technology, Vol. 26, 2005, p. 162-169
[19]	Gade, A.C. Practical Aspects of Room Acoustical Measurements on Orchestra Platforms. Proc. of 14th ICA, Beijing, 1992, Paper F3-5
[20]	Bartel, T.W. and Yaniv, S.L. Curvature of sound decays in partially reverberant rooms. J. Acoust. Soc. Am., Vol. 72, 1982, p. 1838-1844 ISO 3382-1:2009(E) 26 ISO 2009 - All rights reserved
[21]	Davy, J.L., Dunn, I.P., Dubout, P. The variance of decay rates in reverberation rooms. Acustica 1979, 43, pp. 12-25
[22]	Davy, J.L. The variance of impulse decays. Acustica 1980, 44, pp. 51-56

______________________________

* В Российской Федерации действует ГОСТ 31704-2011 "Материалы звукопоглощающие. Методы измерения звукопоглощения в реверберационной камере" модифицированный по отношению к ЕН ИСО 354-2003.

** Последняя редакция данного стандарта ISO 3741:2010 "Acoustics - Determination of sound power levels and sound energy levels of noise sources using sound pressure - Precision methods for reverberation test rooms".

*** В Российской Федерации действует ГОСТ Р 54579-2011 "Акустика. Применение новых методов измерений в акустике зданий и помещений", модифицированный по отношению к ISO 18233.