ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕ ГУЛ И РОВ АН ИЮ И МЕТРОЛОГИИ

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ГОСТРИСО

3382-1-

стандарт

РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Акустика

ИЗМЕРЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОМЕЩЕНИЙ Часть 1 Зрительные залы

ISO 3382-1:2009 Acoustics - Measurement of room acoustic parameters Parti: Performance spaces (IDT)

Издание официальное

Москва

Стаодарттформ

2013

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

ются микрофоны с диаметром до 26 мм, если они являются микрофонами давления или микрофонами свободного поля с корректорами диффузного поля, обеспечивающими плоскую частотную характеристику в диф ф узном звуковом поле.

4.2.2.3 Регистрирующее устройство

Если спад звука сначала записывают на магнитную ленту или на цифровой регистратор, то не следует использовать цепи автоматической регулировки усиления или другое устройства для динамической оптимизации отношения «сигнал/шум». Продолжительность записи каждого спада должна быть достаточно большой, чтобы зафиксировать уровень фонового шума, следующий за спадом звукового давления. Рекомендуемая продолжительность спада должна быть не менее ожидаемого времени реверберации, увеличенного на 5 с.

Характеристики регистрирующего устройства при заданной комбинации скорости записи и воспроизведения должны быть следующими:

a)    частотная характеристика должна быть плоской в диапазоне измерений с максимальным отклонением не более ±3 дБ.

b)    динамический диапазон должен соответствовать динамическому диапазону кривой спада. При измерении спадов методом прерывания шума регистратор должен обеспечить отношение «сигнал/шум» не менее 50 дБ в каждой частотной полосе.

c)    отношение скорости воспроизведения к скорости записи должно быть в пределах 2 % от 10^ОДп, где п - целое число, включая нуль.

Примечание - Если при воспроизведении применяют транспонирование частоты, то соответствующая частота транспонирования будет равна целом/ числу стандартных 1/3-октавных частот или октавных частот, если п кратно трем.

При использовании магнитофона постоянная времени устройства для записи спада уровня звукового давления (см. 4.2.2.4) связана с эффективным временем реверберации Т подлежащего воспроизведению сигнала, которое будет отличаться от времени реверберации реального помещения, если скорость воспроизведения не равна скорости записи.

6

ГОСТРИСО 3382-1-2013

Если спад был записан для воспроизведения через фильтры и интегрирующее устройство, то целесообразно во время воспроизведения откликов обратить их во времени [10].

4.2.2.4 Устройства записи спада уровня

В устройствах записи (и отображения и/или оценки) спада должны использоваться:

a)    экспоненциальное усреднение с формированием на выходе непрерывной кривой;

b)    экспоненциальное усреднение с формированием на выходе последовательности выборочных точек непрерывной кривой;

c)    линейное усреднение с формированием на выходе последовательности линейно усредненных значений (в некоторых случаях с паузами между выполнением усреднения).

Время усреднения, т. е. постоянная времени экспоненциального усредняющего устройства (или эквивалентная ей величина) должно быть равно ^т/^о или максимально близко к данному значению. Аналогично время усреднения линейного усредняющего устройства должно быть меньше    ^где    т ~ подлежащее из

мерению время реверберации или, в соответствующем случае, эффективное время реверберации, как указано в предпоследнем абзаце 4.2.2.3.

В устройствах, где запись спада формируется последовательностью точек, интервал времени между точками записи должен быть не мене чем в 1 j5 раза меньше постоянной времени устройства.

При визуальной оценке кривой спада выбирают такой масштаб времени при отображении кривой, чтобы ее наклон был близок к 45°.

Примечание 1- Время усреднения экспоненциально усредняющего устройства равно 4,34 дБ [= lOlg(e)], разделенному на скорость спада отклика устройства в дБ/с.

Примечание 2 - Стандартные регистраторы уровня, в которых уровень звукового давления записывается в виде графической зависимости от времени, практически эквивалентны экспоненциально усредняющем/ устройству.

Примечание 3 - При использовании экспоненциально усредняющего устройства имеется некоторое преимущество, заключающееся в возможности установки време-

7

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

ни усреднения много больше ^/зо- ^пР^и использовании линейно усредняющего устройства невозможно установить интервал между точками кривой спада значительно больше ^T/l2- ⁸ некоторых методах последовательных измерений целесообразно выбирать соответствующее время усреднения для каждой частотной полосы. В других методах зто нецелесообразно и время усреднения или интервал времени для всех частотных полос выбирают превышающим наименьшее время реверберации в некоторой полосе.

4.2.2.5 Перегрузка

В любом режиме работы не следует допускать перегрузки средств измерений. При использовании импульсного источника звука для контроля перегрузки следует применять индикатор пикового уровня.

4.3 Точки измерения

Позиции источника звука должны выбираться там же, где обычно размещаются естественные источники в данном помещении. Следует использовать не менее двух позиций источника. Акустический центр источника должен быть расположен на высоте 1,5 м над полом.

Точки измерения должны выбираться там же, где обычно находятся слушатели. При измерении времени реверберации важно выбрать точки по всему пространству. Для акустических параметров, описанных в приложениях А и В, должна быть обеспечена также возможность изменения позиции микрофона в помещении. Точки измерения должны отстоять друг от друга на расстояние не менее половины длины волны, т. е. на расстояние около 2 м для обычного диапазона частот. Расстояние от точки измерения до ограждающих поверхностей, включая пол, должно быть не менее четверти длины волны (обычно 1 м). Пояснения приведены в А.4.

