TCVN 10615-1:2014 Tiêu chuẩn quốc gia về Âm học - Đo các thông số âm thanh phòng - Phần 1: Không gian trình diễn

TCVN 10615-1:2014
ISO 3382-1:2009
ÂM HỌC - ĐO CÁC THÔNG SỐ ÂM THANH PHÒNG - PHẦN 1: KHÔNG GIAN TRÌNH DIỄN
Acoustics - Measurement of room acoustic parameters - Part 1: Performance space

Lời nói đầu
TCVN 10615-1:2014 hoàn toàn tương đương với ISO 3382-1:2009
TCVN 10615-1:2014 do Ban kỹ thuật Tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 43 Âm học biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
Bộ TCVN 10615 (ISO 3382), Âm học - Đo các thông số âm thanh phòng, gồm các tiêu chuẩn sau:
TCVN 10615-1:2014 (ISO 3382-1:2009), Phần 1: Không gian trình diễn;
TCVN 10615-2:2014 (ISO 3382-2:2008), Phần 2: Thời gian âm vang trong phòng bình thường;
TCVN 10615-3:2014 (ISO 3382-3:2012), Phần 3: Văn phòng có không gian mở.

Lời giới thiệu
Thời gian âm vang của phòng được coi là một chỉ thị chính của các đặc tính âm thanh. Trong khi thời gian âm vang liên tục được coi như một tham số quan trọng, thì có một sự thống nhất hợp lý là các phép đo khác, ví dụ như đo các mức áp suất âm tương đối, các tỉ lệ năng lượng sớm/muộn, các phần năng lượng nhánh, các hàm tương quan chéo giữa tai nghe và mức tiếng ồn nền, là cần thiết cho sự đánh giá đầy đủ hơn về chất lượng âm thanh phòng.
Tiêu chuẩn này thiết lập phương pháp để nhận được các thời gian âm vang từ các đáp ứng xung và từ tiếng ồn ngắt quãng. Các phụ lục trong tiêu chuẩn này giới thiệu về các khái niệm và chi tiết về các quy trình đo đối với một số phương pháp mới hơn, tuy nhiên điều này không phải là một phần của các yêu cầu kỹ thuật chính của tiêu chuẩn này. Mục đích của tiêu chuẩn này là để có thể so sánh các phép đo thời gian âm vang với độ đảm bảo đo cao hơn và thúc đẩy việc sử dụng cũng như sự đồng nhất của các phép đo mới.
Phụ lục A giới thiệu các số đo dựa trên đáp ứng xung bình phương: số đo thời gian âm vang (thời gian suy giảm sớm) và các số đo các mức áp suất âm tương đối, các phần năng lượng sớm/muộn, các phần năng lượng nhánh trong các thính phòng. Trong các loại phép đo này, vẫn cần phải xác định các phép đo nào là phù hợp nhất để tiêu chuẩn hóa; tuy nhiên, do chúng đều có thể được xác định từ các đáp ứng xung, nên sẽ là phù hợp để đưa đáp ứng xung làm cơ sở cho các phép đo tiêu chuẩn. Phụ lục B giới thiệu các phép đo cả hai bên tai và đầu và sử dụng bộ mô phỏng nửa thân trên (các đầu giả) theo yêu cầu để thực hiện các phép đo hai tai trong các thính phòng. Phụ lục C giới thiệu các phương pháp hỗ trợ được cho là hữu ích để đánh giá các điều kiện âm thanh theo quan điểm của các nhạc sỹ.


