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作者：柒木

校稿：小鱼干

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文章由Jens Holger Rindel在2018年发表，Jens Holger Rindel1977年获丹麦工业大学声学博士学位，挪威Multiconsult高级顾问，2005年获Rockwool Prize。

引言

国际标准ISO3382-3：2012[1]定义了一些可测量的房间声学参数，用于客观评价开放式办公室的声学。必须有四个数量：

● 分心距离（distraction distance）,rD；

●语言A级加权声压级(SPL)的空间衰减率,D2,S ；

● 4m处A级加权声压级，Lp,A,S,4m；

● A级加权平均背景噪声，Lp,A,B；

分心距离（distraction distance）定义为距离语言传输指数(STI)≥为0.5的源的距离。此外，还可以确定两个数量；在最近的工作站中的STI，和隐私距离，rP(STI=0.2)。

主要的声学问题是别人之间的言语和谈话分散了注意力。然而，这不是一个简单的一维噪声问题，可以解决一个足够高的阻尼的房间。如果混响时间很短，远程的声音就会非常清晰，因此分散注意力的程度就会很高。然而，长时间的混响时间会导致一个非常嘈杂的环境，这也是令人不安的。在实验室进行的实验表明，过度的吸声可能会对使用者对噪音的感知、对噪音的可接受性和办公室工作[2]的表现产生负面影响。

与背景噪声类似：它既不能太低也不能太高。人们可能会像关心噪音一样关心安静[3]。

分心距离是一个特别有趣的参数，因为它考虑了大多数重要的声学参数，即吸收量、隔断的影响、空间衰减和对背景噪声的掩蔽。空办公室的背景噪声必须按照ISO3382-3进行测量，但标准允许使用其他类型的背景噪声进行额外计算结果，例如办公室人类活动的结果。

人类活动噪声

法国标准NFS31-199[4]将开放式办公室分为四类，活动类型不同，因此人类活动的噪音水平不同：

● 主要是电话，LA,eq=48dB-52dB；

● 协同工作，LA,eq=45dB-50dB；

● 单独工作，LA,eq=40dB-45dB；

● 接待，LA,eq< 55 dB；

报告中对各种办公室活动的测量噪声水平和时间分布，以及办公室[5]中人的活动噪声进行了建模预测。说话是声压级最高的来源，在1米的距离Lp,A=58dB。另一个关于人类活动噪声的经验模型来自于五个办公室的测量，[6]。

语言噪声干扰

最近在21个芬兰办公室[7]进行的一项调查显示，言语的高度干扰百分比(% HD)与分心距离和其他参数的管线见表1。与背景噪声（无人类活动测量）的相关性为负，即较高的背景噪声对语言的干扰较小。这与空间衰减率D2,S.没有相关性。与Lp、A、S、4m的相关性最高。然而，在[7]中得出的结论是，分心距离是预测开放式办公室中噪声干扰的最相关的声学参数。

表1：语言的%HD与ISO3382-3参数的关系。数据来自Haapakangas等人的[7]

基于语言背景噪声的模拟

为了深入了解声学性质和参数之间的复杂关系，我们利用ODEON 进行了一系列的模拟。房间模型与之前的[8]研究中使用的相同。天花板是高吸收或高反射，产生的混响时间分别在0.4s和1.2s左右。房间设备齐全，要么没有隔断，要么有吸音隔断。采用了三种不同高度的隔断，即1.2米、1.5米和1.75米。有隔断的混响时间比没有隔断的略低，分别约为0.4秒和1.0秒。

使用四个不同的发声位置和四条相关的接收机位置线进行了模拟。根据ISO 3382-3，每次模拟的结果是四条声传播线上的平均房间声学参数。

背景噪声从30dB(A级加权)到60dB，每次增长为5dB。由于其目的是模拟来自人类活动的噪声，即主要是语言，因此应用于背景噪声的频谱是一个典型的语言频谱，见图1。

图1语言频谱应用于模拟、在63Hz处的值来自[9]，其他值来自[1]

