什么是RT60混响时间？

RT60混响时间是主要的房间声学参数。根据ISO 3382标准，它是指房间内声源停止发声后，声能衰减60分贝所需的时间。RT60值的范围可以从几分之一秒到几秒不等，取决于房间的大小和建造材料的特性。

根据Thomas D. Rossing所著的《斯普林格声学手册》，"混响感可能是所有主观房间声学特性中最广为人知的一个。当房间混响过多时，语音清晰度会下降，因为重要的细节（辅音）会被更响、持续更久的语音声（元音）所掩盖。然而，对于许多音乐形式，混响感可以通过将相邻音符融合在一起、混合合奏中不同乐器/人声的声音，为声音增添一种吸引人的丰满度。混响时间T是衡量这一品质的传统客观指标，由W.C. Sabine在100年前发明。"

RT60用于什么？

混响时间用于确定房间所需的声学特性。 房间内的混响时间RT60由反射面的吸声特性以及它们之间的距离决定。进行此项测量的目的是为了获得对建筑物内房间声学品质的客观、量化评估。在空房间里，声波从墙壁、天花板和地板反射，这些反射会随时间累积。这种声音的累积被称为混响，这在具有坚硬表面的大房间里可能是一个主要问题。

在设计房间以实现最佳声学效果时，确保混响时间适合房间的预期用途非常重要。如果混响时间过长，语音将变得不清晰，音乐听起来浑浊。另一方面，如果混响时间过短，房间会听起来生硬、缺乏氛围。通过仔细考虑房间所用材料的吸声特性，可以为任何特定应用实现理想的混响时间。

根据房间的用途，需要更多直达声和更少的间接（反射）声。 例如，混响时间过长，语音会变得难以理解，背景噪声水平增加；而混响时间过短，背景噪声会降低，但语音会听起来沉闷。

RT60混响时间示例：

测量混响时间的变化

混响时间可用于计算为实现期望的房间声学效果所需的吸声材料量。采用此方法时，首先测量房间内没有吸声材料时的RT60，然后测量放入吸声材料后的RT60。

混响时间公式

房间的体积和总吸声量会影响混响时间。 总吸声量是通过对房间内所有表面的吸声量求和得到的，即墙壁、天花板、地板和所有家具。每个表面的吸声量是该表面的面积与其吸声系数的乘积。吸声系数取决于材料、频率以及声能入射的角度。

RT60 示例

第一张图显示了单一频率下的RT60混响时间：

• 标记t1表示声源关闭的时刻
• 声压级从标记t1指示的时刻开始衰减，直到标记t2指示的时刻

底部的图表展示了衰减曲线：

• 当声压级L1和L2之间的差值为60分贝时，RT60混响时间值等于t2 – t1

什么是衰减曲线？

根据ISO 3382-1，衰减曲线是房间内声压级在声源停止后随时间衰减的图形表示。可以在连续声源实际切断后测量这种衰减，或者通过房间的逆向时间积分平方脉冲响应推导得出。

不推荐使用非连续激发房间后直接获得的衰减（例如，通过电平记录仪记录枪声）来精确评估混响时间。 此方法仅应用于勘查目的。房间内脉冲响应的衰减通常不是简单的指数衰减，因此其斜率与积分脉冲响应的斜率不同。

RT60混响时间测量示意图

 

根据ISO 3382-1进行房间声学参数测量

ISO 3382-1描述了从脉冲响应和中断噪声中获取混响时间的方法。它描述了测量程序、所需信息、数据评估方法以及测试报告的呈现方式。

RT60-中断噪声法（衰减法）

RT60中断噪声法 通过直接记录房间在被宽带或带限噪声激发后声压级的衰减来获取衰减曲线。

标记t_on 和 t_off 之间的时间显示了全向声源发出声功率、1级声级计测量实际声压级的时段。标记t_trig 和 t_e 之间的时间是声级计进行实际衰减时间测量的时段。

RT60衰减测量法需要一个能发射适当频段粉红噪声的全向声源。

中断噪声法测量示意图

 

