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家庭影院装修声学处理之“吸声”怎么做_家庭影

作者:PokerStar时间:2021-01-29 06:57

  记得在很多年前,只有最具冒险精神的发烧友才会认真对待他们的视听室。得到更好声音的承诺让很多人前往建材店,购买一些Owens Corning 703玻璃纤维板,然后改装成自用的吸声板(很多人今天还这样做)。当然,那时候也有些人会使用鸡蛋的纸箱和地毯。当时,增加声学处理最普遍的建议叫做LEDE系统。LEDE是“live-end dead-end”的首字母缩写,意思是让你房间的前面变得安静,后面具有反射性。如果没有更好的选择,这不是一个坏主意。LEDE系统基本的声学处理原则是让房间前面变得安静,后面具有反射性。

  后来,人们发现了声音反射吸收的“镜像点”的好处。这是一个更复杂的概念,因为它需要使用一面镜子,并有一名助手(或愿意的配偶)在旁协助。助手沿着侧墙移动镜子,直到你能看到每个音箱。每个镜像点都是放置吸声板的目标。大多数时候,效果是可以听得见的,声音的聚焦和细节都有了明显的改善。下图显示了声音传播时的镜像(反射)点,就像台球从墙上反弹到你的耳朵。这些叫做镜面反射。在听得见的情况下,所有的镜像点甚至只是侧墙镜像点的吸声并不是完全有益的,还会引起其它问题。

  今天,我们知道简单地吸收所有的反射声并不是最好的选择。一些反射声应该要被吸收处理,而另一些则不应该被处理,因为能增强包围感和空间感。我喜欢称它为反射声管理。我会试着用我们的博客来分享每一种处理措施功能的相关信息,以及它们在你房间里的最佳用途。

  各种各样的发烧友论坛都充满着大量使用不同设计的声学处理策略。如果结果不能让人满意,可能很多人会觉得困惑,而且花费高昂。虽然最基本的处理策略通常能带来好处,但了解一些科学知识也是好事。首先让我们看看声学处理的不同类型。

  扩散:扩散板分散声音。虽然它们通常不是为了减少声音中的能量而设计的,但它们通过将一个反射声拆分成许多不同方向的反射声,有效地减少了反射声中的能量。

  反射:是的,反射式房间设计的一个重要元素。许多反射声是有益的,应该被保留。

  低音陷阱:这一类型包含从非常厚的吸声面板到薄板共振吸声体的所有东西。共同之处在于它们能最有效地吸收低频。

  混合处理:这些类型结合了上述类型的功能。当某些频率应该被吸收而另一些应该被反射或散射时,它们非常有用。

  最常见的声学处理是吸声。其中最常用到的材料是玻璃纤维,当然还有声学泡沫、矿物纤维、聚酯、棉花等。这类材料的面板被称为动能纤维吸声体。它们通过减慢振动空气分子的速度来减少声音能量。空气分子必须与面板中的纤维发生碰撞,从而将其动能转化为碰撞产生的热量。这些面板在吸收声音能量的同时,温度会升高(非常轻微)。

  在早期,大多数人使用1英寸(25毫米)的厚面板。它既便宜又数量众多。但很快有人指出,使用2英寸 (50mm)的面板能产生更好的效果,接着是使用3英寸(75mm),甚至更厚。这背后的科学是基于对吸声系数(AC)的理解。它是材料吸收的能量和发射到表面的能量之间的比值。因此,系数为1意味着所有撞击在面板表面的声音都被吸收了。1英寸的面板在吸收高频方面做得很好,但对较低频率的声音影响甚微。因为当频率越低时,吸声系数会越低。这些1英寸的面板吸收了高频的声音,但实际上没有处理较低频率的声音。这意味着一个放置在镜像点上的1英寸面板只完成了一半的工作(技术上来说还不到一半)。右显示了Owens Corning 703纤维板各种厚度的比较。请注意,在1000Hz以下的重要频率范围内,1英寸面板的吸声系数远远低于所需的吸声系数1。

  有趣的是,根据图表显示,较厚的面板吸收了超过100%的声音。这是因为吸声系数的计算只考虑了面板前表面的测量,面板的侧面没有考虑在内,但它们确实吸收了声音。另外需要指出的是,吸声系数测量也包括面板吸收的随机入射声量。这对于计算音乐厅或教堂需要多少个面板是很有用的,但关于面板如何处理来自特定方向声音的信息就少得多了。

  Floyd Toole博士在他的书《声音重播|扬声器和房间》 (第21.3.2章)中讨论了典型的纤维玻璃面板的声学影响。他提供了信息来支持他的理论,即一个好音箱的第一次侧面反射不一定要被吸收;这是我们将要讨论的话题。数据表明,尽管这些典型的吸声体有着明显一致的吸声系数,它们也不能均匀地吸收所有频率。他也指出,对于音箱到聆听者的镜面第一次反射,典型纤维面板的吸声取决于声波进入面板的角度。一些值得注意的结论如下:

  吸声系数的图表是有不足的,因为它们是基于随机入射声的测量,而不包括镜面反射的部分。当入射声是某一个角度而不是随机角度时,它们对不同频率有不同的缺乏具体的数字来显示反射对频率响应的真实影响。因为反射声对测量的聆听位置频率响应有明显的影响,所以了解这一点很重要。最后,吸声系数的测量不包括高于20kHz的频率,它们因为镜面反射而表现出更低的吸声系数。

  至少3英寸(75mm)或更厚的面板需要吸收转换频率以上的频率。转换频率是镜面反射主导我们设计和校准策略的点,在典型的小房间中,通常指300-500Hz之间的频率。

  声学材料表面的纤维布对低频几乎没有影响,但会因为声反射的原因减少声学材料对高频的吸收。这就指出了应用在音箱表面的纤维布被设计成透声(至少它试着做具有声音穿透的能力)的价值之一。它也指出Guilford of Maine FR701纤维布普遍受欢迎的程度,尽管在更高频率下仍能反射,但它提供了一种更“具声音穿透性”的材质。

  那么,DIY爱好者要做什么呢?把4英寸(100毫米)的面板粘在墙上?不使用面板?每个人都知道用面板的声音更好,对吧?