模拟结果

首先，我们来看看没有隔断的办公室的结果。干扰距离rD和隐私距离rP如图2中显示为背景噪声水平的函数。当噪声水平低于50dB时，干扰距离更相关，但当背景噪声水平较高时，隐私距离更相关。分心距离不能在较高的噪声水平上确定，因为STI<0.5，即使在最近的位置。

图2、干扰距离和隐私距离作为背景噪声水平的函数，从计算机模拟中得到的结果

增加混响时间会导致STI降低，因此预计rD和rP都会降低。虽然rD是这样的，但rP的结果是相反的。解释是，较长的混响时间会降低靠近位置的STI，但不会影响信噪比较低的远程位置的STI。因此，长混响时间比短混响时间时，STI/距离曲线的斜率更浅，并且STI=0.2的点移动到更长的距离。

对于良好的声学设计，目标是较短的分心距离，最好低于ISO 3382-3附录A中建议的5m。虽然这可能通过很长的混响时间获得，但这显然是一个不可接受的解决方案。

另一种可能性是一个非常高的背景噪声水平，如果混响时间为0.4s，则接近50dB。这与NFS31-199[4]的第一类开放式办公室相对应，其中假定来自人类活动的噪音在48dB到52dB之间。

另一种实现这个目标的方法是在工作站之间引入噪音隔断。这减少了分心距离，见图3。隔断的效果在低背景噪音下最为显著。

图3、分心距离与背景噪声水平的关系。全线：没有和有不同高度的隔断的模拟。注：Haapakangas等人的测量数据

图3还显示了在[7]中报告的21个芬兰办公室的结果。总的来说，这些测量结果表明，隔断比在模拟办公室中使用的隔断更高、距离更近。然而，在模拟中，背景噪声和分散距离之间的关系有一个斜率，这与通过测量数据得到的线性斜率相似。坡度约为-1 dB/m（R²=0.69）。

隔断的效果如图4所示，它结合了语言的分散距离和空间衰减率这两个参数。可以看出，增加混响时间（RT）会导致rD和D2,S的减少。引入隔断和增加隔断高度会导致rD减少与D2,S增加。对于高隔断，RT对D2,S的影响很大，但对rD的影响有限。

图4、在不同混响时间（RT）的模拟中，有隔断和无隔断时，分心距离和空间衰减率D2,S之间的关系。语言频谱背景噪声为35 dB

图5与图4相似，但此处显示了三种不同级别背景噪声的结果。随着背景噪声的增加，rD的降低非常明显。在高背景噪声和隔断中，RT仅影响D2,S，而不影响rD。

图5、不同背景噪声水平、不同混响时间、有无隔断时，分心距离与空间衰减率D2,S的关系

图6以图表的形式显示了模拟结果，该图结合了两个参数分散距离和4米语言的声压级。增加隔断高度可以有效地减少rD，但对Lp,A,S,4m的影响非常有限。增加RT对Lp,A,S,4m有很大影响，在本例中，如果T>0.4 S，则声压级超过50 dB。该图解释了为什么有必要优化混响时间；它不应该太长也不应该太短。

图6、在不同混响时间的模拟中，在有隔断和无隔断的情况下，分心距离与4米语言声压级之间的关系。语言频谱背景噪声为35 dB

详述

ISO3382-3的附录A包含了办公室声学参数的指南。如果rD≤5m、D2,S≥7dB和Lp,A,S,4m≤48dB，则条件良好。如果rD>10 m，D2,S<5 dB，Lp,A,S,4m>50 dB，则条件较差。

图7所示为D2,S与rD的对比图。Haapakangas等人[7]对开放式办公室的数据进行了绘制，其中报告了语言的% HD。根据指南，大多数办公室既不差也不好。大多数办公室的D2,S>6 dB，整个画面分散。建所建议的限制的相关性并不明显。