ÂM HỌC - ĐO CÁC THÔNG SỐ ÂM THANH PHÒNG - PHẦN 1: KHÔNG GIAN TRÌNH DIỄN
Acoustics - Measurement of room acoustic parameters - Part 1: Performance space
1. Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này quy định cụ thể phương pháp đo thời gian âm vang và các thông số âm thanh khác trong các không gian trình diễn. Tiêu chuẩn này mô tả quy trình đo, các thiết bị cần thiết, phạm vi tiến hành phép đo, và phương pháp đánh giá các số liệu cũng như cách trình bày báo cáo thử nghiệm. Tiêu chuẩn nhằm áp dụng các phương pháp ứng dụng kỹ thuật số hiện đại và để đánh giá các thông số âm thanh phòng được dẫn xuất từ các đáp ứng xung.
2. Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi (nếu có).
IEC 61260, Electroacoustics - Octave-band and fractional-octave-band filters (Điện thanh - Bộ lọc dải octa và dải octa phân đoạn).
IEC 61672-1, Electroacoustics - Sound level meters - Part 1: Specifications (Điện thanh - Máy đo mức âm - Phần 1: Yêu cầu kỹ thuật).
3. Thuật ngữ và định nghĩa
Trong tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ, định nghĩa sau:
3.1. Đường suy giảm (decay curve)
Đồ thị biểu diễn về sự suy giảm của mức áp suất âm trong phòng như một hàm của thời gian sau khi đã tắt nguồn âm.
[ISO 354:2003, 3.1]
CHÚ THÍCH 1: Có thể đo được sự suy giảm sau khi tắt nguồn âm thực tế liên tục trong phòng hoặc được xác định từ đáp ứng xung bình phương được lấy tích phân ngược theo thời gian của phòng đó (xem Điều 5).
CHÚ THÍCH 2: Khuyến nghị sự suy giảm nhận được trực tiếp sau khi kích thích gián đoạn phòng (ví dụ như bằng cách ghi lại âm thanh của phát súng bằng máy ghi mức) không đánh giá chính xác thời gian âm vang. Phương pháp này chỉ áp dụng cho các mục đích điều tra. Sự suy giảm của đáp ứng xung trong phòng nói chung không phải là suy giảm theo hàm số mũ đơn giản, và do đó độ dốc này khác với độ dốc của tích phân đáp ứng xung.
3.2. Phương pháp tiếng ồn ngắt quãng (interrupted noise method)
Phương pháp thu được các đường suy giảm bằng cách ghi âm trực tiếp sự suy giảm của mức áp suất âm sau khi kích thích phòng với tiếng ồn dải rộng hoặc tiếng ồn dải hẹp.
[ISO 354:2003, 3.3]
3.3. Phương pháp tích phân đáp ứng xung (intergrated impulse response method)
Phương pháp thu được các đường suy giảm bằng phép tích phân ngược theo thời gian của các đáp ứng xung bình phương.
[ISO 354:2003, 3.4]
3.4. Đáp ứng xung (impulse response)
Tiến triển theo thời gian của áp suất âm quan sát được tại một điểm trong phòng như là một kết quả của sự phát xạ của xung Dirac tại một điểm khác trong phòng đó.
[ISO 354:2003, 3.5]
CHÚ THÍCH: Trên thực tế không thể tạo ra và phát ra các hàm số delta Dirac thực sự, nhưng các âm thanh ngắn thoáng qua/nhanh (ví dụ, tiếng súng nổ) có thể cung cấp xấp xỉ gần đủ cho phép đo thực tế. Tuy nhiên, có một phương pháp đo khác đó là sử dụng một tín hiệu loại chuỗi chiều dài cực đại có chu kỳ (MLS) hoặc một tín hiệu quyết định khác, tín hiệu phổ phẳng giống như một quá trình quét tín hiệu hình sin và chuyển đổi phản ứng đo được trở lại đáp ứng xung.
3.5. Thời gian âm vang (reverberation time)
T
<các thông số âm thanh phòng> khoảng thời gian cần thiết để mật độ năng lượng âm lấy trung bình theo không gian trong buồng cách âm giảm 60 dB sau khi nguồn ngừng phát.
CHÚ THÍCH 1: Thời gian âm vang được biểu thị bằng giây.
CHÚ THÍCH 2: có thể được đánh giá dựa trên dải động lực nhỏ hơn 60 dB và ngoại suy được thời gian suy giảm của 60 dB. Sau đó được đánh dấu tương ứng. Vì vậy, nếu Tđược xác định từ thời điểm mà đường suy giảm lần đầu tiên đạt được 5 dB và 25 dB dưới mức ban đầu, thì đánh dấu là T20. Nếu sử dụng các giá trị suy giảm bằng từ 5 dB đến 35 dB dưới mức ban đầu thì đánh dấu là T30.
3.6. Các tình trạng sử dụng phòng
3.6.1. Tình trạng không bị choán chỗ (unoccupied state)
Tình trạng của phòng đã được chuẩn bị để sử dụng và sẵn sàng cho người biểu diễn hoặc người diễn thuyết và các thính giả, nhưng không có sự hiện diện của con người, và trong trường hợp của các nhà hát hoặc các phòng hòa nhạc, thì tốt nhất nên có các ghế cho người biểu diễn, các giá nhạc và các bộ gõ, v.v…
