梳状滤波在声学失真中的作用-成都酒店隔音设计

2021-10-14 13:48:00 http://www.bochuangsj.com/news698435.html

梳状滤波在声学失真中的作用

目前音频系统中,其硬件部分都有着较好的质量,但是从扬声器到耳朵之间的部分改进较小。即使声音到达我们的耳朵,仍旧有很多心理声学的因素,对我们的声音感知起到了决定性作用。许多心理声学的研究仍在进行,它探究了我们是如何感知声音的。在硬件和声音感知之间,仍旧有其他可以产生失真的声音传播路径。本文我们致力于对声学失真问题的探讨。

声学失真的来源不幸的是,在介质中的声学失真我们是非常容易听到的。听音者的听觉能力、扬声器和功放的失真都起到了很大作用,不过我们在这里所进行的讨论,主要集中在房间的声学失真部分。在室内声学当中声学失真四个重要来源,分别是房间模式(房间的共振模式)、扬声器边界干涉响应、梳状滤波、扩散。本文着重探讨梳状滤波在声学失真中的影响。

梳状滤波是由房间反射产生的。它是由直达声和反射声的相互干涉产生的相消干涉和相长干涉。在听音室中,我们主要关心的是直达声与第一阶(单一边界反射声的干涉作用。由于听众与声源之间的反射路径长直达声路径,故产生了间廷时。

当直达声与反射声的叠加.我们会到梳状滤波的波谷和波峰。反射声在各个频率对直达声产生不同程度的加强与抵消,这取决于听音位置处直达声与发射声之间的路程差。直达声与发射声之间延时1ms的梳状滤波效应,如图1所示:

1:相对直达声衰减3dB6dB12dB,且延时为1ms的反射声,与直达声的梳状滤波

它展示了四种不同情况。0db曲线表的是反射声与直达声相同声压级的情况。剩下三条曲线分别显示了反射声被衰减3db6db12db的情况。如图2所示:

2:对于一个相对直达声有1ms延时的反射声,所产生梳状滤波相消干涉的零点频率。相长干涉峰值发生的两个相邻零点频率的中间位置

5个干涉波谷的位置被表示成总延时之间的函数。一个延时1ms304.7mm)的声音,在500Hz处产生第一个波谷与下一个波谷的间隔为1000Hz。相长干涉峰值位于两个连续波谷的中间位置。反射声与直达声的声压相等时,理论上波谷是趋于无穷的。

个波谷位是声速除以总路程差2倍。两个连续波谷之间的间隔是其频率2倍。梳状滤波是由一系列有着1ms间隔的等距反射声(颤动回声)所产生的,如图3所示。注意它的峰值比单个反射更尖锐。

3:由等距间隔1ms颤动回声所产生的梳状滤波效应

4和图5所示为反射所产生的梳状滤波。图4展示了两只右侧扬声器的时间和频率响应。上面的曲线展示了到达时间,下面的曲线展示了扬声器在自由声场的频率响应。

5:来自扬声器直达声的时间和频率响应

5展示了右侧扬声器在旁边增加侧墙之后的反射作用。上面的曲线展示了直达声和反射声到达时间,下面的曲线展示了单一反射所带来的梳状滤波作用。如果扬声器有着类似下面的频响曲线,那么大多数听众会难以接受。但是在目前许多房间的设计中,任然没有进行反射声控制。