[打造和暖的影音空间声音的扩散和吸音处理] 家庭影院的吸音与扩散

在我们搭建影音室时,人们总是把器材的搭配作为最重要的话题,却往往忽略一个良好的声效空间对于音响系统的重要性。

不论是搭建影音室的前期装修还是后期改装,只要我们在影音房这个最大的“音响硬件”上稍微下功夫,得到的将会是花再多的钱在音响器材上也买不到的事半功倍。

一个均匀的声场,和暖的声效空间是所有音响迷都梦寐以求的。

在《数码家居》5月刊中,我们已经对组建基本的音响空间系统有了一定的认识,譬如房间的比例,音箱的摆位等。

在这一期我们将针对声音扩散吸音处理等作介绍。

房间的软硬调      视觉上,家居装饰有暖色调和冷色调之分,对于音频空间来说,房间也有软硬之分。

我们国内的房间多是用砖或水泥倒制的平行六面墙,这些坚硬的墙面对声音能量以反射为主,它们称为硬调空间

硬调空间由于缺少吸音扩散材料,对声音能量的反射强烈而吵杂刺耳,低频也将增强。

相反,墙面以木板、石膏板隔成、板与板之间还有夹层等的房间为软调空间,这种空间对高频、中频和低频声音能量都会进行一定的吸收,声音负荷量较大,不论是大的动态、声场和声像的再现都比硬调空间好得多,所以理想的视听室应该是软调空间

建筑是凝固的音乐――弗里德里希・冯・谢林      了解并重视听音空间对声效的影响是非常重要的。

我们知道,在我们人耳能听到的声音范围(20Hz—20kHz)内,高频和中频段由于波长较短,它们的反射声是影响音效的主要因素,而波长较长的低频段则容易产生驻波,所以我们针对不同频段的声音可以有不同的处理方法。

对于小空间的影音室来说,由于直达声足够大,反射声成为干扰音效的主要因素,需要得到适当的控制。

视听室的空间处理主要是减少低频驻波及室内各种声音频率的谐振和共振。

将声波扩散是最有效的处理驻波方法,这种经过扩散所产生的均匀音场,是所有音响迷梦寐以求的。

重要的处理方法――扩散      扩散,顾名思义,指声音向四面八方扩张和散开的意思,其要点就是“散开”,使各种频率的声音混和在一起,散播到整个空间

声音的方向性减弱了,听感变得安稳、松弛。

而我们渴求的通常所说的扩散音则指在某个区域内,能量密度一样,向各个方向的能量流逝概率相同的声音

音箱发出的声音中,传达到我们人耳的声音主要有直达声和反射声,由于空间音箱摆位等因素,反射声容易和同频率的直达声产生干扰而使音效大打折扣,使人感觉声音混乱不堪。

扩散能良好地解决这种情况,声音在各个反射点被打散,方向性减弱,与同频率的直达声造成的干扰大大减弱,从而得到均匀的声场效果。

各墙面的装修处理      听音室的墙壁多按前墙硬、左右侧墙吸音、后墙扩散的原则去装修,在5.1声道以上影院房间中的装修也基本一样。

左右侧墙:左右侧墙是音箱发出直射声后第一次反射的地方,在听音空间较大的情况下,在第一反射点作扩散处理(如果空间不大的话,建议做成吸音处理)可有助于声相定位清晰,使声音干净而不吵杂。

空间容易承受更大的声压,而扩散使更多的声音细节不至于丢失。

空间由于承受不了大声压,可做成吸音处理

不过可以想象,过多的吸音势必将声音信息中一些细微的细节吸收掉,在声压不大的情况下我们很难听到这些细节,但是太大音量可能会使人在大的动态声效下难以忍受,所以我们在兼顾声音细节还原和承受大声压的情况下,应尽量多选择扩散效果好的装修设计。