  使用厚的吸声体可以减少频响的失真,但对侧墙反射声的重点保留,可改善声场的宽度,前后场间的声音转向及空间感

  吸收第一次侧面的反射声确实可以通过增加相对于反射或间接声的直达声的总量,来提高聚焦感(立体声像)和细节。如果你偏爱使用厚的吸声体来减少频响的失真,那么需要注意对第一次反射声的吸收也会明显减少声场宽度和空间感。如果你更喜欢更宽的三维声场,不要吸收第一次侧面反射声。Floyd Toole博士主张这些反射不一定要被吸收的缘由如下。一个好的音箱(有着出色的离轴响应)所带来的反射声可增强包围感和空间感。因为反射声的频率响应失真更小(由于没有吸声板),所以聆听位置的频率响应将更像音箱设计时的频率响应。

  如果你是一个近场的聆听者(坐在非常靠近音箱的位置)。面板的影响更小,因为你正在听的主要音源是音箱的直达声,它最小化了聆听位置声音的反射影响。这种方案在老派的两声道发烧友中并不少见。

  如果你有一个影院,而且座位不止一个(特别是如果你有多于一排的座位)。只选择一个好位置(近场聆听的甜区)是不实际的。你需要在房间靠后的位置拥有多个座椅位置,来提供一个让所有人满意的体验。反射声开始扮演更重要的角色。在HAA网站中可以看到我关于甜区三角形的文章。过分吸收反射声也会减少甜区三角形的宽度。在一个环绕声系统的案例中,过分吸声会导致音箱不能产生一个有凝聚力的声场。

  不幸的是,你看到吸声板的使用并不是一成不变的。正确的使用取决于你的音箱,你的聆听习惯,当然还有你的房间。

  在这种讨论中出现的一个线。一个特定频率的混响时间被定义为声音衰减60dB所需的时间,通常缩写为RT60。因为混响时间与房间内的混响声压成正比。RT60的意义在于,我们基本上会用它来比较混响声和直达声的声压。早期(包括现在)直接测量混响声声压是不切实际的。

  所以,随着时间的推移,我们收集了一系列RT的实验值,这些值代表了不同大小空间和不同用途所需的RT60。较大的视听空间有较长的RT60,学校教室、礼堂的目标值往往较低。在HAA的调校中,我们主要使用RT测量来判断是否过度处理了房间。而一个特别小的房间可能只做了一小部分吸声处理就会变成过度处理。真相是对于大部分房间来说,计算RT60并不是一个有用的工具。我们只是使用RT测量作为警告信号,来决定是否不在墙上安装吸声板(或在完成安装后移除一些)。这么做的原因有很多:

  大房间声学计算的基本依据是“自由声场”模型。这是吸声系数的随机入射声测量在商业声学处理中如此有用的原因。大空间内的混响声场基本上是均匀、随机分散的。但大多数

  家庭影院绝不是一个自由的空间(没有双关的意思)。在小房间里,早期的反射声音要大得多,因为它们传到我们耳朵里的距离很短。声场不是均匀的,增强了我们对镜面反射的兴趣,而不是像在音乐厅或礼堂那样计算所有反射的综合

  效应。得到精确的RT60的基本要求是一个均匀的混响声场。这就是为什么在HAA中,我们使用RT(混响时间)这个术语来让所有人明白,其实我们知道RT60不是一个线,尽管我们使用了相同的程序来测量它。

  我们的房间很小。各种各样的组织都给出了小房间的推荐混响时间,介于200ms到500ms(500ms=05s)之间。大部分住宅的房间都适应这个标准。除非房间特别大,或者家中缺少常见的典型吸收元素(家具、窗帘、地毯、麋鹿头等),否则不需要减少混响时间。

  大房间的声学工作人员在项目设计阶段使用RT60作为计算工具。使用的公式像Sabines、Fitroys、Eyring等等。它们可以精确计算要达到目标值RT60,需要对多大的表面区域进行处理。但这些公式会随着房间变小而失去作用,它们在小房间中不是有用的工具。在HAA HT3课堂上,我们展示了在不同的地方放置声学材料对RT的影响比改变房间的面板数量更大。使用公式来计算你需要多少面板通常会过度处理一个房间,它也不会告诉你把面板放在哪里。

  所以在一个小房间中,吸收性的声学处理价值是有限的但当我们使用它了,确实声音听起来更好!实际情况是,在高性能的安装中,对小房间的声学处理是必要的,但它不依赖于吸收全部或大部分反射声。它取决于理解声场的复杂结构和每个反射点的性质。我们使用吸声(以及其他声学处理类型)来创造一个无缝和宽敞的声场,同时保持高质量的聚焦(成像)和细节。你可以在HAA网站阅读我关于聚焦和包围感的文章。其它因素包括使用合适的吸声体来控制低频效应,像SBIR(音箱边界干扰效应)、补偿不好的扬声器偏离轴响应、使用分散式的吸声模式来创造声场、增加声场的扩散以及其它因素。

  也许文章指出的最实在的事情是用吸声处理反射依赖于反射本身,比如它的来源和位置。我们需要一个基于参考客户个人喜好的镜面反射策略。放在正确位置的面板是好的,在不正确位置是不好的。总而言之,用吸声过度处理一间房间是明确的禁忌。

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