3.6.2. Tình trạng phòng thu âm (studio state)
<các phòng cho diễn thuyết và âm nhạc> Tình trạng của phòng chỉ có người biểu diễn hoặc người diễn thuyết được sử dụng và không có thính giả (ví dụ: trong buổi diễn tập hoặc ghi âm) và cùng với số người biểu diễn và những người khác như kỹ thuật viên theo số lượng thông thường.
3.6.3. Tình trạng bị choán chỗ (occupied state)
Tình trạng của một thính phòng hoặc nhà hát khi có 80 % đến 100 % số ghế được sử dụng.
CHÚ THÍCH: Thời gian âm vang đo được trong phòng sẽ bị ảnh hưởng bởi số lượng người có mặt và các tình trạng sử dụng nêu trên được xác định cho các mục đích của phép đo.
4. Điều kiện đo
4.1. Quy định chung
Có thể thực hiện các phép đo thời gian âm vang với các phòng trong các tình trạng bất kỳ hoặc tất cả các tình trạng sử dụng. Nếu phòng có các bộ phận điều chỉnh để làm cho các điều kiện âm thanh thay đổi, thì điều này có thể thích hợp để tiến hành các phép đo riêng biệt với các bộ phận trong từng cách sắp đặt thông thường của nó. Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong phòng phải được đo với độ chính xác tương ứng là ± 1oC và ± 5 %.
Việc mô tả chính xác tình trạng sử dụng của phòng có tầm quan trọng mang tính quyết định khi đánh giá các kết quả thu được bằng phép đo thời gian âm vang. Các sử dụng đặc biệt (ví dụ như phòng được tạo thành một phòng hòa nhạc bởi một dàn nhạc lớn hơn bình thường hoặc có thêm một dàn đồng ca hoặc những người đứng xem) phải được ghi lại kèm theo các kết quả.
Trong các nhà hát, có sự khác biệt giữa “kéo màn lên an toàn” và “hạ màn xuống an toàn”, giữa “dàn nhạc hở” và “dàn nhạc kín”, và cũng như giữa “dàn nhạc ngồi trên sân khấu” với phòng hòa nhạc cách âm hoặc không cách âm. Trong tất cả các trường hợp đó, phép đo có thể là hữu ích. Nếu màn an toàn được kéo lên, thì số lượng các trang thiết bị của sân khấu sẽ trở nên quan trọng và cần được mô tả.
Nơi có các thiết bị kỹ thuật điện tử làm việc hay thay đổi thì cũng phải đo các tác động của chúng, nhưng một số loại hệ thống tăng cường âm vang điện tử sẽ tạo ra các tình trạng ổn định theo thời gian trong phòng đó, một đáp ứng xung duy nhất sẽ không còn tồn tại và cần thận trọng khi sử dụng phép lấy trung bình đồng bộ trong quá trình thực hiện các phép đo.
4.2. Thiết bị
4.2.1. Nguồn âm
Nguồn âm càng đẳng hướng càng tốt (xem Bảng 1). Nguồn âm này tạo ra mức áp suất âm đủ để hình thành các đường suy giảm với dải động tối thiểu theo yêu cầu, không bị nhiễu bởi tiếng ồn nền. Trong trường hợp thực hiện các phép đo đối với các đáp ứng xung có sử dụng các chuỗi giả ngẫu nhiên, mức áp suất âm yêu cầu có thể rất thấp vì tỷ số giữa tín hiệu và tiếng ồn tăng do áp dụng phương pháp lấy trung bình đồng bộ. Trong trường hợp nếu các phép đo không sử dụng phương pháp lấy trung bình đồng bộ (hoặc phương pháp khác) để làm tăng phạm vi suy giảm, thì yêu cầu mức áp suất âm sao cho đạt ít nhất 45 dB trên mức nền trong dải tần số tương ứng. Nếu chỉ tiến hành đo T20, thì chỉ cần tạo một mức ít nhất là 35 dB trên mức nền là đủ.
Bảng 1 liệt kê các độ lệch lớn nhất có thể chấp nhận so với tính đẳng hướng khi lấy trung bình trên các cung “trượt” 30o trong trường âm tự do. Trong trường hợp không thể sử dụng được, thì phải thực hiện các phép đo cho từng 5o, sau đó bằng cách lấy các giá trị trung bình “trượt”, mỗi giá trị bao gồm sáu điểm lân cận. Giá trị quy chiếu được xác định từ trung bình năng lượng 360o trong mặt phẳng đo. Khoảng cách tối thiểu giữa nguồn và micro là 1,5 m trong quá trình thực hiện các phép đo này.
Bảng 1 - Độ lệch lớn nhất của độ định hướng nguồn tính theo dexiben để kích thích với các dải octa của tiếng ồn hồng và được đo trong trường tự do
Tần số, Hz
125
250
500
1000
2000
4000
Độ lệch lớn nhất,dB
± 1
± 1
± 1
± 3
± 5
± 6
4.2.2. Micro, thiết bị ghi âm và thiết bị phân tích
4.2.2.1. Quy định chung