С целью ослабления влияния прямого излучения не следует располагать микрофон вблизи любого источника звука. В помещениях для прослушивания речи и музыки высота микрофона над полом должна быть 1,2 м, соответствуя высоте уха среднего слушателя, сидящего на типичном кресле.

Точки измерения следует выбирать так, чтобы предотвратить доминирующие воздействия, вызванные, например, отличиями времени реверберации в разных частях помещения. Очевидными примерами являются отличия времени ре-

8

ГОСТРИСО 3382-1-2013

верберации для сидячих мест вблизи стен, нижних поверхностей балконов или несвязанных пространств (например, церковные трансепты и алтарные части относительно основного зала церкви). Для выявления указанных отличий требуется экспертиза равномерности распределения акустических свойств по различным зрительским местам, одинаковости связей отдельных частей обьема и близости локальных неоднородностей.

Для определения адекватности средних пространственных величин при описании помещения с целью измерения времени реверберации может быть полезной оценка помещения по следующим критериям (которые во многих случаях требуют простой визуальной оценки):

a)    равномерность распределения по помещению звукопоглощающих и звукорассеивающих материалов ограждающих поверхностей и подвесных элементов;

b)    равносильность связи всех частей помещения друг с другом, достаточной чтобы усреднить результаты измерений по трем или четырем точкам измерений, размещенными на равномерной сетке над зрительскими местами.

При раздельной оценке потолка, боковых, передних или задних стен в соответствии с перечислением а) не должно быть поверхностей, облицованных более чем на 50 % площади, отличающихся по своим свойствам от остальных поверхностей. В этом случае распределение акустических свойств можно принять равномерным (для подобной оценки в некоторых пространствах полезно аппроксимировать геометрическую форму помещения в виде прямоугольного параллелепипе-

При оценке в соответствии с перечислением Ь) обьем помещения можно рассматривать как единое пространство, если нет частей пола, перекрываемых по линии прямой видимости другими частями помещения более чем на 10 % от общего обьема помещения.

Если указанные условия не выполнены,то вероятно, что для разных частей помещения времена реверберации не равны, и должны исследоваться и измеряться отдельно.

9

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

5 Измерения

5.1    Общие положения

Настоящий стандарт устанавливает два метода измерения времени реверберации: метод прерываемого шума и метод интегрированной импульсной переходной характеристики. Оба метода обеспечивают получение одинаковых результатов. Частотный диапазон зависит от цели измерений. Если не указаны конкретные частотные полосы, то для ориентировочного метода диапазон измерений должен быть не уже диапазона от 250 до 2000 Гц. Для технического и точного методов диапазон измерений должен быть не уже диапазона от 125 до 4000 Гц для октавных полос или не уже диапазона от 100 до 5000 Гц для 1/3-октавных полос.

5.2    Метод прерываемого шума

5.2.1 Возбуждение помещения

Источником звука должен быть громкоговоритель, на который следует подавать широкополосный или псевдослучайный сигнал. При использовании псевдослучайного шума он должен прерываться в случайные моменты времени, но последовательности значений шумового сигнала не должны повторяться. Источник должен создать уровень звукового давления достаточный для превышения начального уровня кривой спада над фоновым шумом на 35 дБ в соответствующем диапазоне частот. Если измеряют Г₃₀, то указанное превышение должно быть не менее 45 дБ.

При измерениях в октавных полосах ширина спектра сигнала должна превышать одну октаву. Аналогично, при измерениях в 1/3-октавных полосах ширина спектра сигнала должна превышать 1/3 часть октавы. Спектр должен быть достаточно плоским в пределах каждой октавной полосы. Альтернативно может быть сформирован широкополосный шумовой сигнал для создания спектра розового стационарного шума в диапазоне от 88 до 5657 Гц, соответствующего ревербер а-ционному звуковому полю в помещении. Такой спектр перекрывает частотный диапазон, определяемый совокупностью 1/3-октавных полос со среднегеометрическими частотами от 100 до 5000 Гц или октавных полос от 125 до 4000 Гц.

Для технического и точного методов продолжительность возбуждения помещения должна быть достаточной для установления в нем стационарного звуко-

ГОСТРИСО 3382-1-2013

вого поля перед выключением источника. Следовательно, шум должен излучаться в течение нескольких секунд, но не менее половины времени реверберации.

При ориентировочном методе в качестве альтернативы прерываемому шуму может применяться кратковременное возбуждение или импульсный си пн ал. Однако в данном случае неопределенность измерений будет меньше рассчитанной по 7.1.

5.2.2 Усреднение результатов измерений

Используемое при измерениях число точек измерений должно определяться необходимой точностью (см. приложение А). Однако из-за случайности, присущей сигналу источника, чтобы достичь приемлемой точности измерений необходимо усреднить ряд результатов измерений в каждой точке измерения (см. 7.1). Усреднение в каждой точке измерения может быть выполнено двумя различными способами:

-    определением времени реверберации для каждой из всех кривых спада и расчётом их среднего значения;

-    усреднением совокупности возведенных в квадрат спадов звукового давления с последующим определением времени реверберации результирующей кривой спада.

