1 绪论
混响室是音频工程中至关重要的房间，其声学特性的设计和优化对于音乐录制、声音效果设计以及声学实验具有重要意义。混响室的声学性能直接影响到音频信号的质量和真实感受。混响室建筑声学仿真设计的目标是通过科学的方法和技术手段，模拟和预测混响室内声波的传播、反射和吸收情况，以达到所需的声学特性。声学仿真技术在混响室设计中发挥了重要作用，能够准确评估和优化混响室的声学性能。基于声学原理和数值计算方法，声学仿真软件可以模拟声波在混响室内的行为。
2 混响室的基本理论及分析方法
声学混响室是一个能在所有边界上全部反射声能，并在其中充分扩散，使形成各处能量密度均匀、在各传播方向作无规分布的扩散场的实验室。
声学混响室的功用主要是：测定材料的吸声系数，空气中的声吸收，声源和机器、设备等的声功率及频谱，测量某些电声器件和设备的效率等声学性能以及对灵敏机件作噪声疲劳试验等。
本文研究的混响室的参照实体对象是西安交通大学近年来建造的混响室，如图2-1所示。机械混响室一般是由5个部分组成的，它们分别为屏蔽腔体、搅拌器、发射天线和接收天线以及各向同性的电场探头，如图2-2所示。
图2-1 实体混响室
图2-2 混响室的结构图
3 混响室的仿真及分析
3.1建模前的考虑及仿真软件简介
至今为止，已经有很多种电磁仿真软件被研发出来用于对各种声学和通信系统中的模型进行仿真，它们各具特色，并且拥有着强大的功能。例如被Ansoft公司研发出来的HFSS软件，它不仅可以被用来计算三维无源结构的各种参数，还可以被用来模拟全波电磁场。而一般被用来仿真混响室的电磁仿真软件是CST公司研发的CST软件和EMSS公司研发的FEKO软件。CST软件的特点是在仿真模型时域方面特性时更加的方便与精确；而FEKO则针对频域方面特性仿真时更加的优化。
3.2 利用CST仿真混响室
由于CST软件仿真出的模型在很宽频率范围内都可以对其进行优化与分析，同时CST强大的电磁求解算法仿真器更有优势去支持混响室这种具有电大尺寸的模型，所以本次研究采用CST作为仿真工具。
3.2.1 屏蔽腔体建模
本文构建的混响室腔体如图3-1所示，尺寸为：1.5m×1.44m×0.92m，矩
形腔体的八个顶角坐标为：
表3-1 腔体的8个顶点坐标
由第二章中混响室最低可用频率的求解结果可知，此混响室的最低可用频率大小为473.4MHz。
由于镀锌钢板的电导率相对比较大，且符合国际标准，所以设置混响室墙壁材质为镀锌钢板，同时为了不增加仿真时的计算复杂度，将实际混响室存在的门与缝隙产生的电磁损耗忽略不计。
图 3-1 混响室的屏蔽腔体
3.2.2 搅拌器建模
混响室中的搅拌器尺寸有一定的规范，一般要设定为：大于LUF对应波长的一半，且搅拌器应放在混响室的角落里。仿真的搅拌器规格如下图3-2。
材质为： 镀锌钢板 （ 电导率σ=1.69×107S/m, 相对磁导率μr=1，磁损耗因子δμ=0.0 ）
（2）尺寸为：
0.3m×0.25m×4（片）
（3）相邻两片搅拌页间夹角为：
60°×2=120°
图 3-2 混响室的搅拌器
3.2.3 发射天线建模
发射天线的类型有许许多多，它们有各自的特点，有的适合产生高频，有的不适合；有的频带范围宽，有的频带范围窄。而混响室中发射天线一般常用的是角锥天线和对数周期天线，这两种天线产生的激励信号更有利于混响室的测量。
但本文选择用偶极子天线作为激励源的原因是，因为仿真角锥天线或对数周期天线会花费很多额外的时间，增加混响室总体仿真的负担，因此最终仿真了一种总长为12.5cm,半径为0.084cm的半波偶极子天线作为发射天线进行对混响室性能的研究。
图 3-3 混响室的发射天线
3.2.4 混响室完整模型
通过以上混响室几个主要组成部分的陈述，可以得到一个完整的混响室模型，并将混响室测试工作区域的8个顶点放置场强探头，如图3-4所示，工作区域8个顶点坐标为：
表3-2 工作区域8个顶点坐标
图3-4 混响室模型
3.3 本章小结
本章提出了几种可以用来进行电磁仿真的软件，它们各有优劣。鉴于CST软件仿真出的模型在很宽频率范围内都可以对其进行优化与分析，同时CST强大的电磁求解算法仿真器更有优势去支持混响室这种具有电大尺寸的模型，所以最终选择CST为混响室仿真的仿真软件。然后用CST软件仿真了一个简单的混响室模型，为第四章中混响室发射天线的优化设计打下坚实的基础。
4混响效果器的运用
用来模拟一个特定空间的声音反射；模拟回音现象；确定声音空间位置的效果器，都属于混响效果器。包括 Reverb.（混响）；Pan（声相）；Delay（延迟）
三种效果。
4.1REVERB.（混响效果器）
当我们在浴室里唱歌的时候感觉声音很棒，那是因为声音以特定的方式反射回到你的耳朵里了。这种现象被我们称为Reverb（混响）一一reverbration的简称。简言之，混响效果就是给声音添加回声效果。双排键上的混响分为整体混响，单独乐器混响，节奏伴奏混响时间越长混响的效果越久。长的时间用来模拟较大的空间如大教堂混响；较远的距离；或者模拟一个有着坚硬墙壁地板（反射性强）的小房间如plate混响。反之，较小的时间值用来模拟小的空间如White room类型，或者较近的距离。
双排键上的混响效果器按照时间效果长短是按照以下次序排列的：Canyon > Tunnel > Hal l > Plate >Stage>White room>Room>Basement。最高的Canyon的时间达到12. Os，最小的Basement只有0. 6 s。我们常用的Hall, Stage, Room, Plate等几种类型，它们的时间值是个范围，而不是唯一值。
（2）混响效果器在编曲中的具体使用。在其原理基础上，我们就可以根据乐
曲的需要来调整我们的混响。首先，我们调整的是整个乐曲的混响。有几个常规的原则可以提出来作为参。1.容积较大、吸声不足的房间，效果器的人工混响时间要短，比如本身就在一空旷的会堂演奏，这时候可以把整体混响可以选择比较短的类型；在房间小，比较容易吸音的地方演奏，人工混响时间要长一些。
4.2PAN声相
（1）声相效果器的概念介绍。声相是根据立体音响输出的各个音群之乐器音的位置。双排键上共有七个声相位置。我们按照需要可以左右调节。双排键上三个键盘的八组音色均有各自的声相效果调节。节奏型没有此项设置，但是在键盘打击乐里，可以针对每一样使用到的打击乐进行单独的声相调整。
（2）声相效果器在编曲中的具体使用。声相效果主要是针对象交响乐这种不需要其它的音箱设备，直接凭借乐器自身音量发声的音乐作品。因为象是很多流行音乐都是要插电，通过音响设备将所有乐器的声音统一播放出去，所以，这时，影响声音位置的是音箱的位置而不是乐器的位置。
参考文献
[1] 刘劼楠.基于混响室的材料吸收截面测量研究与应用.北京邮电大学，2018.
[2] 彭泽清. 基于混响室和暗室抗扰度试验相关性分析[D]. 东南大学， 2017.
[3] 梁小亮.电磁兼容混响室发展及应用综述[J].民用飞机设计与研究，2010（2）：60-61.
