基于声场可听化模拟的建筑隔声评价研究

Sound insulation is a main approach to reduce noise, improve speech privacy and indoor acoustic environment. Subjective perception of sound insulation is affected by noise specifics, objective sound insulation, indoor environment and positions in receiving space. Therefore, the qualities based on the sound level and spectrum of steady state noise lack of abilities to describe the subject perception of time varying noise in real environment. This research is intending to develop an auralisation system by simulating sound propagation models through sound insulation element and in rooms, establish whole information of sound field and realize subjective assessment. Subjective tests are to be implemented to investigate the psychoacoustic specifics of sound insulation and relationships of subjective sound insulation with temporal and spectral specifics, indoor environment. Finally, a model base on psychoacoustic qualities is to be developed and a new sound insulation rating method and descriptors are to be achieved. This research is about principles of noise effect. Hence it ‘s valuable on investigation of subjective perception due to noise reduction. The findings of the research can be used in sound insulation design, evaluation and prediction, and improve indoor sound environment.

建筑隔声是降低噪声、提高语言私密度和改善室内声环境质量的重要途径。建筑中主观感知的隔声量受噪声特性、客观隔声量、室内环境和空间位置的影响。基于稳态噪声强度和频谱的隔声评价量不能完整反映实际环境中时变噪声的主观隔声量。本项目通过对噪声的隔声过程、室内传播模式的模拟，建立声场可听化模拟系统，获取声场的完整信息，实现真实环境中的噪声主观感知。通过主观评价实验，探索隔声过程的心理声学特征，研究主观隔声量与噪声时频特性、室内环境的关系。 最终建立基于心理声学参量的隔声评价模型，形成建筑隔声评价的新方法和指标。本项目是噪声感知效应的基础性研究，对揭示由噪声衰减产生的主观感知变化的机理具有显著学术价值，研究成果可应用于建筑中隔声的设计、评价、预测，提高建筑声环境质量。

建筑隔声评价是通过客观参量对建筑构件和房间的主观隔声量进行判断、预测的过程，其结果与噪声类型、隔声特性和声场条件有关。标准隔声评价参量，如:计权隔声量Rw及其频谱修参量，与主观隔声量的相关性较差，不能准确表示隔声后噪声的烦恼度、响度和语言清晰度随隔声量的变化。本课题针对表征隔声后噪声的烦恼度、语言清晰度，有效预测主观隔声量的建筑隔声评价方法展开了系统研究。首先建立了基于声辐射度法的房间隔声可听化模拟系统，通过模拟声波在隔声房间之间的传播模式和产生的声场，将获得的双耳脉冲响应与隔声后的声信号进行卷积，实现隔声过程的可听化。该系统不仅可模拟房间隔声的客观评价参量，还可通过隔声模拟信号的重放，实现在真实声环境中的沉浸式隔声评价。本课题针对音乐、语言和交通噪声进行了基于烦恼度的主观隔声评价实验研究，并与隔声评价客观参量进行了相关分析。根据实验结果，结合噪声的频谱特性提出了隔声参量的新频谱修正量Copt。该频谱修正量结合计权隔声量Rw构成不同类型噪声的隔声评价新参量。这些新参量与主观隔声量具有高度相关性，可用于噪声烦恼度的隔声预测和评判。以语言清晰度为主观隔声评价量时，各频带隔声量对于语言清晰度具有不同的权重，根据汉语语谱和信噪比提出了语言隔声评价参量RAI，建立了语言隔声的清晰评价模型。隔声评价实验的结果表明，该评价参量与音节清晰度具有较高的相关性，通过评价模型可对语言清晰度隔声进行准确预测。本课题研究了以噪声烦恼度和语言清晰为主观隔声指标的主观隔声机理及其影响因子，研究结果可用于改进建筑隔声评价体系，为制定建筑隔声标准和隔声设计提供理论依据。