Кривые спада накладывают, совмещая их начальные значения. Для каждого отсчета времени суммируют значения квадрата звукового давления кривых спада и последовательность полученных сумм используют в качестве общей кривой спада, по которой определяют время реверберации Т. Данный метод усреднения является рекомендуемым.

5.3 Метод интегрированной импульсной переходной характеристики

5.3.1 Общие положения

Импульсная переходная характеристика между позициями источника звука и микрофона в помещении является строго определенной величиной и может быть измерена различными способами (например, с использованием в качестве си тал а возбуждения пистолетного выстрела, импульсов искрового разряда, кратковременных импульсов с шумовым заполнением, сигналов с линейной частотной

модуляцией или псевдослучайных последовательностей максимальной длины).

11

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

Настоящий стандарт не исключает другое возможные методы измерения импульсной переходной характеристики.

5.3.2    Возбуждение помещения

Импульсная переходная характеристика может быть непосредственно измерена с помощью выстрела из пистолета или другого импульсного источника, не реверберирующего с самим собой (т. е. при отсутствии одновременного приема прямого и отраженного звука в точке измерения) при условии, что ширина его спектра достаточна для выполнения требований 5.2.1. Импульсный источник должен создавать пиковый уровень звукового давления, при котором начальный уровень кривой спада будет не менее чем на 35 дБ превышать уровень фонового шума в соответствующей полосе частот. При измерении Г₃₀ данное превышение должно быть не менее 45 дБ.

С целью повышения отношения «сигнал/шум» могут быть применены специальные сигналы, позволяющие получить импульсную переходную характери-стикупутем специальной обработки зарегистрированного сигнала микрофона (см. [3D. При этом могут использоваться линейно модулированный синусоидальный ситал или псевдослучайный шум (например, ПМД), если спектральные характеристики и характеристики направленности источника удовлетворяют необходимым требованиям. Вследствие повышенного отношения «сигнал/шум*, требования к динамическим характеристикам источника могут быть снижены по сравнению с аналогичными требованиями к источникам, рассмотренным в предыдущем подразделе. При использовании усреднения по времени следует убедиться, что процесс усреднения не искажает измеряемой импульсной переходной характеристики. Применение данного метода измерений обычно связано с использованием частотной фильтрации в процессе анализа сигнала. При этом важно, чтобы спектр сигнала возбуждения перекрывал диапазон частот измерений.

5.3.3    Интегрирование импульсной переходной характеристики

В каждой октавной полосе кривую спада получают путем интегрирования квадрата обращенной во времени импульсной переходной характеристики. В идеальном случае отсутствия фонового шума интегрирование следовало бы начинать с конца импульсной переходной характеристики (t -» оо) в направлении ее начала. Таким образом, спад как функция времени рассчитывают по формуле

ГОСТРИСО 3382-1-2013

ECO = JTVtod т =Х1р²(т)а(-т),    (1)

где p(t) - звуковое давление импульсной переходной характеристики как функция времени;

E(t) - энергия спада как функция времени; t - время.

Интеграл в обращенном времени часто представляют в виде двух интегра-

/~Р²(т)dr = /₀°°р²(т)dr - /₀^С p²(r)dr.    (2)

Для минимизации влияния фонового шума на последнюю часть импульсной переходной характеристики можно применять следующую процедуру.

Если уровень фонового шума известен, то начальную точку интегрирования определяют как точку пересечения горизонтальной линии, аппроксимирующей уровень фонового шума, и наклонной прямой, аппроксимирующей квадрат импульсной переходной характеристики, отображаемой в логарифмическом масштабе, и рассчитывают кривую спада по формуле

£(0 = /_г>²(тЖ-т) + С.    (3)

где (t < t_x) и С - дополнительная поправка к интегрированному квадрату импульсной переходной характеристики от ^ до бесконечности.

Наиболее приемлемый результат получают при поправке С, рассчитанной в предположении    экспоненциального спада энергии стой же    скоростью    что    и квадрат импульсной    переходной характеристики на интервале от    t₀ до    t_lf    где    t₀ - мо

мент времени, соответствующий уровню, превышающему на 10 дБ уровень при tj.

Если принять С равным 0, то ограниченность начального предела интегрирования приводит к систематической ошибке, уменьшающей оценку времени реверберации. Максимальная ошибка 5 % имеет место при уровне фонового шума ниже максимума импульсной переходной характеристики по меньшей мере на интервал оценки, увеличенный на 15 дБ. Например, при определении времени реверберации По уровень фонового шума должен быть не менее чем на 45 дБ ниже максимума импульсной переходной характеристики.

13

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

6    Оценивание времени реверберации по кривым спада

При определении времени реверберации Т’зо интервал оценивания заключен между значениями 5 и 35 дБ от начального уровня кривых спада. Для метода интегрированной импульсной переходной характеристики начально интервала оценивания равен уровню интегрированной импульсной переходной характеристики. На интервале оценивания следует рассчитать линию наименьшего квадратичного отклонения от кривой спада или, в случае оценивания по графику кривой спада, следует вручную провести аппроксимирующую прямую линию, наиболее близкую к кривой спада. Могут быть применены другие способы оценивания времени реверберации, обеспечивающие приемлемую аппроксимацию. Наклон аппроксимирующей прямой линии есть скорость спада d, дБ/с, по которой время реверберации рассчитывают по формуле Г₃₀ = 60/d. Время реверберации Г₂₀ оценивают на интервале оценивания, заключенном между значениями 5 и 25 дБ кривой спада.