Các micro đẳng hướng được sử dụng để đo áp suất âm và đầu ra có thể đưa vào:
- Trực tiếp bộ khuếch đại, bộ lọc và hệ thống hiển thị các đường suy giảm hoặc thiết bị phân tích để xác định các đáp ứng xung, hoặc
- Thiết bị ghi tín hiệu cho các phân tích sau này.
4.2.2.2. Micro và bộ lọc
Thiết bị đo phải phù hợp các yêu cầu của máy đo mức âm loại 1 theo IEC 61672-1. Các bộ lọc dải octa hoặc một phần ba octa phải phù hợp với IEC 61260. Micro phải đảm bảo càng nhỏ càng tốt và tốt nhất là có đường kính màng micro lớn nhất bằng 13 mm. Cho phép các miro có đường kính đến 26 mm, nếu chúng thuộc loại đáp ứng áp suất hoặc loại đáp ứng trường tự do nhưng được cung cấp bằng bộ hiệu chính hướng tới ngẫu nhiên sinh ra đáp ứng tần số phẳng với hướng tới ngẫu nhiên.
4.2.2.3. Thiết bị ghi
Nếu sự suy giảm âm thanh được ghi ngay từ đầu trên băng từ hoặc thiết bị ghi kỹ thuật số, thì không cần sử dụng bộ điều khiển tự động hoặc các mạch điện khác để đạt được sự tối ưu hóa về động lực của tỷ số giữa tín hiệu và tiếng ồn. Thời gian ghi của từng đường suy giảm sẽ phải đủ dài để có thể xác định mức nền cuối cùng sau suy giảm; năm giây cộng với thời gian âm vang dự kiến được khuyến nghị là thời gian nhỏ nhất.
Thiết bị ghi phải có các đặc tính sau đối với riêng tổ hợp ghi và phát lại tốc độ sử dụng:
a) Đáp ứng tần số sẽ là phẳng trên toàn dải tần số của phép đo với dung sai nhỏ hơn ± 3 dB.
b) Dải động phải đủ để đạt được dải đường suy giảm tối thiểu theo yêu cầu. Trong trường hợp suy giảm tiếng ồn ngắt quãng, thì máy ghi phải có khả năng cung cấp tỷ số giữa tín hiệu và tiếng ồn ít nhất bằng 50 dB trong mỗi dải tần số quan tâm.
c) Tỉ số giữa tốc độ phát lại và tốc độ ghi phải nằm trong phạm vi ± 2 % của 100,1×n, trong đó là một số nguyên bao gồm cả số không.
CHÚ THÍCH: Nếu sự chuyển đổi tốc độ được sử dụng khi phát lại, thì sự chuyển đổi tần số tương ứng sẽ là số nguyên của các bước trong dải một phần ba octa chuẩn hoặc trong dải một octa nếu n là bội số của ba.
Khi sử dụng máy ghi, thì chú ý tốc độ đáp ứng của thiết bị để tạo thành đường ghi về suy giảm mức áp suất âm theo thời gian (xem 4.2.2.4), là đại diện cho thời gian âm vang hiệu dụng của tín hiệu đang được phát lại. Giá trị này sẽ khác với thời gian âm vang thực của phòng cách âm chỉ khi tốc độ phát lại khác so với tốc độ ghi âm.
Khi sự suy giảm được ghi để phát lại qua các bộ lọc và thiết bị tích phân, thì điều này có thể có ích đối với các đáp ứng thời gian ngược trong quá trình phát lại (xem Tài liệu tham khảo [10]).
4.2.2.4. Thiết bị tạo đường ghi về mức suy giảm
Thiết bị để tạo thành (và hiển thị và/hoặc đánh giá) đường ghi về mức suy giảm sẽ sử dụng:
a) Lấy trung bình theo số mũ, với đầu ra là đường cong liên tục;
b) Lấy trung bình theo số mũ, với đầu ra là các điểm mẫu liên tiếp rời rạc của mức trung bình liên tục;
c) Lấy trung bình tuyến tính, với đầu ra là các giá trị trung bình tuyến tính liên tiếp rời rạc (trong một số trường hợp, có các đoạn tạm dừng nhỏ trong khi thực hiện các mức trung bình).
Thời gian lấy trung bình, ví dụ hằng số thời gian của một thiết bị trung bình theo số mũ (hoặc tương đương thích hợp), sẽ nhỏ hơn, nhưng càng sát càng tốt với T/30. Tương tự, thời gian lấy trung bình của thiết bị trung bình tuyến tính sẽ nhỏ hơn T/12. Trong đó là thời gian âm vang đang đo, hoặc, nếu phù hợp, thì thời gian âm vang hiệu dụng như mô tả tại đoạn áp cuối của 4.2.2.3.
Với thiết bị mà đường ghi (mức suy giảm được tạo thành như một loạt các điểm rời rạc, thì khoảng thời gian giữa các điểm trên đường ghi sẽ nhỏ hơn 1,5 lần so với thời gian lấy trung bình của thiết bị.
Trong tất cả các trường hợp khi đường ghi được đánh giá trực quan, thì điều chỉnh thang thời gian hiển thị sao cho độ dốc của đường ghi càng gần 45o càng tốt.
CHÚ THÍCH 1: Thời gian trung bình của thiết bị trung bình theo số mũ bằng 4,34 dB [= 10 lg(e)] chia cho tốc độ suy giảm của thiết bị, tính bằng dexiben trên giây.
