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家庭影院装修环境声学处理全解析

中国投影网投影资讯   2017-10-23 13:46:46  编辑:SevenZhang  [ ]

首先,要有好的声音,就必须要有比较好的环境。吸声处理是听音室中最重要的声学处理之一。它直接关系到房间的混响时间是否适当。我们必须清醒地认识到,适当的混响不仅能美化声音,而且从本质上讲,它是Hi-Fi放音的基础。
    从听音室装修的声学处理角度那是一个很大的课题,这个内容以后影音会详细为大家讲解。今天要讲的是从调试角度而言的吸声处理,在调试阶段,家里的装修基本已经到位,要在硬装修方面再“大兴土木”地装饰已经不可能,于是就要在软装饰上动点脑筋。
    混响时间的概念已有一百多年历史。经典的混响时间(T60)定义是,声源停止发声后,室内声压衰减60dB所需的时间。根据这一定义可以从理论上导出混响时间的数字定义:T60=0.16V/A(秒)
式中,V为房间容积(m3),A为室内总吸声量(㎡)。
    前一定义是测定混响时间的物理基础,后一定义则为控制室内混响时间提供了依据,即对于给定大小的房间,只要控制室内总吸量,就能自由地控制混响时间。这个重要公式称为“赛宾公式”,它最初是由赛宾通过实验建立起来的。
    通过对厅堂音质及其混响时间的大量调查和分析,声学家提出了“最佳混响时间”的概念。它告诉我们,要获得良好的音质,房间的混响时间不应过长,但也不是越短越好,而是要适当,这个适当的混响时间范围称为“最佳混响时间”。
    最佳混响时间是声学史上第一个反映房间音质的客观参数。我们平时常说“混响能美化音质”,就是“混响适当”而带来的效果。事实上,房间混响是否适当,不仅仅关系到声音是否动听悦耳,而且还直接关系到声音是否真实、自然的程度。许多主观听音评价,如丰满、温暖、清晰、空间感等都与混响是否适当密切相关。因而混响的重要性可以“一言而蔽之”:“牵一发而动全身。”

最佳混响时间
    要把混响控制到适当的程度,首先要知道适当的混响时间是多少,它又受什么因素的影响。对此,许多声学家为我们提供了推荐值。上图就是“最佳混响时间”与房间容积/音乐/语言之间的一种关系曲线。实际上,这组曲线并不是“绝对”准确的,应该理解为是与房间容积和声音类别相关的“最佳混响时间”的大致数值,相对于各种实际情况,可能有+10-20%的变动范围。尽管如此,它还是为我们提供了两条重要信息。一是使用我们对“最佳混响时间”有了一个基本的数量概念。二是提供了“最佳混响时间”的一些影响因素及其变化趋势。为了进一步理解混响对声音的影响,下面作一些简单的说明。
    首先,如果房间较大,“最佳混响时间”也应相应长一些。这是因为房间空间增大,需要较大,需要较大的响度才能使声音听起来更满意些。而增加混响时间能起到高响度的作用。音乐厅的混响时间(1.5秒左右)比听音室大得多,就是这个道理。
     知道适当的混响时间
     其次,适合语言的“最佳混响时间”总是比音乐所需的混响时间短一些,这又是什么原因呢?原来这两类声音都可看作一连串音节或音符组合而成的。原来这两类声音都可看作一连串音节或音符组合而成的。每出现一个音,都对应一个用房间混响时间度量的声衰变过程,如图2所示。如果房间混响时间过长,前一个音尚未充分衰减,后一个音就已经到来,二者之间重叠部分(阴影部分)就会过多,两个音就是易听清楚,声音显得模湖不清而混浊。及之,如果房间混响时间过短,两个音之间重叠很小甚至相互分开,此时每个音听起来还算清楚,但往往不够响亮和丰满,这是因为直达声得不到混响声的有力技持,就清晰度而言,此时也未必能达到最好的程度。显然,只有当混响时间比较适当时,才可能听到既丰满响亮又清晰的声音。由于人们对语言的满意程度主要取决于听清听懂内容的程度,因而混响时间短一些比较有利。相比之下,人们对音乐往往不要求听清每个音符,倒是常常希望相互之间有些“掩盖”避免听到乐器的某些缺陷或不足,这样声音反而更为丰满动听,因此混响时间通常总比语言的长一些为好。
    最后要说明的是,作为容积不大的家庭听音室,大多以欣赏音乐为主要使用目的,在设计听音室时,“最佳混响时间”初始值应该适当取得大一些,至少不应小于0.5秒。如果需要,在此基础上循序渐进地降低混响时间,通过试听就比较容易找到符合实际情况的“最佳混响时间”了。

