矩形剛性界面房間簡正頻率計算公式反映了影音室房間的固有諧振頻率,一旦受到外界聲源激發時,這些頻率是最容易被激發起來的頻率。 www.jokopic.com

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  在剛性矩形封閉房間中,空氣振動的諧振頻率主要由房間尺寸的大小來決定。而房間內所激發的諧振頻率的分布則決定于房間長、寬、高尺寸的比例。如果諧振頻率(簡正模式)分布不均勻,使一些諧振頻率(特別是低階次三個軸向模式)重疊或非??拷?,產生簡正模式的簡并現象,就會使得某些聲頻頻率的聲能出現明顯增強,造成聲音傳輸過程中的失真。在小房間聲學設計中我們應盡可能避免出現這一現象。 微信號:hdavcomcn

  如何解決這個問題是小房間家庭影院影音室聲學設計必須面對的重要課題。它體現在兩個方面: http://www.jokopic.com/play-hometheater/1764.html

  (1)如何了解小房間簡正模式分布情況; 轉載請注明出處,www.jokopic.com

  (2)如何控制小房間簡正模式的均勻分布。 微信號:hdavcomcn

  對于第一個問題,我們可以采用公式一個模式一個模式地計算出它們自低向高排列的頻率序列。但是這是一件讓人非常頭痛的事情。隨著計算機技術和軟件的技術進展,有許多“房間模式計算器”工具軟件相應推出,給我們的設計工作帶來了極大便利,因而這個問題也就迎刃而解了。 http://www.jokopic.com/play-hometheater/1764.html

  對于第二個問題,我們需要尋找一個合適的房間長、寬、高尺寸比例,在該比例下使房間簡正模式分布均勻.特別是軸向模式,頻率之間不出現重疊或者接近。這個問題的解決可用通過兩種方法解決:一種方法是通過前人找到并推薦的房間長、寬、高尺寸“合適比例”,另一種方法就是通過專用計算軟件,輸入房間尺寸的允許范圍,通過軟件自動找到合適的房間長、寬、高尺寸比例的最佳解決方案。 微信號:hdavcomcn

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  房間模式一圖形計算器 轉自www.laowoniu.com

  按照該計算器網站名稱也可以把它稱為RealTraps房間模式一圖形計算器。它是業界使用較多的一種房間模式計算器,是一款免費綠色軟件,可以從網址:http://www. realtraps.com/modecalc. htm下載。

  界面上方設有房間尺寸長、寬、高三個輸入框:當輸入英制尺寸時,無需輸入尺寸單位:當輸入公制尺寸的時候要標注m或cm。界面下方設有兩個計算按鈕,左起第一個按鈕是以模式隨頻率按圖形方式顯示;第二個按鈕是以數據列表的形式顯示各個軸向模式的頻率。

  下面以房間長度為5m、寬度為4m、高度為3m進行輸入,并計算房間模式:

  這里特別需要強調的一點是,輸人數據時一定不要忘記輸入尺寸單位“m”,否則它按默認單位“英尺(ft)”進行計算,并得出相應結果。

  左列1 4個頻率分別對應{l,O,O},{2,O,O},{3,O,O},…{14,O,O}共14種長軸軸向模式;中間列11個頻率分別對應{O,1,0},{O,2,0},…{O,ll ,O}共11種寬軸軸向模式;右列8個頻率分別對應{0,0,l},{0,0,2},…{0,0,8}共8種垂直軸軸向模式。本模式計算器所計算的長、寬、高三個軸向模式所出現的計算值,僅僅是理論上的數值。在實際的小房間模式計算中,包括長軸軸向模式在內的數值,都會受到房間長度的限制,達到{8,O,O}就很少見了,該模式相財應的頻率大致在200Hz以內。

  在該數據下面有如下說明:本次輸人數據高:寬:長=1:1.33:1.67,長:寬=1.25 0容積為60m3。建議高:寬:長比例可選項為1:1.14:1.39或1:1.26:1.59或1:1.28:1.54或1:1.4:1.90或1:1.50:2.10或1:1.50:2.50…。

  這款房間模式計算器僅僅考慮了軸向模式對小房間聲場的影響。在以200Hz為分界頻率的小房間的容積大約為幾十立方米,此時我們僅計算200Hz以下的房間模式。此時聲場組成中,軸向模式大約占十三四個,而切向模式大約占40多個,斜向模式約占30個。由此可見,在房間簡正模式的大家庭中也不能忽視切向模式和斜向模式的存在。