CHÚ THÍCH 2: Các máy ghi mức dùng trong thương mại, trong đó mức áp suất âm được ghi theo biểu đồ là hàm số của thời gian, bằng tương đương xấp xỉ với các thiết bị lấy trung bình theo số mũ.
CHÚ THÍCH 3: Khi sử dụng thiết bị lấy trung bình theo số mũ, thì có chút lợi thế trong việc cài đặt thời gian trung bình thấp hơn nhiều so với T/30. Khi sử dụng thiết bị trung bình tuyến tính, thì không có lợi thế khi đặt khoảng thời gian giữa các điểm nhỏ hơn nhiều so với T/12. Trong một số các quy trình đo tuần tự, sẽ là tiện lợi khi đặt lại thời gian lấy trung bình thích hợp cho từng dải tần số. Trong các quy trình khác, điều này không dễ dàng, và thời gian trung bình hoặc khoảng thời gian đã chọn như trên có tham khảo thời gian âm vang ngắn nhất trong bất kỳ dải tần số nào để hợp với các phép đo cho tất cả các dải tần số.
4.2.2.5. Sự quá tải
Không cho phép có sự quá tải trong bất kỳ giai đoạn nào của thiết bị đo. Khi sử dụng các nguồn âm xung, thì phải dùng các thiết bị hiển thị mức đỉnh để kiểm tra sự quá tải.
4.3. Các vị trí đo
Nguồn âm nên được đặt tại các vị trí thường có nguồn âm tự nhiên trong phòng. Sử dụng tối thiểu hai vị trí đặt nguồn âm. Vị trí phát âm của nguồn phải cách sàn 1,5 m.
Các micro phải được đặt tại các vị trí đại diện cho các nơi mà người nghe thường ngồi. Đối với các phép đo thời gian âm vang, quan trọng là các vị trí đo lấy mẫu được toàn bộ không gian; đối với các thông số âm thanh phòng như mô tả tại Phụ lục A và Phụ lục B, chúng cũng phải được lựa chọn để cung cấp các thông tin về các sự thay đổi mang tính hệ thống có thể có với vị trí trong phòng đó. Các vị trí của micro phải cách nhau ít nhất một nửa bước sóng, tức là cách khoảng 2 m đối với dải tần số thông thường. Khoảng cách từ vị trí của micro đến mặt phản xạ, bao gồm cả sàn, bằng ít nhất một phần tư bước sóng, tức là, thông thường khoảng 1 m. Xem các thông tin chi tiết tại A.4.
Vị trí của micro không được quá gần với bất kỳ nguồn âm nào, để tránh được sự ảnh hưởng quá mạnh âm thanh trực tiếp. Trong các phòng sử dụng cho diễn thuyết và âm nhạc, độ cao của micro so với sàn phải bằng 1,2 m, tương ứng với độ cao tai của thính giả có chiều cao trung bình khi ngồi trên các ghế bình thường.
Sự phân bố vị trí các micro cũng được chọn để tránh được các ảnh hưởng lớn mà có thể gây ra các chênh lệch về thời gian âm vang tại các điểm khác nhau trong phòng. Các ví dụ rõ ràng là sự khác biệt về các khu vực ngồi sát tường, dưới các ban công hoặc các vị trí được tách riêng (ví dụ, cánh ngang trong nhà thờ và các thánh đường so với các gian giữa của giáo đường). Điều này đòi hỏi sự cân nhắc về tính đồng đều trong cách phân bố “âm thanh” đến các khu vực ngồi nghe khác nhau, sự cân bằng khi kết hợp các phần riêng lẻ của âm lượng và sự gần sát của sự nhiễu âm cục bộ.
Đối với phép đo thời gian âm vang, có thể hữu ích khi đánh giá phòng nghe theo các tiêu chí sau (trong nhiều trường hợp chỉ yêu cầu đơn giản là đánh giá bằng mắt thường) để xác định xem các mức trung bình về không gian đơn lẻ có mô tả được đầy đủ cho phòng đó không:
a) Vật liệu bao quanh các bề mặt và các bộ phận treo được đánh giá về khả năng hấp thụ và các tính chất khuếch tán của chúng, chúng được bố trí hợp lý giữa các bề mặt bao quanh phòng, và
b) Tất cả các phần của thể tích phòng được kết nối với nhau tương đối đồng đều, trong trường hợp đó bố trí ba hoặc bốn micro là đủ - các vị trí này được chọn cho khu vực ngồi nghe, với các hàng ghế được bố trí đều đặn - và có thể lấy trung kết quả của các phép đo.
Đối với trường hợp a) nêu trên, nếu trần nhà, các tường bên, trước và sau, khi được đánh giá riêng biệt, thì không được có các khu vực nào có nhiều hơn 50 % so với diện tích tương ứng của chúng, với các tính chất khác so với các khu vực của các bề mặt còn lại, thì có thể coi là sự phân bố này là đều chấp nhận được (trong một số không gian, có thể hữu ích nếu tạo dạng hình học của phòng xấp xỉ với hình hộp chữ nhật để đánh giá).