地板和天花:视听室的地板与天花板的装修也很重要,如今大多居室的地板多是铺大理石、瓷砖或木地板。

材料来看,木地板最有利于声音效果。

在经验中,二、三十平方米铺架空木地板的房间用10寸低音单元的音箱得到的低频并不少。

其实,低频量感不足的最主要原因是因为聆听空间把高频反射得太多,使你无法开大音量听,小功率放大根本就无法把原有的低频“逼”出来,造成全频量感失衡。

磁砖地板易清洁,但也容易造成高频过于吵杂,解决这问题方法是在磁砖地板上铺上一块约2—3平方米的厚地毯或采用天花板吸音处理

天花板最好是吸音扩散兼具,不然只有硬调的扩散或全部软调的吸音会令声音高频反射音会太强或太弱。

门窗:门和窗的处理当然要有一定的隔音功能。

由于质量越重的物体隔音性能越好,因此应该尽可能选择厚重的门。

门的结构好坏是影响隔音性能的主要因素,同时门缝的处理也不容忽视。

现在市售的正规防火门都有一定的隔音功能,它们内部都填充有吸音作用的防火或保温棉等材质,门边的密封胶条也可以起到隔音的作用。

其他音效处理:室内物品避免对称摆放,而且在视听室中放置皮沙发、布衣沙发、木桌、木书架、音响架和盆景等都可以让室内的声音效果更加和暖舒适。

并同时尽量少放对声波反射强的大玻璃柜和易引起振动的金属画以及轻质的摆设物等陈列品,而且摆放书本或CD碟时也不要整整齐齐或装得满满的,让它们高低起伏、错落有致,也会增加反射面而有扩散作用。

扩散材料的选择         我们知道任何凸面都有扩散声波的能力,包括斜面、曲面以及凸弧面,所以,要做好家庭影院扩散措施之前必须选择好扩散材料,那么声音扩散应该采用什么材料最好呢?选择时应该注意哪些问题呢?   为使空间获得一定的声音扩散效果,可在影音室的天花、侧墙与后墙的表面设立不同几何形状的声音扩散体,如圆柱形、三角形、半球形、多面体、棱锥形等,也可以是极具艺术装饰效果的立体浮雕图案形式。

一般来说,由于三角形和半圆柱体构造简单,扩散效果良好而被广泛地应用在声学工程实践中。

而从声音扩散效果来看,圆柱体略优于三角形体。

当然,两种扩散体的扩散效果与它的尺寸和配置有关。

因此,影音室设计与配置声扩散体时,应注意以下几点:   A:扩散体的材质应尽量采用比重大而具有一定刚度的材料,如混凝土、抹灰砖石体、大理石、花岗石。

B:如用木材则宜采用实心硬木。

如柚木、橡木、花梨木或硬木。

切忌用三合板、五合板等薄板制成空心体,这样会形成对低频的强吸收。

C:尽可能避免用石膏浇铸扩散体,虽然制作成本很低,但它会产生金属声染色,对音色不利。

D:扩散体各个扩散面的几何尺寸必须足以与声波波长相比,才有良好的扩散效果。

根据反射原理,一旦扩散体尺寸一定,室内声波的扩散程度随频率上升而递增。

因此,在进行声扩散设计时,应注意采用大尺寸的扩散体,以增加对低音的扩散能力。

低频处理      低频的吸收――低频陷阱,可减少较大空间低频率的回振,这种装置经常用于录音工作室和听音室中,他们可以降低模式混响平抑低音回应,在小房间内使用更可改善低频问题。

通常是在墙角设置圆柱形的柱子等。

低频陷阱除了有平抑低频回应的的作用外还具有另外一个重要的功能:减少模式混响(模式混响是由于个别低音音符持续时间过长引起的)对声音透明度的影响。

大多数的房间都需要设低频陷阱,当然必须使它正好合适并且价格可以接受。

不过太多的设置引起中、高频率的不饱满也是可能的,低频陷阱的效力和房间的表面被处理的大小有直接关系(包括墙壁,地板和天花板),建议发烧友们(非发烧友参考)在房间内的所有墙角设置低频陷阱,为了达到更进一步的效果可以在墙壁上和天花板上选择性地设置。

