装个家 篇二:家庭影院的声学处理入门指南

2020-04-09 16:34:31 26点赞 231收藏 28评论

创作立场声明:为了打造影院,研究国外文献好几天

俗话说三分器材七分调试,这里面的调教既包括功放调教、音响摆位和房间声学处理。不论你器材多么昂贵,放在糟糕的聆听环境中,基本都是没有意义的。一般人都严重低估了室内声学处理的重要性,并假设仅仅因为它们有一个好功放和昂贵的监听级音响,就会自动听到美妙的声音。

尽管如此,大多数人在设置房间时都对声学处理有所顾忌。为什么?太丑,调音太专业,价格不透明。

尤其现在房价高升,很少有人有专门的影音室,基本都是客厅兼做家庭影院。人们不愿意在墙壁上看到一些丑陋的吸音板,而且普通人对于声学处理最终效果是否好坏更本说不清。但事实是……您房间的音响效果与声学处理息息相关……也许比您听音环境中的其他任何东西都重要。

我自己的客厅就是一个形状非常不标准,左右不一样,前后都是玻璃的不理想环境。但通过声学处理达到了较好的5.1.4杜比全景声影院效果。虽然我从小就玩弄老爸每次从沿海出差搞回的走私音响,其实也没认真研究过,这次为了装自己房子全身投入,把心得分享一下。

首先说明,高保真音响或家庭影院的声音调教,会偏向更加活泼的声音效果,扩散更多,吸收更少。很多现有的声学处理文章大多都是针对用录音室或控制室,因为目的完全不同,所以录音室主要是吸音,很少用扩音。

一个标准的听音室一个标准的听音室


声学基础知识:

在开始进行声学处理之前,最好先对声学有一个基本的了解。不要紧张,您并不需要声学工程专业的学位就可以处理好自家影院。

您所需要知道的只是一些简单的概念。

1.声音在房间中的传播方式

每当房间发出声音时,就会发生以下情况:

  1. 声音从音源发出后会向所有的方向直线发散。

  2. 一小部分沿直线传播到人耳(称为直达声)。

  3. 其余部分在房间表面之间随机反弹(称为衍射声)。

  4. 片刻之后,其中一些反射声偶然到达了人耳(称为混响)。

直线传播的声音折射直线传播的声音折射

2. 第一反射区

第一反射区就是声波遇墙反射进入人耳的第一反射点,找第一反射点的方法有很多, 最简单的就是从听音位到音箱间画个等角度三角形,这个点就是墙面的第一反射点,也可以贴墙放面镜子,移动到能看到音箱的位置了,就是第一反射点。不过不必那么精确,考虑到多个音响和多人听音范围比较大,反射区总是一个区域,而不是仅仅一个点。

这个区域产生的反射声音能量是最大的,也就是最容易干扰直达声的。因此一定要在你的墙面、地面、天花找到这个区域。

墙上这个几个第一反射点都是需要吸音的重点位置墙上这个几个第一反射点都是需要吸音的重点位置

3.吸音的重要性

由于直达声不会与房间相互作用,因此其频率平衡保持纯净,并且其音调不会改变,一般来说我们会想尽量多的保持直达声。因为衍射声的存在,每次不同路线产生的新反射都可能会稍微改变原始声音,因此一般会想尽量消除它。当然在选择性地保证直达声纯净前提下,保留想要的衍射声可以产生悦耳的混响。最常见的声学处理就是吸声。

根据房间的大小以及房间内的各种不同物体的反射面,声音到达人耳的时间和效果完全不同,在大多数房间里这很糟糕,无法还原音轨的录制效果。最常见的吸音材料就是影院和录音室墙上的黑色泡沫板,通过吸声,剩下的只是从音响到耳朵的直达声……这正是我们想要的,但又不能全吸收。

“理论上”的还原录音室的最佳方式就是吸音,但是实际上,吸收实际上需要与另一种称为扩散的声学处理结合起来才效果最好,因为毕竟你的房间大小和形状也和原始录音环境也不一样。

吸音板分为中高低频三种,一般常见的薄吸音板吸收高音好,厚的全频吸音板主要吸收中高频,而低频因为能量太大需要更专业的低频陷阱或者空腔的沙发、床垫等吸收。

一个全是吸音板的听音室一个全是吸音板的听音室

4.声音扩散

如果当您通过整个房间做吸音板去除所有衍射声,你会发现房间的声音听起来很“死”,且没有空间感。那是因为在自然界中除了一望无际荒漠,一定会有物体反射声波,我们的耳朵当接收不到任何衍射声时,会觉得假,甚至恐怖。

上面提到保留一些必要的衍射声,会让声音更真实更好听,因此就需要用扩散板来散射部分声音。

通常,未经处理的反射会产生问题,因为它们被困在一个点上,放大了某些频率,而抵消了其他频率。通过吸收和扩散的正确组合,您可以将几乎任何房间的声音真实反馈原始音轨,或达到你想要的效果。