Если для определения времени реверберации используют кривые спада, полученные на самописце уровня, то для расчета линии регрессии может быть использована построенная визуально наилучшая аппроксимирующая прямая линия, но такой способ не так надежен, как регрессионный анализ.

Для надежной оценки времени реверберации кривые спада должны приближаться по форме к прямой линии. Если кривые волнистые или изогнутые, то это указывает на наложение мод, имеющих разное время реверберации. В этом случае оценка времени реверберации не может быть получена.

7    Неопределенность измерения

7.1 Метод прерываемого шума

Из-за случайного характера сигнала возбуждения неопределенность измерения метода прерываемого шума сильно зависит от числа выполняемых усреднений. Средние по ансамблю или по отдельным временам реверберации значения одинаково зависят от числа усреднений. Соответствующие стандартные отклонения (т(Г₂₀) или о-(Г₃₀) могут быть рассчитаны по формулам:

= 0,88Т_2оЩ1.    (4)

14

ГОСТРИСО 3382-1-2013

*№₀) = 0.55Т_зоЩ£,    (5)

где В - ширина полосы фильтра, Гц;

п - число кривых спада, измеренных в каждой измерительной конфигурации (сочетание положения источника звука и микрофона);

N - чи сл о н еза висимы х ко нф игура ци й;

Т₂ о - время реверберации, с, на интервале оценивания 20 дБ;

Г₃₀ - время реверберации, с, на интервале оценивания 30 дБ.

Формулы (4) и (5) получены в [21] и [22] при определенных предположениях о характеристиках усредняющего устройства.

Для октавного фильтра В = 0,71/_г, для 1/3-октавного фильтра В =0 23 /_г, где f_c - среднегеометрическая частота фильтра. При одинаковом числе конфигураций измерения в октавных полосах обеспечивают более точные результаты по сравнению с 1 /3- октавными полосами.

7.2    Метод интегрированной импульсной переходной характеристики

Теоретически интегрированная импульсная переходная характеристика соответствует усреднению бесконечного числа кривых спада от прерываемых импульсных возбуждений [11]. Для практической оценки неопределенности измерения при использовании метода импульсной переходной характеристики можно считать, что она имеет такую же величину, как и для метода прерываемого шума при усреднениях в каждой измерительной конфигурации. Однако для повышения статистической точности измерений не требуется дополнительного усреднения в каждой измерительной конфигурации.

7.3    Ограничения, обусловленные фильтром и детектором

При малых значениях времени реверберации кривая спада может искажаться фильтром и детектором. Используя последовательный регрессионный анализ, нижние пределы надежности результатов можно оценить по формулам:

ВТ > 16,    (6)

Т > 2T_det,    (7)

где В - ширина полосы фильтра, Гц;

15

ГОСТ РИСО 3382-1-2013

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0- 2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Автономной некоммерческой организацией «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД») на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК358 «Акустика»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 05 декабря 2013 г. № 2171-ст

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 3382-1:2009 «Акустика. Измерение акустических параметров помещений. Часть 1. Зрительные залы» (ISO 3382-1:2009, Acoustics - Measurement of room acoustic parameters-Part 1: Performance spaces).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и действующие в этом качестве межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок-в ежемесячно издаваемых информационных указателях <гНациональные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваекюм информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

©Станда ртинф орм, 2013

Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

II

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

Г - измеренное время реверберации, с;

T_det - по сто янн ая вре мен и уср едняюще го дете кг ора, с.

8    Пространственное усреднение

Результаты измерений, полученные для некоторой области расположения источника звука и микрофона, могут быть объединены как для определенных частей помещения, так и помещения в целом для получения пространственно усредненных величин. Такое пространственное усреднение должно выполняться арифметическим усреднением времен реверберации. Пространственное среднее получают как среднее времен реверберации для всех независимых сочетаний положений источника и микрофона. Для оценки точности времени реверберации и его пространственного изменения может быть оценено стандартное отклонение (см. также А.4).

9    Представление результатов

9.1    Таблицы и графики

Полученные оценки времени реверберации должны быть представлены как в виде таблиц, так и в виде графиков в зависимости от частоты измерений.

Точки на графиках должны быть соединены отрезками прямых линий. По абсциссе следует отображать частоту в логарифмическом масштабе 1,5 см/окгава, по ординате - время в линейном масштабе 2,5 см/с или в логарифмическом масштабе 10 см/декада. По оси частот следует отметить среднегеометрические частоты октавных полос в соответствии с МЭК61260.

График среднего времени реверберации T_30mld может быть рассчитан путем усреднения значений Г₃₀ в октавных полосах от 500 до 1000 Гц. Аналогично поступают при расчете T_20mid. Альтернативно рассчитывают среднее по шести 1/3-октавным полосам в диапазоне от 400 до 1250 Гц.