Đối với trường hợp b) nêu trên, thể tích của phòng có thể coi như một không gian đơn lẻ nếu không có các phần nào của sàn có tầm nhìn bị chặn đến các phần khác của phòng, mà có thể tích lớn hơn 10 % tổng thể tích phòng.
Nếu các điều kiện trên không được đáp ứng, thì trong phòng đó coi như có các vùng có thời gian âm vang khác nhau, và các điều kiện của phòng đó phải được điều tra nghiên cứu và tiến hành đo riêng biệt.
5. Quy trình đo
5.1. Quy định chung
Trong tiêu chuẩn này đề cập đến hai phương pháp đo thời gian âm vang: phương pháp tiếng ồn ngắt quãng và phương pháp tích phân đáp ứng xung. Cả hai phương pháp này đều có cùng các giá trị kỳ vọng như nhau. Dải tần số phụ thuộc vào mục đích của các phép đo. Đối với phương pháp khảo sát nếu không có yêu cầu về các dải tần số đặc biệt, thì dải tần số phải ít nhất từ 250 Hz đến 2000 Hz. Đối với các phương pháp kỹ thuật và xác định độ chụm, thì dải tần số phải bao gồm ít nhất từ 125 Hz đến 4000 Hz trong các dải octa, hoặc từ 100 Hz đến 5000 Hz trong các dải một phần ba octa.
5.2. Phương pháp tiếng ồn ngắt quãng
5.2.1. Sự kích thích phòng
Sử dụng loa nguồn và tín hiệu đưa vào loa được lấy từ tiếng ồn dải tần rộng ngẫu nhiên hoặc tiếng ồn điện giả ngẫu nhiên. Nếu sử dụng tiếng ồn giả ngẫu nhiên, thì nó có thể dừng ngẫu nhiên, không sử dụng chuỗi lặp đi lặp lại. Nguồn âm có khả năng tạo ra mức áp suất âm đủ để đảm bảo đường suy giảm bắt đầu ít nhất từ 35 dB trên tiếng ồn nền trong dải tần số tương ứng. Nếu đo T30, thì cần tạo ra mức áp suất âm ít nhất là 45 dB trên mức nền trong từng dải tần số.
Đối với các phép đo trong các dải octa, bề rộng băng thông của tín hiệu sẽ lớn hơn một octa, và đối với các phép đo trong các dải một phần ba octa, bề rộng băng thông của tín hiệu sẽ lớn hơn một phần ba octa. Phổ tiếng ồn cũng sẽ phải gần với phổ phẳng trong phạm vi dải băng octa thực tế được đo. Cách khác là phổ tiếng ồn dải tần rộng có thể được tạo ra phổ hồng của âm vang ổn định trong phòng kín từ 88 Hz đến 5657 Hz. Vì vậy, dải tần số bao gồm các dải một phần ba octa với các tần số trung tâm dải băng từ 100 Hz đến 5 kHz hoặc các dải octa từ 125 Hz đến 4 kHz.
Đối với các phương pháp kỹ thuật và xác định độ chụm, khoảng thời gian kích thích phòng phải đảm bảo đủ đối với trường âm để đạt được tình trạng ổn định trước khi nguồn bị tắt. Vì thế, điều quan trọng là tiếng ồn phải được phát ra trong ít nhất vài giây và không ít hơn nữa thời gian âm vang.
Đối với phương pháp khảo sát, sự kích thích ngắn hoặc tín hiệu xung có thể sử dụng thay thế cho tín hiệu ồn ngắt quãng. Tuy nhiên, trong trường hợp đó, độ chính xác đo là nhỏ hơn so với độ chính xác nêu tại 7.1.
5.2.2. Trung bình các phép đo
Số lượng vị trí các micro sử dụng sẽ được xác định theo độ chính xác yêu cầu (xem Phụ lục A). Tuy nhiên, do tính chất ngẫu nhiên vốn có của tín hiệu nguồn, thì cần phải lấy trung bình trên số lượng các phép đo tại từng vị trí để có được độ không đảm bảo đo có thể chấp nhận được (xem 7.1). Có thể lấy trung bình tại từng vị trí theo hai cách sau:
- Xác định các thời gian âm vang riêng biệt cho tất cả các đường suy giảm và lấy giá trị trung bình; hoặc
- Lấy trung bình theo tập hợp các suy giảm áp suất âm bình phương và xác định thời gian âm vang của đường suy giảm tạo thành.
Các đường suy giảm riêng biệt được chồng lên nhau với điểm bắt đầu được đồng bộ hóa. Các giá trị áp suất âm bình phương riêng rẽ của mẫu được cộng lại cho từng mẫu đơn với mỗi lần gia tăng khoảng thời gian của các sự suy giảm và trình tự của các tổng này được sử dụng là sự suy giảm tổng thể đơn lẻ mà từ đó đánh giá (xem Tài liệu tham khảo [20]). Điều quan trọng là công suất âm phát ra từ nguồn phải được giữ như nhau cho tất cả các phép đo. Đây là phương pháp được ưa dùng.
5.3. Phương pháp tích phân đáp ứng xung
5.3.1. Quy định chung