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  下面我們介紹兩款能夠計算所有房間模式的計算器,即“在線房間模式計算器”。

  鮑勃·金在線房間模式計算器

  1.鮑勃·金在線房間模式計算器網址

  采用鮑勃·金在線房間模式計算器就離不開上網。我們輸入下面網址:http://www. bobgolds. com/Mode/RoomModes. htm就可以看到畫面:最上面書寫“房間模式計算器”(Room Modes calcula-tor)幾個大字。這大約是2014年初更新后的版本,較前一版本頁面更加整齊,而計算功能也更加完善。

  2.房間模式計算功能

  在房間長、寬、高尺寸輸入欄,你可以輸入英制尺寸,也可以輸入米制尺寸,但均不寫尺寸單位。界面自下起第1行,左起第1個按鈕是“按照英制尺寸計算”按鈕(compute imperial( feet/inches));左起第2個按鈕是“按熙公制尺寸計算”按鈕(compute metric(meters))。計算時依照輸入尺寸單位制按動相應的計算按鈕即可。

  比如我們輸入房間長度為5m,寬度為4m,高度為3m,按動公制計算按鈕展現計算結果。按頻率( Hz)、頻率間距(%)、波長、172波長、1/4波長、p、g、r、簡正模式

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  舊版本中博內洛1/3 0ct模式頻率密度曲線上面疊加一些計算數據字符(但是曲線下面的頻率盡管不整齊,但是都有標注??v坐標也標注模式數量)畫面較凌亂;新版則分離出來單獨成圖,雖然畫面清晰,但什么標注都沒有。下左圖說明是筆者根據舊版曲線整理,添加中文標注而成。請注意,在曲線左上角標明曲線隨頻率遞增為“好”( Good);右上角標明出現非遞增為“壞”( Bad);當然持平僅為合格。該曲線用于初步評估房間長、寬、高尺寸比例是否合適及簡正模式頻率分布是否均勻。

  3.其他計算功能

  計算數據復制區的右面還可以選取其他計算功能輸出數據,選中復制到剪貼板上,再粘貼到空白Word文檔中,從中我們可以發現不少其他項目的計算結果,分別介紹如下:

  1)簡正模式頻率間隔

  相鄰簡正模式頻率間隔大于5%被認為是安全的。這一頻率間隔源自鋼琴相鄰鍵盤半音程,即鋼琴中一個八度音階(即loct)包含七個白鍵,五個羆鍵,合計有12個半音程。核算相鄰頻率間隔均為半音程,大約為Ⅳ≈6%的頻率間隔。讀者可以參見本書附錄2:鋼琴鍵盤對應頻率分布。

  2)房間尺寸比例核算

  根據歐洲廣播聯盟對試聽室幾何尺寸長、寬、高需滿足彼此關系的一定要求。

  3)對房間建議采用的混響時間

  在計算過程中根據房間算出的容積大小推薦房間的中頻混響時間。房間混響時間根據兩種不同標準分別是:

  (1) IEC/AEC N 12 -A標準。

  (2) ITU/EBU(國際電聯/歐廣聯)控制室建議。

  4)房間吸聲量建議

  應該指出'這個數據計算數值可能有誤,讀者需要根據混響時間計算公式核實一下。

  5)顯示房間頻率等參數

  (1)顯示房間施羅德頻率(臨界頻率)fc。

  (2)頻率范圍。包括無房間模式頻率范圍;房間模式頻率范圍;衍射和擴散頻率范圍(聲(3散區);鏡面反射和聲線占優勢頻率范圍(鏡面反射區)。

  (3)模式數量統計。包括軸向模式頻率;切向模式頻率;斜向模式頻率。

  (4)臨界距離。

  6)顯示博內洛173 0ct模式頻率密度分布

  計算器設置這樣的功能其目的就是發現模式頻率密度分布是否呈單調遞增趨勢。要獲得精確統計數據,可以在計算的頻率列表中通過人工統計的方法。本書第8章涉及這一問題時就采用人工統計的方法實現的。