现在运用最多的是二次余数扩散板,它经过精妙的计算能均匀地朝各方向漫射,同时没有任何陷波抵消直达声,保留了声音的自然色调。

原则上影音室内声波的处理扩散应多于吸收,目的是使共振强度降低,要防止过度使用吸音材料,以免房间的混响时间太短(0.3s)而使声音干涩不圆润。

一个扩散为主的专业听音室一个扩散为主的专业听音室

5. 隔音

隔音就是阻挡声音传播,主要是怕扰民。一般是指用厚重的建筑材料、密封窗户/门中的任何空气间隙最大程度地减少传入和传出房间的声音。

虽然可以将隔音绝对纳入您的声学处理中,但严格地说隔音不属于声学处理,声学处理仅旨在控制房间内的声音反射,以使录音或放音效果更好。而且隔音基本都需要在房间建筑阶段完成,国内现有的楼房基本可隔音的手段很有限。虽然很多烧友都有被邻居砸门的经历,本文就不详细解释了。

了解了声学的基础知识,那么下一步就是通过声学处理将这些原理应用于您的房间。

最好的隔音环境就是地下室最好的隔音环境就是地下室


“拍手测试”评估房间现在声学状况

很多时候,当新手第一次听到声学处理的好处时就想直接抄作业,添加购物车,而不是首先诊断和评估自己听音环境的问题和严重程度。

如果没有专业测音设备,最简单快速地了解您房间的真实声音还原状况,就是“拍手测试”:

在房间里走来走去,从各个位置尽可能大声拍手,然后仔细聆听随后的混响。

1). 在最糟糕的情况下,您会听到犹如金属铃声的刺耳高频声,通常在小型立方体形状的房间中。声音越是刺耳,您需要的吸音越多,房间声音应尽可能干净。
2). 在最佳情况下,您会听到令人愉悦的混响,高中低音都有,通常发生在天花板较高且散布复杂扩散表面的较大房间中。一般您所需要的声学处理越少,尽管实际上任何房间仍然可以从中受益。

如果您听不出好声音和坏声音之间的差异,请在各种不同的房间中进行拍手测试,并注意哪种类型的声音听起来最好,不干涩有回响但又不是持续的回声。

然后,当您开始在房间中安装声学处理时,请在整个过程中不断使用拍手测试来观察声音的变化。一般来说,房间内每次添加一个新的东西时,讨厌的干涩高频铃声应该就会减弱一些。

当然有专业的测音设备可以直接得出频响曲线图,不过专业人士肯定不需要看我这入门文章了。



声学处理三样装备:

1.  低频陷阱

低频陷阱听起来很玄乎,其实就是专门用于吸收低音的吸音装置,陷阱的含义就是掉进去就出不来。一般是通过一大较大的箱体让低音进入后在里面反复弹射,直到摩擦转换成热能而消失。

这是做声学处理第一个需要添加、也是最重要的元素。如果只能买得起一件声学处理设备,请购买这个。

为什么?

尽管通常被认为是吸收低音频率的专用工具,但实际上多孔低音陷阱往往也是是宽频吸收器,这意味着它们也擅长吸收中/高频。这就是为什么有的房间仅靠低频陷阱,就可以完成声学处理工作的原因。

特别是在小型家庭影院或录音室中,低音频率乱撞可能特别成问题,低音陷阱是小房间必备的。

   角落低频驻波最强    角落低频驻波最强 

低频由于最容易在角落驻存,陷阱最佳的摆放位置就是房间的所有角落,尤其是两堵水泥墙交接的地方,如果能把所有角落塞满自然是最佳选择。如果空间和环境有限,最好安装就是座位后方墙角或顶上角落。

当然,普通布艺沙发、床垫等大箱体本身也是很好的低频陷阱,可以好好利用。木制无门书柜则是一种很好的声音扩散物,用来调整低频有很好效果,很多发烧友都是书房和影音室在一起就是这个原因。

2、吸音板

尽管许多人提到声学处理,想到的就是吸音板,都认为吸音板是解决声学问题的主要“入门”武器,但事实是,它们几乎无法吸收低频声音。因此,它只适合用作辅助工具……在处理好低音陷阱之后。

当然它也有低音陷阱无法做到的优势:由于更薄,并且使用更少的材料即可提供更大的表面积,因此吸音板可以提供更大的墙面覆盖范围,且成本更低。这样做是消灭平行墙之间可能存在的任何驻波。 这是低音陷阱真正无法做的一件事,因为它们主要位于房间的角落。

传统的墙毯地毯也可以起到吸音板作用,但较薄的地毯和墙毯会过度吸收高频,导致人声不够亮,使您的房间声音变暗。建议不要在地板上铺太多薄地毯,但可以在聆听位置下方放一块小地毯,以吸收地板的第一反射区。过度使用地毯,它可能毁了声音,瞬间高档音响变廉价音响。

最常见的吸音板是高密度优质聚酯纤维棉,价格低廉颜色多样,但主要吸收高频多。实际效果最好的还是中空玻纤吸音板,理想情况超过10cm厚最好,最少也要5cm才有效。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)。

录音室 的角落低频陷阱和顶部侧面吸音板,后方是扩音 录音室 的角落低频陷阱和顶部侧面吸音板,后方是扩音 

3、扩散器

扩散器是用于朝多个方向扩散回声和衍射声的音学板。 与吸音板不同,扩散器保留了房间声音的活跃,因为它基本不吸收声能, 相反,他们将声音分散开来,将能量散布到整个房间。