Đáp ứng xung từ vị trí nguồn đến vị trí thu trong một phòng là một đại lượng được xác định rõ, có thể đo được theo nhiều cách khác nhau (ví dụ, sử dụng các tiếng súng lục, xung của khoang đánh lửa, tiếng nổ, các tín hiệu tần số thay đổi hoặc các tín hiệu loại chuỗi chiều dài cực đại có chu kỳ (MLS) làm các tín hiệu). Tiêu chuẩn này không nhằm loại trừ bất cứ phương pháp nào có thể tạo ra đáp ứng xung chính xác.
5.3.2. Sự kích thích phòng
Đáp ứng xung có thể đo được trực tiếp bằng cách sử dụng nguồn xung như tiếng súng lục hoặc các nguồn âm khác mà bản thân không là âm vang khi phổ của nó đủ rộng đáp ứng các yêu cầu của 5.2.1. Nguồn xung phải có khả năng tạo ra mức áp suất âm đỉnh đủ để đảm bảo đường suy giảm bắt đầu từ ít nhất 35 dB trên tiếng ồn nền trong dải tần số tương ứng. Nếu đo đến T30, thì cần tạo ra một mức ít nhất là 45 dB trên mức nền.
Có thể sử dụng các tín hiệu âm đặc biệt mà tạo ra được đáp ứng xung chỉ sau khi xử lý đặc biệt tín hiệu micro ghi được (xem ISO 18233). Điều này có thể làm tăng tỷ số giữa tín hiệu và tiếng ồn được cải thiện. Các đường quét sin hoặc tín hiệu giả ngẫu nhiên (ví dụ MLS) có thể được sử dụng nếu các yêu cầu đối với phổ và các đặc tính định hướng của nguồn được đáp ứng. Do có sự cải thiện về tỷ số giữa tín hiệu và tiếng ồn, các yêu cầu về động lực đối với nguồn có thể tương đối thấp hơn so với các yêu cầu được cài đặt trong các phần trước. Nếu sử dụng thời gian trung bình, thì cần xác định rõ rằng quá trình lấy trung bình không làm thay đổi đáp ứng xung đã đo được. Khi sử dụng các phương pháp đo này thì việc lọc tần số thường có trong các phép phân tích tín hiệu, và điều đó là đủ đảm bảo rằng các tín hiệu kích thích bao gồm các dải tần số được đo.
5.3.3. Tích phân đáp ứng xung
Tạo ra đường suy giảm cho từng dải octa bằng cách tích phân ngược bình phương đáp ứng xung. Trong trường hợp lý tưởng không có tiếng ồn nền, việc tích phân buộc phải bắt đầu tại điểm cuối của đáp ứng xung (t®¥) và tiếp tục từ đầu của đáp ứng xung bình phương. Vì vậy, theo Công thức (1) sự suy giảm là hàm số theo thời gian bằng:
(1)
Trong đó:
là áp suất âm của đáp ứng xung như là hàm số theo thời gian;
là năng lượng của đường suy giảm như là hàm số theo thời gian;
là thời gian.
Tích phân ngược theo thời gian thường được xác định bằng cách thực hiện hai tích phân như trong Công thức (2):
(2)
Nhằm giảm thiểu sự ảnh hưởng của tiếng ồn nền trên phần sau của đáp ứng xung, có thể áp dụng phương pháp sau đây.
Nếu đã biết mức của tiếng ồn nền, thì tiến hành xác định cận dưới của tích phân, t1, là điểm giao nhau của đường ngang qua tiếng ồn nền và đường dốc qua phần biểu diễn đáp ứng xung bình phương được hiển thị, sử dụng thang đo dexiben, và tính đường suy giảm từ Công thức (3)
(3)
Trong đó (t < t1) và là hiệu chính tùy chọn đối với các đáp ứng xung bình phương được tích phân giữa t1 và vô cùng.
Kết quả tin cậy nhất nhận được khi được tính với giả thiết là sự suy giảm theo số mũ của năng lượng với cùng tốc độ như đã cho của đáp ứng xung bình phương giữa t0 t1, trong đó t0 là thời gian tương ứng với mức 10 dB cao hơn mức tại t1.
Nếu được đặt bằng không, thì điểm bắt đầu hữu hạn của phép tích phân gây ra sự đánh giá thấp có hệ thống về thời gian âm vang. Đối với một sự đánh giá thấp tối đa bằng 5 %, mức tiếng ồn nền phải bằng ít nhất phạm vi đánh giá cộng 15 dB dưới mức tối đa của đáp ứng xung. Ví dụ, đối với phép xác định T30, mức tiếng ồn nền phải thấp hơn mức tối đa ít nhất 45 dB.
6. Đánh giá các đường suy giảm
Đối với phép xác định T30, phạm vi đánh giá cho các đường suy giảm bằng từ 5 dB đến 35 dB thấp hơn mức trạng thái ổn định. Đối với phương pháp tích phân đáp ứng xung, mức trạng thái ổn định là mức tổng cộng của tích phân đáp ứng xung. Trong phạm vi đánh giá, đường phù hợp bình phương bé nhất sẽ được tính toán cho đường cong, hoặc trong trường hợp các đường suy giảm được vẽ trực tiếp bằng thiết bị ghi mức, đường thẳng sẽ được làm phù hợp bằng cách thủ công càng gần đường suy giảm càng tốt. Các thuật toán cho các kết quả tương tự có thể được áp dụng. Độ dốc của đường thẳng sẽ cho tốc độ suy giảm, d, tính theo dexiben trên giây, từ đó có thể tính 