适当的吸音可有效改善音效      吸音板   任何以振动方式把声能变为机械能的材料或以摩擦方式将声能改变成热能材料都是吸音材料

砖墙、木板、玻璃等都是以振动为主的吸音材料,各种矿棉泡棉、布料是细孔状吸音材料

振动型的吸音材料多是吸收比较低如500Hz以下的频段,多孔材料多是吸收较高如4kHz以上的频率。

空间内使用多少吸音材料与室内的家具数量、空间的大小有一定的关系。

空间里需要的吸音材料要比小空间多,但如果室内已经有皮沙发或布艺摆设以及木制家具,那吸音材料用量可以适当减少。

聆听空间内不宜只用一种吸音材料,要有几种不同的吸音材料,这样可防止某段频率被吸得过量使可听频段不平衡。

平常所说的吵耳,多是4k—8kHz的频率反射过多,可在适当地方用厚绒布、地毯吸收,玻璃纤维棉与矿纤板对于4kHz左右的频率吸收也有效,但玻璃纤维棉外露时对健康有害,不提倡使用。

8kHz以上的频率不必过于注重,因为这些频率波长很短,很容易被室内的物品吸收或在空气中自然衰减。

音场的深度与宽度      在正常情况下,音场的深度与音箱离后墙的距离成正比,要取得良好的声音平衡度和兼顾音场宽度深度,音箱与   后墙之间的距离应是房间长度1/3左右,而聆听者位置应在房间长度的2/3左右,音箱离后墙的距离和离侧墙的距离不能呈相等关系。

声音场宽度与两个音箱摆放宽度和它们与侧墙的关系有关。

音箱越靠近或内偏转角度越大时则音场左右展开性越差。

但内偏转角度越大时声场内的声音密度越高且聚焦更佳,音场也较深。

反之当无内倾角或角度较小时,音场会变得宽阔但深度不足且音像密度降低,低频聚焦较差但低音更为松柔。

想取得好的声音效果,聆听者位置与左右音箱之间的距离应该是相同的,同时两个音箱之间的距离应该比它到听音者的距离要近些,否则听音乐时就感到中央的声场较空虚。

但左右音箱之间的距离究竟应多宽,如考虑兼顾音像与音场的质量,一般为1.5—2m左右,两个音箱的距离加大时,音场会更宽阔,但距离过大时,左右两侧墙的反射声波过大,会直接干扰中间音场,使整个音场尤其是中间的音像定位模糊、不准确,音箱间距过小时,音场又太窄。

目前我们居住的房子多数为规则的长方形,且大部分是抹灰砖墙,属于硬调空间

要想得到更佳的音效空间,作适当的声学处理还是很有必要的。

针对硬调空间的强反射低频产生的驻波问题,合理地在各墙面做适当的扩散吸音处理,多摆放家居及小装饰品,对整体的音效都会大有帮助。

与其花天价在器材的升级上,远不如投入少许资金对影音空间作合理的声学处理得到的效果好。

经典案例       藻井天花,颜色依照主人喜欢的颜色,这个天花是先以双层夹板做成底部巩固结构,每层夹板厚度为9mm。

但是仅仅以两层共18mm 厚的平面夹板,是起不了扩散作用的,于是再在上面图做上一个个立方体来达到扩散作用。

在低音炮放置的位置上,一左一右,共放了两个低频陷阱

平时大家所见的低频陷阱都是一整个圆柱体,圆柱体的好处是能吸收得比较全面,但缺点是体积大。

此房间一共用了四个以四分一圆设计的低频陷阱,彻底解决了驻波问题。

地板采用葡萄牙进口的炭化软木地板,其材料为橡木皮,其密度比普通软木地板低。

而表层油漆是属于亚光水性保护漆。

它的好处是,材质比较疏松,对低频穿透力有一定的帮助,能针对100Hz—150Hz所产生的低频,吸收过余的能量。

槽状弧面穿孔吸音板,这种物料的机械强度每平方米可承受 650kg的压力。

声音最高穿透量是13%,其弧面设计有一定的扩散作用,是针对 125—500Hz的声频,而以下的声频就会穿到后面而被吸收。

低频陷阱的结构是先以 1cm 实木方条架成扇形,做成像猪笼的骨架,再在这个骨架的表层,拉一层英国麻布,这层麻布是属于家居布艺的麻布,很适合声波穿过;再在原本中空的低频陷阱内里,放入分离式吸音绵,然后一头一尾用木板封口,再挂在合适的位置上使用。

每一个低频陷阱内摆放的分离式吸音绵数量都不相同,首先需要知道低音炮的能量,才可以通过经验来决定所放入的分离式吸音绵的多少。

而所放入的分离式吸音绵,一般都不会少过 60%,也不会多过 90%。

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