9.2    Протокол испытаний

Протокол испытаний должен содержать следующую инф ормацию:

a)    ссылку на настоящий стандарт;

b)    наименование и место расположения испытуемого помещения;

ГОСТРИСО 3382-1-2013

c)    эскиз плана помещения с указанием масштаба;

d)    объем помещения (если оно не имеет сложных ограждающих поверхностей) с пояснениям способа определения объема;

e)    для речевых и музыкальных залов - число и тип сидячих мест, например, имеют ли они обивку, ее толщину и вид (при наличии такой информации), тип обивочного материала (пористый или без пор) сидения подняты или опущены и какая часть сидений облицована;

f)    описание формы и материала стен и потолка;

д) степень заполненности помещения во время измерений или число зрителей;

h)    сведения о дополнительном оборудовании, например, о шторах, оборудовании для озвучивания и звукоусиления, электронных системах улучшения реверберации и т. п.;

i)    для театров - подняты или опущены противопожарные или декоративные занавесы;

j) описание при необходимости декораций на сцене, в том числе концертных ограждений (при их наличии);

к) температура и относительная влажность в помещении во время измерений;

I) средства измерений, звукоусиливающее и вспомогательное оборудование, ист очник звука и микрофоны, используемые магнитофоны (самописцы);

т) описание используемого звукового сигнала;

п) выбранное рабочее пространство (зона озвучивания), включая описание мест расположения источника и микрофона с их указанием на плане, высота расположения источника и микрофонов;

о) дата измерений и наименование испытательной организации.

17

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

Приложение А (справочное)

Акустические параметры помещений, определяемые на основе импульсной

переходной характеристики

А.1 Общие положения

Субъективные исследования акустических характеристик помещений показали, что многие параметры, определяемые по импульсной переходной характеристике, коррелируют с субъективно воспринимаемыми акустическими свойствами помещений. Хотя время реверберации является одним из фундаментальных акустических параметров помещения, новые дополнительные величины обеспечивают более полное описание акустического качества помещения. Перечень рассматриваемых в настоящем приложении субъективно важных величин ограничен теми, что могут быть непосредственно определены по интегрированной импульсной переходной характеристике. Нахождение зрителей в аудитории может повлиять на время реверберации и значения рассматриваемых здесь величин.

Имеется пять групп или видов величин (см. таблицу А.1). В каждой группе, как правило, более одного показателя, но значения различных величин в каждой группе связаны друг с другом. Таким образом, каждая группа содержит несколько приблизительно эквивалентных показателей и не обязательно рассчитывать значения всех из них; однако по меньшей мере одна величина из каждой группы должна быть принята во внимание.

Таблица А.1 - Акустические величины, сгруппированные по оцениваемым слушателями параметрам

18

ГОСТРИСО 3382-1-2013

А.2.1 Сила звука

Сила звука G может быть измерена при помощи калиброванного ненаправленного (образцового) источника звука как логарифмическое отношение звуковой энергии (возведенного в квадрат и проинтегрированного звукового давления) измеренной импульсной переходной характеристики к такому же отклику, измеренному в свободном звуковом поле на расстоянии 10 м от источника звука, в соответствии с ф ормулами (А1) - (АЗ):

^{с = Шэ}ЙЙ^ ⁼ ^-^'¹⁰'    ^(А1)

причем

^ = 10Ц£С^].    (А.2)

(А-3)

где p(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики в точке измерения;

Рю(0 - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики, измеренное на расстоянии 10 м в свободном звуковом поле; р₀ = 20 мкПа;

Г₀ = 1 с;

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

L_pe - уровень звукового воздействия звукового давления p(t);

L_ps,to ~ уровень звукового воздействия звукового давления рю(0

В приведенных выше формулах t = 0 соответствует моменту прихода прямого звука, t = со соответствует моменту времени, значительно превышающему или равному времени уменьшения кривой спада на 30 дБ.

При использовании большой заглушенной камеры уровень 1_рБдо может быть непосредственно измерен при расстоянии между источником и приемником звука, равном 10 м. Если измерения в таких условиях невозможны, то может быть измерен уровень L_pEid звукового воздействия в некоторой точке, расположенной на расстоянии d {d. £ 3 м) от источника и в этом случае уровень L_pBдо может быть рассчитан по формуле

Lps.i о = 1рвл + 20 lg (—).    (А.4)

Если такие измерения выполняют в свободном звуковом поле, то для усреднения характеристики направленности источника необходимо измерять уровни звукового воздействия через каждые 12,5° вокруг источника звука и рассчитывать его средние по энергии значения.

Примечание 1 - Альтернативно опорный уровень звукового воздействия Lp_S/l0 может быть измерен в реверберационной камере с использованием формулы из (7). [8]:

t_p,._lo = t_plr+101g(i)-3⁷1    (А. 5)

где L_pS - усредненный по пространству уровень звукового воздействия, измеренный в реверберационной камере;

А -зквивалентная площадь звукопоглощения камеры, м²;

5₀ = 1 м².

Площадь А может быть определена по времени реверберации помещения при помощи формулы Сэбина:

А = 0.16V/T,    (А.6)

где V - объем реверберационной камеры, м³;

т - время реверберации камеры, с.