理论上最好的声扩散器是使来自任何方向的入射声波在所有方向上均匀散射,能完美模拟自然环境中声音的扩散。

除了扩散之外,所有扩散器都会不可避免地会产生一些吸音能力。 通常,表面越粗糙,吸收性越强,因此但要提高扩散能力,就要使吸音最小化,扩散板表面都要抛光,以使材料尽可能具有反射性。

早年因为扩散器的计算和设计制造非常麻烦,成本高到恐怖,除了专业听音室和大剧院等不计成本的地方,家庭使用基本很少见。如今,随着计算机辅助设计、3D打印的普及,扩散器成本变得很低,非常适合中大型房间安装。

大多数人的影音室都较小,扩散的有效性会大大降低,使用扩散器的人也不多。小房间不适合用扩散的原因:离QRD扩散板的最小听音距离是3倍最长扩散的波长,想发挥1kHz的扩散效能,按波长的三倍必须座离其1.03米以外,因此房间不大只装天花顶比较合适。反过来,越大的房间安了声音效果越好。

但实际上,在高保真听音室和家庭影院中,高于人耳的区域都安装扩散板可以为您的房间增添生动活泼的音乐品质。

最常见的二次余数扩散板,以前都是木料制作,成本高,现在硬泡沫3D打印价格低廉效果一样,还有啥理由不用?

64阶扩散板64阶扩散板


如何进行声学处理

房间内尽量多的添置家具和用品,厚重的窗帘、地毯、墙毯、布艺沙发都是完美的装置。

1.首先尽可能多的在各角落安装低频陷阱,哪怕就是放个沙发在角落。
2.其次减弱第一个反射点,可以通过天花板装吸音板,挂墙毯,铺地毯等方式。
3.避免任何大面积的裸露墙壁或天花板
4.尽可能使左右侧壁的物体对称,有利于立体声左右平衡。
5. 安装上述的专业声音处理装置,角低音前吸音后扩散。
6. 尽量不要连续铺设吸音板,间隔开,覆盖20%就可以。

 非常标准的影音室声学处理案例图 非常标准的影音室声学处理案例图

抄作业的:这就是标准的角低音、中吸音、后扩散、示意图

一般来说以座位为中间位,影音室分为前、中、后三段。

前段一般不做处理,喇叭一般要嘛紧贴墙、要嘛离墙1米左右是最佳的。紧贴墙的话喇叭后做吸音最好,如果离墙1米那么装扩音。

中段在第一反射点的位置装吸音板减少反射,侧墙、天花都装吸音板或者墙毯,地面铺地毯。如果有天空声道,天花板从天空声道开始到人耳的部分尽量用扩散,天空声道到前三声道之间吸音合适。

后段是人耳朵后面部分,顶部安装扩散板,正后方安装扩散板,环绕音箱周围应该用扩散,增加空间感。座位正后方可以用绒布窗帘或者二次余数扩音版扩音。

一般来讲,没必要全屋都装声学处理,比如中段,全频吸音板覆盖墙壁和天花板表面积的20%吸收第一反射点即可。 然后,用散射或扩散材料覆盖后段,也只需要墙壁和天花板表面积的20%到30%。

纯音乐双声道环境可以正前方也是扩音纯音乐双声道环境可以正前方也是扩音


如何测试声学处理效果

当声音刺耳、低频声音不够,显得单薄,而音量开大又吵人时,一般因为高音反射过度,就应在两侧墙的近反射声的反射点设置吸声物覆盖处理。

如果发现高音不够明亮声音太干,应优先取掉墙毯等吸声物,因为薄的地毯、挂帘、壁毯等主要对中、高频有吸收作用,对低频的吸声作用很小,太多使用会导致房间里的中、高频声音的混响时间偏短,使得声音缺乏色彩。

如果房间里声音的低频发出轰鸣声,增加低频陷阱,或者铺设厚重的羊毛地毯。

高中低频的混响时间调节,可以在房间角落放置玻璃纤维做成的吸声块或布坐垫。

最后,进行拍手测试,或者运行声学测量以测试房间中的衰减时间,并根据需要调整吸收/扩散范围。



房间声音混响需要多活跃?

在录音室和听音室中,典型的衰减时间值(T60)在250 Hz至4 kHz之间为0.2至0.5秒。 如果您在特别小的房间(例如一间卧室)中,一般减少0.1到0.3秒。 房间越小,衰减时间应该越短。

在高保真听音室和家庭影院中,最佳衰减时间值取决于您的听音偏好。

杜比建议在环绕声室和家庭影院中的衰减时间为:0.2到0.4秒。如果您主要听古典音乐,请考虑一个声音更活跃的房间,其衰减时间最好为0.4到0.5秒。各种音乐类型都听的,则0.35秒可能是个不错的选择(假设影音室为标准2.75米高36平米的房间)。

下篇预告,结合我家客厅讲讲我是如何把5.1.4的全景声藏到我家小客厅的吧。



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