RT60 积分脉冲响应法（脉冲法）

RT60积分噪声法通过对平方脉冲响应进行逆向时间积分来获取衰减曲线。这种RT60测量方法需要一个脉冲声源，如手枪、爆竹或其他能发出极高声压级脉冲信号的声源。

标记t_s 和 t_trig 之间的时间显示了1级声级计等待触发条件满足的时段。标记t_trig 和 t_e 之间的时间是声级计进行实际衰减时间测量的时段。

这种测量声衰减的方法最初由 M. R. Schroeder 在两篇历史性文章中引入：测量混响时间的新方法，美国声学学会学报，1965。美国声学学会学报，Vol. 66(2), 1979，测量无脉冲声衰减的集成脉冲方法。

脉冲法测量示意图

 

测量RT60混响时间使用什么仪器？

根据ISO 12683，测量混响时间RT60需要一台符合IEC 61672标准的1级声级计，符合IEC 61260标准的倍频程滤波器，以及一个符合ISO 3382标准的声源。

RT60测量使用什么声源？

声源是一个全向扬声器 ，能够产生足够的声压级，以提供具有所需最小动态范围且不受背景噪声污染的衰减曲线。至少应使用两个声源位置。声源声学中心的高度应在地板以上1.5米。

RT60测量使用什么信号？

对于RT60测量，宽带噪声频谱可以进行调整，以在封闭空间中从88 Hz到5657 Hz范围内提供粉红噪声频谱的稳态混响声。因此，频率范围覆盖了从100 Hz到5 kHz的1/3倍频程频带或从125 Hz到4 kHz的倍频程频带。

如果只测量 T20，则只需在每个频段产生比背景噪声水平至少高35分贝的声级。如果要测量T30，则需要在每个频段产生比背景噪声水平至少高45分贝的声级。

RT60测量设备示例

 

EDT、RT20和RT30是什么？

EDT（早期衰减时间）

标记t₁ 和 t₃指出了EDT衰减曲线区域。需要检查选定的衰减曲线区域是否具有足够的动态范围用于EDT计算：

L₁ – L₂ >= 10 dB

L₂ – L₃ >= 噪声余量

ISO-3382标准建议将噪声余量设置为10分贝。

对于脉冲法，t₁ （声压级为L₁）和 t₂ （声压级为L₂）点之间的声压级值通过线性回归用直线（y = a · x + b）进行拟合。在拟合前，使用斜率系数'a'根据以下公式计算EDT值：

EDT = – 60.0 / a

对于衰减法，EDT值根据以下公式计算：

EDT= 6 · (t₂ – t₁)

EDT测量示意图

 

RT20（使用20分贝动态范围计算的混响时间）

标记t₁ 和 t₄指出了RT20衰减曲线区域。需要检查选定的衰减曲线区域是否具有足够的动态范围用于RT20计算：

L₁ – L₄ > 5 dB + 20 dB + 噪声余量

ISO-3382标准建议将噪声余量设置为10分贝。

对于脉冲法，t₂ 和 t₃ 点之间的声压级值通过线性回归用直线（y = a · x + b）进行拟合。使用斜率系数'a'根据以下公式计算RT20值：

RT 20 = – 60.0 / a

对于衰减法，RT20值根据以下公式计算：

RT 20 = 3 · (t₃ – t₂)

RT20测量示意图

 

RT30（使用30分贝动态范围计算的混响时间）

标记t₁ 和 t₄指出了RT30衰减曲线区域。需要检查选定的衰减曲线区域是否具有足够的动态范围用于RT30计算：

L₁ – L₄ > 5 + 30 dB + 噪声余量

ISO-3382标准建议将噪声余量设置为10分贝。

对于脉冲法，t₂ 和 t₃ 点之间的声压级值通过线性回归用直线（y = a · x + b）进行拟合。使用斜率系数'a'根据以下公式计算RT30值：

RT 30 = – 60.0 / a

对于衰减法，RT30值根据以下公式计算：

RT 30 = 2· (t₃ – t₂)

RT30测量示意图

 