Примечание 2 - Альтернативно сила звука с может быть измерена при помощи стационарного ненаправленного источника звука по формуле

G=L_P-L_P> ю,    (А.7)

где 1_Р -уровень звукового давления, измеренный в каждой тсмке измерений испытуемого помещения;

ГОСТРИСО 3382-1-2013

L_P,i о - уровень звуков ого давления, измеренный на расстоянии 10 м в свободном звуковом поле.

При использовании большой заглушенной камеры уровень L_p/10 может быть непосредственно измерен при расстоянии между источником и приемником звука, равном 10 м. Если измерения в таких условиях недоступны, то может быть измерен уровень звукового давления L_Pld в некоторой точке, расположенной на расстоянии d (d £ 3 м) от источника, и значение 1_рЛ0 может быть рассчитано по формуле

(А.8)

В данном случае необходимо выполнить усреднение характеристики направленности источника указанным выше способом.

Если применяют ненаправленный источник звука с известной звуковой мощностью, то сила звука может быть рассчитана по формуле

G — L_p — L\v + 31,

где L_p - уровень звукового давления в каждой точке измерения;

Uv - уровень звуковой мощности источника звука.

Уровень звуковой мощности источника звука следует измерять по [2].

А.22 Измерения раннего времени спада Раннее время спада (EDT) следует оценивать по наклону кривых проинтегрированной импульсной переходной характеристики (как обычное время реверберации). Наклон кривой спада следует определять по наклону линии наилучшей регрессии на интервале первых 10 дБ спада (от 0 до минус 10 дБ). Времена спада должны рассчитываться по наклону линии регрессии как время, необходимое для спада на 60 дБ.

Должны быть определены EDT и Г. EDT субъективно более важная величина, т. к. связана с субъективно воспринимаемой реверберацией, в то время как Г характеризует физические свойства помещения.

А.23 Отношение средней энергии ранних и поздних откликов Среди используемых параметров данной группы наиболее простым является отношение средней энергии ранних и поздних откликов. Данное отношение зависит от вида источника звука и при значении предельного времени запаздывания 50 медля речи и-80 медля музыки может быть рассчитано по формуле:

(А.10)

21

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

где C_tf - коэффициент ранних/поздних откликов;

t_e - предельное время запаздывания - момент времени, условно отделяющий ранние отклики от поздних и определяющий начало интервала интегрирования по времени (показатель обычно называют «разборчивость»);

p(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики в точке измерения.

Примечание 1- Данная вел книна может быть измерена как отношение звуковой энергии раннего отклика ко всей звуковой энергии. Например, показатель D_so («отчетливость» или «Deutlichkeib- нем.) иногда применяют для речевых помещений в соответствии с формулой

Эта величина связана с величиной С₅₀ посредством соотношения

^c*>=ⁱ⁽Mrfc)-    <^А12>

Имея в виду отмеченную взаимосвязь, нет необходимости измерять обе величины.

В качестве последней величины из рассматриваемой группы может быть определен центральный момент времени Г₅, являющийся центром тяжести возведенной в квадрат импульсной переходной характеристики, по формуле

^S £V(r)dc

При определении r_s импульсную переходную характеристику не разделяют на ранние и поздние отклики.

Величины данной группы характеризуют разборчивость или соотношение между разборчивостью и реверберацией.

Примечание 2 - Речевая разборчив ость может быть определ ена также путем измерения индекса речевой передачи (STI) [5]. Изначально данная величина измерялась посредством специально модулированных шумовых сигналов, не рассматриваемых в настоящем стандарте, но она может быть получена также путем последующей (постпро-цессной) обработки импульсной переходной характеристики.

А.2.4 Измерения энергии ранних боковых откликов

Доля звуковой энергии /и, распространяющаяся в боковых направлениях в первые 80 мс, может быть определена по импульсной переходной характеристике, измеренной при помощи имеющего диаграмму направленности в виде восьмерки (двунаправленного) микрофона по формуле

22

ГОСТРИСО 3382-1-2013

, _ C,7rf(>b»r

■

где p_L(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики поме щен ия, изме ре нно е двуна пр авл ен ны м м икро ф оно м;

p(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики в точке измерения.

Предполагается, что нуль диаграммы направленности двунаправленного микрофона расположен напротив некоторой средней точки источника или точно напротив каждого источника так, что микрофон воспринимает звуковую энергию преимущественно с боковых направлений и почти не реагирует на прямой звук.

Из-за ко си нусо об разной формы диаграммы микрофона и возведения в квадрат звукового давления результирующий вклад отдельных отражений в энергию боковых отражений изменяется как квадрат косинуса угла падения отраженного звука относительно оси максимальной чувствительности микрофона.

Как альтернативу доли боковой энергии можно использовать субъективно более точную величину /_LFC [9], определяемую по формуле (А. 15), вклад отражений в которой изменяется как косинус угла

,_АШ

уlfc- /-»v_(e)df ■

где p_L(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики поме щен ия, изме ре нно е двун апр авл ен ны м м икро ф он ом

p(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики в точке измерения.

Доля боковой энергии характеризует воспринимаемую пространственную ширину источника звука.

Полагают, что интерауральные поперечные корреляции звуковых сигналов, одновременно воспринимаемых обоими ушами слушателя, также связаны с пространственным восприятием. Эти величины рассмотрены в приложении В.

