界面声散射定量测试及其对室内音质的影响研究

界面声散射是影响厅堂音质的重要因素之一，界面散射性能的表达和精确测定也是影响厅堂音质计算机仿真计算结果精度的重要方面。本项目首先在足尺和缩尺混响室内建立界面声散射系数测试系统，制备足尺和缩尺典型扩散构件，初步建立典型扩散构件的声散射系数资料库。将测试结果应用于室内声场三维计算机仿真计算，对声扩散现象作较精确的描述，在声场脉冲响应的计算中考虑建筑界面的散射频率特性；应用可听化技术，并通过心理声学实验，探讨界面声散射与室内声场客观参数及主观听音感受的影响。本项目是对界面声散射方面的系统研究，研究成果对于提高室内声场计算机仿真和缩尺模型试验精度具有重要作用，为我国声散射系数测试标准的建立和声散射系数测试工作的开展提供可借鉴的经验，并可应用于指导厅堂音质设计。

本项目首先在足尺混响室内建立了界面随机入射声散射系数测试系统，探讨了试件形状及安装方式对声散射系数测试精度的影响及其改善措施。采用圆形试件或将方形试件沉放安装在圆形边界内是消除边界效应影响的有效手段；转台连续旋转和步进旋转两种转动方式下，试件的散射系数测试结果高度一致。利用该测试系统，对7种不同序列和厚度的MLS扩散体的散射系数进行测量，其散射系数频率特性的测量结果与理论上的有效散射频率完全吻合，证明了测试方法及测试系统的正确性和高精度。这是国际上首次获得MLS扩散体的散射系数。在此基础上，本研究还针对室内装饰中常用的板条构造、圆柱形扩散构造等进行了散射系数的测量，获得上述构造的散射系数数据。本项目还建立了1:10缩尺混响室界面随机入射散射系数测试系统并进行典型扩散构件的声散射系数测试。进而在1：10音乐厅缩尺模型内，探讨了乐台界面的声散射对舞台支持度的影响，以及观众厅侧墙及顶棚的声散射对观众厅重要音质参量的影响，并通过计算机仿真和双耳可听化技术及心理声学主观听音评价试验，初步探讨了界面散射对观众厅音质主观评价的影响。本项目培养博士生1名，硕士生4名。项目研究成果对于提高室内声场计算机仿真和缩尺模型实验精度具有重要作用，为我国声散射系数测试标准的建立和声散射系数测试工作的开展提供了可借鉴的经验。研究成果并被应用于包括台湾高雄文化艺术中心在内的多项厅堂音质设计实践。