图7 Haapakangas等人[7]在开放式办公室测量数据中，分心距离和空间衰减率D2,S之间的关系。点的颜色表示语言的HD百分比。阴影区域指ISO 3382-3[1]附录A中的“好”（浅绿色）和“差”（紫色）

在图8中，相同的数据显示在以Lp,A,S,4m和rD为声学参数的图表中。这个图表更有意义，因为有一种趋势，即主观评分最差的办公室位于左上角。然而，主观评分与rD之间的相关性不是很明显。评级最好（0-20%HD）的办公室的rD介于2.5米和14米之间。这可能是由于测量办公室的背景噪声非常不同造成的。如前所述（图3），与rD和背景噪声之间有很强的相关性。实际上，一些评级最好的办公室的rD较短，但背景噪音也相当高。

图8 Haapakangas等人测量数据中，分心距离与4m处Lp,A,S,4m语言声压级之间的关系[7]。点的颜色表示语言的HD百分比。阴影区域指ISO 3382-3[1]附录A中的“良好”（浅绿色）和“较差”（紫色）

图9 Haapakangas等人测量数据中，调整为40 dB背景噪声级的分心距离与在4m处Lp,A,S,4m语言声压级之间的关系[7]。点的颜色表示语言的HD百分比。阴影区域建议为“好”（浅绿色）和“差”（紫色）

为了克服背景噪声的这种依赖性，建议以这样一种方式“正常化”分心距离，它代表了人类活动产生的真实背景噪声。使用图3中的相关性，40 dB背景噪声下语言的调整分心距离rD，40可以大致近似为：

rD，40 ≈ rD -（40 -Lp,B,A,） [m](1)

这就导致了图9中的图表。建议“良好”条件的相应极限为rD，40≤9m。

通常，不应使用方程（1）。测量和模拟的STI结果应该直接使用40dB语言噪声谱来计算，见图1。

结论

在声学参数中，空间衰减率D2,S似乎没有相关性。然而，4 m处的SPL和分心距离是一个重要的设计参数。由于后者强烈依赖于背景噪声水平，因此建议将分心距离“正常化”到定义明确的背景噪声水平，这可能更好地代表人类活动产生的噪声。

参考文献

[1] ISO 3382-3 (2022). Acoustics – Measurement of room acoustic parameters – Part 3: Open plan offices. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland.

[2] I. Balazova, G. Clausen, J.H. Rindel, T. Poulsen, D.P. Wyon (2008). Open-plan office environments: A laboratory experiment to examine the effect of office noise and temperature on human perception, comfort and office work performance. Proceedings of Indoor Air 2008, 17-22 August 2008, Copenhagen, Denmark.

[3] V. Acun & S. Yilmaez (2018). A grounded theory approach to investigate the perceived soundscape of open-plan offices. Applied Acoustics 131, 28-37.

[4] NF S 31-199 (2016). Acoustic performance of open-plan offices. AFNOR, Paris, France.

[5] T. Vervoort & M. Vercammen (2015). Background noise level to determine the speech privacy in open plan offices. Proceedings of Euronoise 2015, Maastricht, Netherlands, 1209-1214.

[6] T.S. Dehlbæk, C-H Jeong, J. Brunskog, C.M. Petersen, P. Marie (2016). The effect of human activity noise on the acoustic quality in open plan office. Proceedings of Internoise 2016, Hamburg, Germany, 3517-3526.

[7] V. Haapakangas, V. Hongisto, M. Eerola, T. Kuusisto (2017). Distraction distance and perceived disturbance by noise – An analysis of 21 open-plan offices. J. Acoust. Soc. Am. 141, 127-136.

[8] J.H. Rindel, C.L. Christensen (2012). Acoustical simulation of open-plan offices according to ISO 3382- 3. Proceedings of Euronoise 2012, Prague, Czech Republic.

[9] J.H. Rindel, C.L. Christensen, A.C. Gade (2012). Dynamic sound source for simulating the Lombard effect in room acoustic modeling software. Proceedings of Internoise 2012, New York, USA.