А.25 Измерения энергии поздних боковых откликов

Относительный уровень L_; энергии поздних боковых откликов может быть определен по импульсной переходной характеристике помещения, измеренной при помощи образцового ненаправленного источника звука и двунаправленного микрофона, по формуле

23

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

(А.16)

где p_L(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики помещения, измеренное двунаправленным микрофоном;

Pio(t) - мгновенное звуковое давление импульсной переходной характеристики, измеренное ненаправленным микрофоном на расстоянии 10 м от источника в свободном звуковом поле;

Предполагается, что нуль диаграммы направленности двунаправленного микрофона расположен вблизи некоторой средней точки источника или точно напротив каждого источника так, что данный микрофон воспринимает звуковую энергию с боковых направлений и почти не реагирует на прямой звук.

Усредненный по частоте уровень L_;^_vg энергии поздних боковых откликов рассчитывают по формуле

Lj^= 101д [0,25 £?=il0V¹⁰]

где L_Jl - значение в -й октавной полосе;

I- номер октавной полосы со среднегеометрическими частотами 125,250,500 и 1000 Гц.

Знергия поздних боковых откликов характеризует воспринимаемое слушателем окружение или объемность (просторность) помещения.

А.З Измерения

А.3.1 Источник звука

Источник звука и связанное с ним оборудование должны обеспечивать необходимый уровень сигнала во всех октавных полосах частот от 125 до 4000 Гц, чтобы интервал спада уровня звукового давления в каждой октавной полосе был достаточной величины. Источник звука должен быть, по возможности, ненаправленным (см. 4.2.1).

При испытаниях, связанных с характеристиками речи, следует применять источник, имеющий направленность, близкую к говорящему человеку. Имитаторы головы, отвечающие требованиям [6], можно применять без специальной проверки диаграммы направленности.

А.З2 Микрофоны

При всех видах измерений импульсной переходной характеристики следует использовать ненаправленный микрофон.

24

ГОСТРИСО 3382-1-2013

Для определения значений /.ц-требуется двунаправленный микрофон. Относительная чувствительность ненаправленного и двунаправленного микрофонов в направлении максимальной чувствительности должна калиброваться в свободном звуковом поле.

Для определения значений G должен использоваться калиброванный ненаправленный микрофон.

А.З3 Импульсные переходные характеристики

Для расчетов всех величин требуются значения импульсных переходных характеристик в октавных полосах. Они могут быть определены при помощи импульсного источника звука подобного холостому выстрелу из пистолета или путем более сложной обработки, требующей расчета импульсной характеристики от различных типов сигналов, излучаемых громкоговорителями. Если результирующая импульсная переходная характеристика не обладает достаточной повторяемостью, то результаты должны быть усреднены по нескольким измерениям в тех же точках измерения.

Пистолеты можно модернизированы с целью создания максимально ненаправленного излучения звука, но они, как правило, не генерируют идентичных импульсных переходных характеристик. Пистолеты могут создавать высокие уровни звука, обеспечивая получение результатов в нужном динамическом диапазоне, но их применение может сопровождаться нелинейными эффектами вблизи пистоле-

Методы с использованием в качестве источников звука громкоговорителя имеют ограничение по частоте и направленности излучения. Усреднение отклика по частоте обеспечивает некоторое улучшение стабильности результатов, однако неравномерность излучения громкоговорителя по направлению принципиально не может быть устранена и становится особенно значительной на высоких частотах. Использование громкоговорителя для излучения импульсных сигналов различного вида малопригодно из-за ограниченного динамического диапазона получаемой импульсной переходной характеристики, особенно без использования синхронного усреднения результатов повторных измерений. Одним из методов обеспечить импульсную переходную характеристику с хорошим динамическим диапазоном и устойчивостью к шумам является использование взаимно-корреляционная функция сигналов источника и микрофона (см. [3]). Эффективным подходом к реали-

25

ГОСТРИСО 3382-1-2013

Содержание

1    Область применения................................................................................

2    Нормативные ссылки...............................................................................

3    Термины и определения............................................................................

4    Условия измерений..................................................................................

5    Методика измерений.................................................................................

6    Оценивание времени реверберации по кривым спада...................................

7    Неопределенность измерений....................................................................

8    Пространственное усреднение...................................................................

9    Представление результатов.......................................................................

Приложение А (справочное) Акустические параметры помещений, определяемые

на основе импульсной переходной характеристики.......................

Приложение В (справочное) Бинауральные характеристики помещения, определяемые на основе импульсной переходной характеристики...........

Приложение С (справочное) Акустические характеристики сцены, определяемые

на основе импульсной переходной характеристики.......................

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов национальным стандартам Российской Федерации (и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам) .......................................................................................

Библиография.............................................................................................

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

зации корреляционных методов являются применение быстрого преобразования Ада мар а и псевдослучайных последовательностей минимальной длины.

А.3.4 Применение временных окон и фильтрации к импульсным переходным характеристикам

Импульсные переходные характеристики подвергаются фильтрации октавными фильтрами.