được thời gian âm vang là T30 = 60 d. Đối với phép xác định T20, phạm vi đánh giá bằng từ 5 dB đến 25 dB.

Nếu áp dụng phương pháp này để xác định thời gian âm vang được dựa trên các dấu vết đánh giá đã vẽ theo thiết bị ghi mức, thì đường quan sát trực quan “khớp nhất” nhìn thấy có thể thay bằng đường hồi quy tính theo máy tính, nhưng sẽ không có sự tin cậy như phép tính theo giải tích hồi quy.
Để xác định thời gian âm vang, các đường suy giảm phải gần như theo một đường thẳng. Nếu các đường suy giảm có dạng sóng hoặc uốn cong, điều đó chỉ ra sự hỗn hợp các kiểu hình với các thời gian âm vang khác nhau và như vậy các kết quả là không đáng tin cậy.
7. Độ không đảm bảo đo
7.1. Phương pháp tiếng ồn ngắt quãng
Do bản chất ngẫu nhiên của tín hiệu kích thích, độ không đảm bảo đo của phương pháp tiếng ồn ngắt quãng sẽ phụ thuộc rất nhiều vào số lượng trung bình được thực hiện. Việc lấy trung bình theo tập hợp và trung bình của các thời gian âm vang riêng biệt có cùng các sự phụ thuộc vào số lượng lấy trung bình. Độ lệch chuẩn của kết quả phép đo, s(T20)hoặc s (T30có thể tính được từ các Công thức (4) và (5):
(4)
(5)
Trong đó:
là độ rộng băng thông, tính theo héc;
là số lượng suy giảm đo được tại từng vị trí;
là số lượng các vị trí đo độc lập (tổ hợp của các vị trí nguồn và các vị trí thu);
T20 là thời gian âm vang, dựa trên phạm vi đánh giá 20 dB, tính theo giây;
T30 là thời gian âm vang, dựa trên phạm vi đánh giá 30 dB, tính theo giây.
Các Công thức (4) và (5) được lấy từ Tài liệu tham khảo [21] và [22] và dựa trên các giả thuyết thực tế liên quan đến thiết bị lấy trung bình.
Đối với bộ lọc dải octa, = 0,71 ¦C, và đối với bộ lọc một phần ba octa, = 0,23 ¦C, trong đó ¦C là tần số trung tâm dải của bộ lọc, tính theo héc. Các phép đo dải octa cung cấp độ chính xác phép đo tốt hơn so với các phép đo dải một phần ba octa với cùng số lượng các vị trí đo.
7.2. Phương pháp tích phân đáp ứng xung
Về mặt lý thuyết, tích phân đáp ứng xung phù hợp với phương pháp trung bình số lượng vô hạn các kích thích tiếng ồn ngắt quãng [11]. Khi đánh giá thực tế về độ không đảm bảo đo sử dụng phương pháp tích phân đáp ứng xung, có thể coi là như nhau về độ lớn như khi sử dụng trung bình của các phép đo n= 10 tại từng vị trí theo phương pháp tiếng ồn ngắt quãng. Không cần lấy trung bình bổ sung để làm tăng độ chính xác của phép đo về mặt thống kê đối với từng vị trí.
7.3. Các giới hạn dưới cho các kết quả tin cậy gây ra do bộ lọc và bộ tách sóng
Trong trường hợp thời gian âm vang quá ngắn, đường suy giảm có thể bị ảnh hưởng bởi bộ lọc và bộ tách sóng. Sử dụng các phân tích truyền thống tiên tiến, các mức thấp hơn đối với các kết quả tin cậy được tính theo các Công thức (6) và (7):
BT > 16                                                                                                            (6)
> 2Tdet                                                                                                                                                                                                                       (7)
Trong đó:
là độ rộng băng thông của bộ lọc, tính theo héc;
là thời gian âm vang đo được, tính theo giây;
Tdet là thời gian âm vang của bộ tách sóng lấy trung bình, tính theo giây.
8. Trung bình không gian
Các kết quả đo được đối với phạm vi các vị trí nguồn và micro có thể được tập hợp đối với các khu vực được xác định riêng biệt hoặc đối với phòng như một thể thống nhất để đưa ra các giá trị trung bình không gian. Trung bình không gian này đạt được bằng cách lấy trung bình số học các thời gian âm vang. Giá trị trung bình không gian được tính bằng cách lấy trung bình các thời gian âm vang riêng biệt cho tất cả các vị trí nguồn và micro độc lập. Độ lệch chuẩn có thể được xác định để cung cấp một số đo chính xác và phương sai không gian của thời gian âm vang. Xem thêm A.4.
9. Công bố kết quả
9.1. Các bảng và đường cong
Các thời gian âm vang tính được cho từng tần số của phép đo được vẽ theo dạng đồ thị và công bố theo dạng bảng.
Trong trường hợp vẽ dạng đồ thị, các điểm được nối với nhau bằng các đường thẳng. Trục hoành biểu thị tần số theo thang logarit sử dụng khoảng cách bằng 1,5 cm trên octa, còn trục tung sử dụng thang thời gian tuyến tính 2,5 cm tương ứng một giây hoặc thang logarit 10 cm tương ứng với mỗi 10 dB. Các tần số danh định giữa dải đối với các dải octa phù hợp với IEC 61260 phải được đánh dấu trên trục tần số.
Thời gian âm vang dưới dạng số đơn trung bình, T30, mid, có thể được tính bằng cách lấy trung bình T30 trong các dải octa 500 Hz và 1000 Hz; cũng có thể sử dụng T20, mid. Cách khác, lấy trung bình sáu dải một phần ba octa từ 400 Hz đến 1250 Hz.
9.2. Báo cáo thử nghiệm
Báo cáo thử nghiệm bao gồm các thông tin sau đây:
a) Công bố rằng các phép đo được thực hiện phù hợp với TCVN 10615-1 (ISO 3382-1);
b) Tên và địa chỉ của phòng được tiến hành thử nghiệm;
c) Bản thiết kế phác thảo của phòng thử, có chỉ thị tỷ lệ xích;
d) Thể tích của phòng - nếu phòng không hoàn toàn kín, thì cần giải thích rõ cách xác định thể tích;
e) Đối với các phòng để diễn thuyết và âm nhạc, số lượng ghế ngồi, ví dụ, ghế có đệm hoặc không có đệm, và nếu có sẵn các thông tin thì báo cáo kèm theo về độ dày và loại đệm, loại vải bọc (xốp hoặc trơn, ghế có bộ phận nâng lên hạ xuống không), và các phần nào của ghế được bọc;
f) Mô tả hình dáng và vật liệu tường và trần nhà;
g) Tình trạng hoặc các tình trạng sử dụng trong quá trình thực hiện các phép đo và số lượng người choán chỗ;
h) Tình trạng của các thiết bị khác nhau như các vách ngăn, hệ thống âm thanh công cộng; các hệ thống điện tử tăng cường âm vang, v.v….;
i) Đối với các rạp hát, các màn che an toàn hoặc các màn trang trí được kéo lên hay hạ xuống;
j) Nếu có, mô tả phần trang trí sân khấu, bao gồm cả các phòng hòa nhạc cách âm, v.v….;
k) Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của phòng trong quá trình thực hiện các phép đo;
l) Mô tả các thiết bị đo, nguồn và micro, và có sử dụng các máy ghi không;
m) Mô tả tín hiệu âm thanh đã sử dụng;
n) Chọn khoảng quét, bao gồm chi tiết về các vị trí của nguồn và micro, tốt nhất nên thể hiện trên bản vẽ thiết kế; các độ cao của nguồn và micro;
o) Ngày tiến hành đo và tên cơ quan thực hiện phép đo.

TCVN10615-1:2014, tcvn, miễn phí, tiêu chuẩn việt nam, TCVN 10615-1:2014 Tiêu chuẩn quốc gia về Âm học - Đo các thông số âm thanh phòng - Phần 1: Không gian trình diễn

Đăng nhận xét

[blogger]

Author Name

Biểu mẫu liên hệ

Tên

Email *

Thông báo *

Được tạo bởi Blogger.