  綜上所述,“鮑勃。僉在線房間模式計算器”是一款功能比較全面的計算器。盡管它的界面不算美觀'甚至有些凌亂(更新版本已經有所改善),但所包含的計算信息量是十分豐富的。對于想更全面獲得小房間簡正模式以及更多計算信息的讀者而言,值得強烈推薦。

  這款計算器特點是支持模式相關計算數據的復制。

  “鮑勃·金在線房間模式計算器”并不會把各個模式頻率無限制地計算下去,它是有一個與房間長度尺寸數值相對應的截止計算值。因為它是小房間模式計算器,經它判斷,一旦頻率超出了小房間的界限并開始進入聲學意義上的大房間的時候,就馬上終止計算。這個界限稍微超出了大、小房間的分界頻率fc一定范圍。很顯然不再計算的頻率就已經進入了聲學大房間的頻率范圍。

  安迪·梅爾徹在線房間模式計算器(Andy Melcher Room Mode Calculator)的網址為:ht.tp://amroc. andymel. eu/

  安迪·梅爾徹在線房間模式計算器的程序開發者是一位聲頻工程師,通過閱讀一些關于音響網站和科技論文,注意到房間模式廣泛地出現在小房間,的確是一個“房間音質”的麻煩制造者。編寫此程序在于采用輸入房間長、寬、高尺寸快速實現房間模式頻率計算,并盡可能找到均勻分布的尺寸比例。本計算器版本是在原有版本的基礎上進行更新(大約在2013年8.9月之后)簡化的版本,簡明扼要,易于操作,更加實用化。

  現版本的改進之處至少表現在如下三點:

  1.博內洛1/3 0ct模式頻率密度統計圖的憲善

  在舊版本計算器中,以兩種不同房間尺寸比例為例,房間高、寬、長比例分別為1:1.6:2.4和1:1.5:2. 39,如表4-2所列。博內洛(Bonello) 1/3 0ct房間簡正模式頻率密度統計圖中,1/3 0ct的起止頻率不同,也就是說它是出于非標準的1/3 0ct取值統計。這樣在不同房間尺寸比例情況下進行比較時可比性就要差一些。

  這種標準的1/3 0ct,它的起、止頻率是一致的,便于房間尺寸不同比例下計算比較。但是其標稱頻率值并不是1/3 0ct的中心頻率值。然而大家卻都保持取值一致,便于比較罷了。真正的標準1/3 0ct其標稱頻率應該是該1/3 0ct的中心頻率。

  2.房間模式頻率頻譜排列的改善

  在新版本房間模式頻率頻譜排列中,用鼠標沿頻率方向移動時,其下面顯示藍色小數點l位數的頻率(不管你是否選中模式頻率),當選中模式頻率鼠標右側顯示框中出現模式頻率的精確值,模式數{m,n,r}以及調式符號,下面的森特表隨之擺動。

  在鮑勃·金在線房間模式計算器中計算列表右側放置一鋼琴鍵盤,給出的鋼琴調式。新版房間模式計算器似乎受到啟發,加入了更為詳實的調式符號,同一調式符號下,盡管頻率不同,但是同調,這意味著這些不同頻率處于同一個l/120ct中。

  還有就是增加了模式頻率聲音播放(揚聲器指向右上方時),關閉聲音采用鼠標單擊揚聲器,使其指向右下方。

  3.房間模式頻率列表的改善

  老版本房間模式頻率列表包括序號、模式頻率、房間長、寬、高模式數(例如{1,O,O})三項;新版本房間模式頻率列表包括序號、模式頻率、調武符號(意味著頻率間隔范圍)、房間長、寬、高模式數以及模式性質(例如軸向、切向、斜向)五項。

  新版安迪·梅爾徹(在線)房間模式計算器。進入網站頁面,輸入房間長、寬、高尺寸并執行后,呈現如圖4 -7所示的安迪,梅爾徹(在線)房間模式計算器界面。首先應該指出的是,本程序僅用于剛性矩形的房間模式頻率的計算。

  輸入矩形房間長、寬、高尺寸后,用鼠標單擊尺寸輸入框右上角“+"字即可計算出相應的房間模式頻率數據。這些數據包括模式頻率頻譜排列圖(鼠標選中一頻率則顯示該頻率的精1/3率,模式,調式符號),布爾特圍線右下角顯示的房間長、寬、高尺寸比例以及所計算的1/3 0ct簡正模式頻率數密度,該密度屬于標準1/3 0ct密度值(而老版本采用的是非標準1/3 0ct密度值)o只有該密度呈單調遞增時房間模式頻率排列才趨向均勻。當然在該界面下面還出現(根據房間現有輸入尺寸)房間模式頻率計算數據78行(每符依次是序號、頻率、調式、模式{m,n,r}以及模式類型)。