混响均匀性要求
    以上所谈的“最佳混响时间”都是中频500Hz时的值。目前室内声学中所涉及的频率范围大多限于125Hz~4000Hz。因此混响时间的控制还包括控制“最佳混响时间”的频率响应问题。关于混响时间的频率响应,一般希望从低频到高频大致平直均匀。不过平直的高频响应对某些乐器的声音是好的,对另一些泛音丰富的乐器则可能会感到过于刺耳。综合起来看,高频允许适当降低一些比较适当。至于低频响可以适当提升一些,有利于改善小房间低频重放效果,因些图3b的混响频率特性也是不错的。不过,当小房间中低频驻波比较严重时,加强低频的吸音,使低频混响时间从中频开始平滑地缓慢下降的特性,也是常用的混响频特性,尤其小房间使用大音箱的情况下更合适些。
要避免的是图3d那样起伏较大的混响特性。与峰值对应的频率f1的混响时间长,与谷值对应的频率f2的混响时间短,f1就会对f2的信号产生“掩蔽”效应,尤其当f2信号幅度较小时,将几首完全被f1所“淹没”,从而失去很多本来可以听到的微妙的乐音,这对hi-Fi重放自然是很不利的。当室内驻波引起的共振得不到很好的抑止时,低频段常会出现上述情况,从而使声音产生失真或染色。因而在设计听音室时,特别是要注意防止低频共振频率出现“简并”并加强对其的吸声处理。
    总之,对于3a~3c的混响特性不能一概地说哪种好哪种不好,因为这与房间驻波和音乐类型有关。不过大致来说,相对于中频而言,高频混响时间希望控制在0~-10%的范围内,低频混响时间控制在+50~-20%的范围内,大概是普遍能够接受的。
    初步选定了“最佳混响时间”及其频率响应要求后,接下来要对房间的吸声处理作出大致的安排。
我们可以根据吸声系数表,计算家里具体的表面积,根据赛宾公式,不同的材质来计算总的吸声量,和要求的“最佳混响时间”进行对比,然后再根据实际情况,来增加或者减少吸收或者扩散的材料,有些在装修后已经很难增加或者减少,有些是比较容易添加的,比如第三类材料。
    第3类材料是由多孔性棉毛织物所构成的,地毯和挂帘(即帷幕)是其代表品种,也是历史上最早使用的吸声材料。这类材料的特性是中高频吸声系数较高,而低频吸声系数很低,因此一般作为中高频吸声材料使用。由于地毯和挂帘本来就是家用吸声材料,但由于它主要只对中高频吸声,常常导致声间发混,清晰度不佳等弊端。也许正由于这个原因,再加上现在可用作吸声的材料和结构颇多,(甚至可以自制),使用又十分方便的家用吸声材料,特别是它在一定范围内具有可调吸声系数的特点,更是适合业余使用的吸声材料。折叠面积(%)是指挂帘折叠悬挂时其展开部分的面积与其全部摊开悬挂时的面积之比。折叠悬挂时的吸声系数大为提高,主要是折叠后等于增了挂帘本身的厚度,因而吸声系数就会增大。另外,当折叠(%)增加到一定程度后,吸声系数会出现明显的峯形特性。这是因为折叠(%)大时,挂帘后的空气层厚度也增大,形成类似于共振吸声结的色的吸声特性。表中的丝绒帷幕也有类似的特点。只要我们充分了解挂帘的上述特性,再与低频吸声材料合理搭配使用,完全能够在全频段取得所希望的吸声特性。
    具体需要多少材料怎么排布,就要看具体情况,不同房间的混响情况来处理。在没有混响测量仪器的业余条件下,对房间进行混响时间的计算,看起来是毫无实际意义的多此一举。其实恰恰相反,而是十分必要的。因此它便于我们大致设置出多种不同的房间混响特性,从而有可能通过试听和比较,从多种房间混响特性中找到最满意的混响特性。这样在一定程度上弥补没有混响测量仪器带来的不足。
    对于初次涉足“房间发烧”,并且有时间、有精力和有浓厚兴趣的发烧友,建议从比较简单灵活,方便更政和成本较低的听音室处理方案起步, 这样有利于逐渐积累经验,最终达到比较理想的效果。

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