如何测量RT60混响时间？

根据ISO 12683-1，RT60是指房间内声源停止发声后，声压衰减60分贝所需的时间（秒）。这句话中的关键词解释了测量混响时间需要使用声级计和声源。

声源位置应位于房间内自然声源通常所在的位置。至少应使用两个声源位置。声源声学中心的高度应在地板以上1.5米。

根据ISO规程，传声器位置应位于听众通常会坐的位置的代表点。对于混响时间测量，测量位置必须对整个空间进行采样。传声器位置之间的距离应至少为半个波长，对于通常的频率范围，大约为2米。 任何传声器位置与最近反射面（包括地板）之间的距离必须至少为四分之一波长，或大约一米。

对于混响时间测量，评估边界表面材料以及任何悬挂元素的吸声系数和扩散特性可能是有用的。

60分贝的差异是否实际可行？

当难以获得60分贝的动态范围条件时，混响时间（RT60）使用衰减曲线的斜率系数来获取。用于计算斜率系数的定义类型（EDT、RT20、RT30）取决于背景噪声水平与声源水平之间的差异。 如果水平差大于45分贝，则可以使用EDT、RT20和RT30三种定义来计算RT60参数。

驻波法

驻波法 使用扬声器在装有测试材料的管中产生驻波。通过使用沿管轴移动的传声器测量最大和最小声压之间的差异，可以确定吸声系数。驻波法需要小样本材料，但结果可重复性好。

当系统存在声能、在边界表面发生反射，并且相应的声程等于半波长（半波长必须与边界表面之间的距离相匹配）时，就会形成驻波。

RT60频段

ISO 3382的这一部分描述了两种测量混响时间的方法：中断噪声法和积分脉冲响应法。两种方法具有相同的期望值。频率范围取决于测量的目的。在没有特定频段要求的情况下：

• 勘查（脉冲）法的频率范围应至少覆盖250 Hz至2000 Hz。
• 精密法要求在1/1倍频程测量RT60时，频率范围为125 Hz至4000 Hz。
• 在1/3倍频程测量RT60时，需要100 Hz至5000 Hz的范围。

声学测量现场

 

积分脉冲响应法的使用

从房间内一个声源位置到一个接收器位置的脉冲响应是一个定义明确的量，可以通过多种方式测量（例如，使用手枪射击、火花间隙脉冲、噪声猝发、线性调频脉冲或最大长度序列信号）。

脉冲声源应能产生足够的峰值声压级，以确保衰减曲线在相应频段内至少从高于背景噪声35分贝处开始。如果要测量T30，则需要产生比背景噪声水平至少高45分贝的声级。

可以使用特殊的声信号，这些信号只有在记录的传声器信号经过特殊处理后才能得到脉冲响应（见ISO 18233）。这可以提供改进的信噪比。如果满足声源频谱和方向特性的要求，可以使用正弦扫频或伪随机噪声（例如最大长度序列）。

RT60结果

每个测量频率的评估混响时间应以图表形式绘制并在表格中列出。 频率轴上应标出根据IEC 61260的倍频程频带标称中心频率。单值混响时间T30mid可以通过对500 Hz和1000 Hz倍频程频带的T30取平均来计算；T20mid也可以使用。或者，取400 Hz到1250 Hz六个1/3倍频程频带的平均值。

声学测量报告示例

 

RT60报告

测试报告应 包含以下信息：

• 一份声明，说明测量符合ISO 3382的本部分；
• 被测房间的名称和位置；
• 带有比例指示的房间草图平面图；
• 房间体积——如果房间不是完全封闭的，应说明其不完全封闭的方式；
• 对于语音和音乐厅，座椅的数量和类型，例如是否有软垫、是否放下，如果信息可用，软垫的厚度和种类、覆盖材料类型（多孔或非多孔、升起或放下的座椅）以及座椅的哪些部位被覆盖；
• 墙壁和天花板的形状和材料的描述；
• 测量时的占用状态以及占用者人数；
• 任何可变设备的状态，例如窗帘、扩声系统、电子混响增强系统等；
• 剧院中防火幕或装饰幕是升起还是降下；
• 舞台布置的描述，如适用，包括任何音乐厅围护结构；
• 测量时的室内温度和相对湿度；
• 测量设备、所用声源、所用传声器的描述，以及是否使用了磁带录音机；
• 所用声音信号的描述；
• 声源和传声器位置的详细信息，最好在平面图上标出，以及声源和传声器的高度；
• 测量日期和测量机构的名称。

声学测量移动应用界面