Фильтрация приводит к задержке сигналов, которая может быть весьма значительной в случае полосы фильтра значительно меньшей октавной полосы частот. Таким образом, начало сигнала, прошедшего через фильтр, запаздывает относительно входного сигнала, и сигнал на выходе фильтра продолжается после окончания сигнала на его входе. Это создает дополнительные трудности при измерении таких величин, как С₈₀ или доли энергии , когда в октавных полосах фильтруют короткие отрезки начальных участков сигнала.

Лучшим способом избежать проблем с задержкой фильтра является обработка широкополосной импульсной переходной характеристики перед фильтрацией при помощи временного окна. Начало импульсной переходной характеристики для формул, приведенных в А.2, должно быть получено из широкополосной импульсной переходной характеристики на участке, где сигнал сначала значительно выше фонового шума, но остается ниже максимума не менее чем на 20 дБ. Ранние и поздние составляющие импульсной переходной характеристики фильтруют отдельно, и интервал интегрирования в формулах А.2 увеличивают, чтобы включить в него энергию задержанного фильтром сигнала.

Указанный выше способ обработки временным окном перед фильтрацией может быть выполнен путем коррекции временного окна [7]. Если импульсные сигналы сначала фильтруют в октавных полосах, то начало интегрирования в формулах А.2 должно быть определено как точка, где выходной си тал фильтра после первого превышения фонового шума становится равным значению, которое на 20 дБ ниже максимума. Начало раннего отклика должно начинаться от этого момента времени и иметь продолжительность t_e секунд, увеличенную на половину времени задержки фильтра. Момент начала позднего отклика должен начинаться от окончания выходного сигнала раннего отклика, т. е. запаздывать от его начала на t_e секунд плюс половина времени задержки фильтра. В данном случае время задержки фильтра соответствует моменту достижения энергией выходного си тал а значения, равного половине всей энергии импульса.

ГОСТРИСО 3382-1-2013

Определение начала низкочастотных откликов может оказаться невозможным из-за значительного ослабления прямого и раннего низкочастотного звука. Хотя это может быть необходимым для определения начального момента широкополосной или высокочастотной импульсной переходной характеристики и измерения времени задержки фильтров.

А.З 5 Кривые спада

Для получения интегрированных в октавной полосе кривых спада, по которым рассчитывают времена реверберации, следует использовать метод интегрированной импульсной переходной характеристики (интегрирование в обращенном времени) согласно 5.3.3. Одновременно и друп-ie величины могут быть рассчитаны по этим кривым спада при условии правильного применения временного окна. При применении этого метода требуется правильное определение начального момента времени отклика в каждой октавной полосе по широкополосному отклику. В других случаях для нахождения значений других величин можно использовать интегрирование в прямом направлении времени.

А.4 Точки измерения

Отдельные количественные показатели не представляют собой статистические характеристики всего зрительного зала и, как правило, закономерно изменяются в зависимости от положения зрительского места. Поэтому важно выбрать необходимое число позиций источника и точек измерения, чтобы охарактеризовать помещение зала в целом.

Обычно следует использовать как минимум три позиции источника на сцене. В залах с большой сценой или оркестровой ямой требуется большее число позиций источника звука. В малых лекционных аудиториях, где естественный источник звука расположен в одном месте, достаточно одной позиции одиночного испытательного источника.

Источник должен располагаться в позициях, репрезентативных тем, что используются во время представлений в данном зале. Поскольку большинство залов симметричны относительно центральной осевой линии, точки измерения могут располагаться с одной стороны зала при размещении источника симметрично относительно центральной линии. Таким образом, одна позиция источника может быть по центру и по одной позиции справа и слева от актера на сцене на равных расстояниях от центральной линии. Для предотвращения изменения вы-

27

ГОСТ Р ИСО 3382-1-2013

ходной мощности источника на низких частотах диапазона измерений рекомендуется располагать источник на высоте 1 5 м.

Если направленность источника близка к предельным значениям, указанным в таблице 1, то измерения следует полностью повторить по меньшей мере в трех положениях источника, отличающихся углом поворота. Результирующие параметры, относящиеся к разным углам положения источника, должны арифметически усредняться.

В зависимости от размеров зала должны использоваться как минимум от 6 до 10 позиций микрофона. В таблице А.2 приведено рекомендуемое число точек измерения как функция размеров зала. Точки измерения должны быть равномерно распределены по всей площади зрительских мест. Если зал разбит на отдельные пространства, такие как балконы и подбалконные зоны, то потребуется большее число точек измерения.

Микрофон следует располагать на высоте 1,2 м над полом вблизи зрительских мест, чтобы измеряемые сигналы были репрезентативны звукам, воспринимаемым сидящим слушателем. Положения источника и микрофона и их высоту следует регистрировать в протоколе испытаний. Следует также отмечать наличие стульев и музыкальных инструментов на сцене, т. к. это может оказать воздействие на результаты измерений.

Таблица А.2 - Минимальное число точек измерений в зависимости от размеров зала

А.5 Представление результатов измерений

В дополнение к формату представления времени реверберации Г, значения измеренных величин могут быть представлены в более сжатой форме путем определения средних значений результатов, полученных в паре соседних октав. Таким образом, результат для низких частот может быть представлен средним значением для октавных полос 125 и 250 Гц, аналогично для средних частот -средним значением для 500 и 1000 Гц и высоких частот - средним значением для