  鼠標在頻譜坐標沿左、右移動,選擇模式頻率時鼠標下方顯示選中頻率值55.1Hz,與此同時下面的森特表指針左、右擺動,指針下面的方框顯示Al。Al的含義讀者可以參見該圖右側鋼琴鍵盤旁邊的調式符號。Al所對應的頻率為55Hz,這里55Hz是調式Al(l/120ct)的中心頻率(對應森特表指針O位置)o其上、下邊界頻率分別是56. 31Hz和53. 37Hz(分別對應森特表指針+50和一50)o鼠標在頻譜坐標沿左、右更大范圍移動則顯示的調式符號亦發生改變,意味著模式頻率的改變。例如從56. 31Hz繼續向右移動鼠標時,森特表就陸續顯示調式符號Al#、B1、C2、C2#、D2,等等。

  當只選擇顯示軸向模式頻率時,在其頻率列表中相鄰頻率如果調式符號相同,說明這兩個頻率處在同一個1/120ct頻率范圍中間。

  綜上所述:前面三款房問模式計算器足為r解決如何r解小房問簡正模式分布情況的課題。

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  如何控制小房問簡止模式的均勻分和。聲學小房問設計可以根據剛性矩形房問駐波公式,選擇合適的長、寬、高比例降低駐波影響來實現。但是采用該公式用人工計算,要找到合適的長、寬、高比例的計算也是一件相當不輕松的事。當然現紅可以采用計算機軟件實現快速數值計算,從中找出房問合適的長、寬、高比例和尺寸。該軟件就是美國RPG擴散系統公司開發的房間尺寸優化設計軟件Room Sizero它是用來快速獲得房間長、寬、高最佳尺寸比例或者尋找房間合適長、寬、高尺寸比例的一款工具軟件。

  房間尺寸優化軟件Room Sizer

  Room Sizer是美國RPG擴散系統公司開發的一種計算機程序,可以幫你找到營造聲環境最好的小房間優化尺寸,例如音樂練習室(琴房)和錄聲控制室。

  輸入你能接受的房間最小尺寸(聲學裝修后的房間實際尺寸)和最大尺寸(房間裝修前的標稱尺寸),在這些(長、寬、高)尺寸限定范圍內Room Sizer將搜索最好的房間尺寸。從本質上講它是一種智能化的搜索跟蹤(尺寸、駐波計算)和誤差(顯示)的過程。

  Room Sizer是一種新的工具,它結合先進的計算模型與室內聲學數值搜索算法。Room Sizer相對于其他系統是一個重大的進步。

  計算中它所顯示的房間模式響應曲線是在聲源和聽聲點位置于房間斜對角最壞情況下的響應曲線。在我們正常聽聲位置上,情況要更好些。因此,房間尺寸優化程序Room Sizer在聲學小房間設計中,是尋找最佳房間尺寸(比例)的一款應用程序。

  進入軟件界面出現房間尺寸輸入框。輸入房間長、寬、高尺寸的最小和最大范圍值,按OK鍵即可進行計算。

  計算房間模式響應曲線是畫面上出現三條顏色不同的曲線:最差的響應曲線為紫色;最佳的為黃色曲線;當前運算值為白色曲線。只有當白色曲線與黃色曲線重合的時候,就算找到了一組比較好的尺寸和比例,如圖4 -10所示,此時在界面的右上角給出房間響應的尺寸和比例數據。否則的話,單擊“Start"鏈重新開始運算。通??梢哉业綆追N不同的解決方案,進行比較后選擇其中最好的一種。

  Room Sizer房間尺寸優化軟件是在給定的房間尺寸范圍內進行優化計算。房間尺寸范圍的確定至關重要,應盡量增加長、寬尺寸比例的選擇范圍,以便給出更多的優化數據。選擇范圍太窄,即使找到優化尺寸也難免有井底之蛙之嫌。更多家庭影院知識,盡在家庭影院網,官方微信:hdavcomcn。