改善試聽(tīng)室的聲學(xué)條件的設(shè)計(jì)方法

美國(guó)Audio雜志上曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，組建一套高品質(zhì)的家庭影院絕不是把諸如經(jīng)DOLBY、THX注冊(cè)的視聽(tīng)器材買(mǎi)來(lái)連上即可獲得的。在介紹THX家庭影院時(shí)，它經(jīng)常利用大量篇幅描述在營(yíng)建家庭影院時(shí)該如何改造房間三維尺寸和處理聽(tīng)室視的墻壁、地板、天花板、門(mén)窗等以及如何正確放置音箱、屏幕等，而視聽(tīng)器材的清單、指標(biāo)等只是廖廖幾筆帶過(guò)。實(shí)際上，許多朋友也是花了大量的人力、物力、財(cái)力在視聽(tīng)器材的頻響、失真度等指標(biāo)上下功夫，卻忽略了房間的三維尺寸、內(nèi)部裝修形式及材料、家居擺設(shè)等對(duì)聽(tīng)音效果產(chǎn)生的很大影響，令花費(fèi)巨資營(yíng)建的家庭影院效果不如人意。Hi-Fi發(fā)燒友通常講的高手玩房間，低手玩器材說(shuō)的就是這個(gè)道理。

? 作為試聽(tīng)室，必須要有一個(gè)良好的聲學(xué)特性，如混響時(shí)間、諧振模態(tài)、聲染狀態(tài)、聲場(chǎng)均勻度等。這些指標(biāo)與房間的三維尺寸和墻壁、地板、天花板等界面的材料質(zhì)地以及音箱的擺位都是緊密相關(guān)的

? 一、試聽(tīng)室的聲學(xué)要求? 這也可稱(chēng)為硬件要求。一個(gè)房間有長(zhǎng)、寬、高3個(gè)尺寸，在每個(gè)方向都有一個(gè)最低諧振頻率。房間內(nèi)實(shí)際的最低諧振頻率是由房間的長(zhǎng)度決定的，其波長(zhǎng)等于房間長(zhǎng)度的兩倍。如一間長(zhǎng)為6m的房間，當(dāng)聲速為344m／s時(shí)（室溫20℃），房間內(nèi)最低諧振頻率約為29Hz，這也是能在該房間內(nèi)產(chǎn)生有效聲響的最低頻率。即便音響器材能發(fā)出低于最低諧振頻率的聲音，但由于在房間內(nèi)不能形成半個(gè)波長(zhǎng)，不滿(mǎn)足共振的條件，因此不能產(chǎn)生諧振，也沒(méi)有足夠有效的聲壓，所以也得不到最佳效果。小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)tdntmepa.cn

? 房間的三維尺寸決定有3個(gè)基本的固有諧振頻率和與3個(gè)基本固有諧振頻率成整數(shù)倍頻率的諧波存在，這些聲波在房間內(nèi)傳播時(shí)互相干涉，產(chǎn)生繁雜的組合諧振頻率。從聲學(xué)上講，房間可視為一個(gè)共鳴器，當(dāng)聲源頻率與由房間三維尺寸決定的固有諧振頻率（簡(jiǎn)正頻率）一致時(shí)將會(huì)形成駐波，產(chǎn)生共振，這就是聲共振現(xiàn)象。視聽(tīng)室內(nèi)的聲場(chǎng)均勻度、聲染色和頻率不規(guī)則性都與聲共振有關(guān)。這種共振將給原始信號(hào)加上房間聲共振的色彩，造成聲染。一般表現(xiàn)為在中低頻某段或某幾段頻率響度過(guò)度加強(qiáng)，嗡嗡作響，造成該頻段信號(hào)重放響度失衡，嚴(yán)重時(shí)將大大影響聽(tīng)音效果。至于高頻段的諧振分布則較均勻，聲染較小，不足以影響整體聽(tīng)音效果，因此重點(diǎn)應(yīng)考慮中低頻段諧振的影響。

? 為了避免或減弱這種有害的聲染色，使共振頻率均勻分布，避免出現(xiàn)突出的孤立的某段或某幾段頻率諧振模態(tài)，一種方法是合理改變房間的三維尺寸�？梢钥紤]通過(guò)適當(dāng)?shù)膬?nèi)部裝修、制作隔斷墻以及吊頂甚至拆除某部分非承重墻等方法來(lái)改變?nèi)�維尺寸（這種合理改造也要同時(shí)考慮建筑物的結(jié)構(gòu)安全因素，如打算拆除某段墻體，最好征求一下建筑專(zhuān)業(yè)人士的意見(jiàn)）。簡(jiǎn)單地講，這跟設(shè)計(jì)音箱時(shí)選擇內(nèi)部三維尺寸的原則是一致的，即長(zhǎng)、寬、高不能成整數(shù)倍或太接近。具體的聲場(chǎng)諧振模態(tài)、計(jì)算公式及有關(guān)數(shù)據(jù)不再一一列舉，必要時(shí)請(qǐng)參閱有關(guān)聲學(xué)書(shū)籍。在此提供一個(gè)由國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）參照歐洲的家庭聽(tīng)音室提出的IEC29-B家庭聽(tīng)音室標(biāo)準(zhǔn)供參考，如表1及圖1所示。

? 另外一種方法則較勉強(qiáng)，即可以在保持房間原有三維尺寸不變的情況下合理地布置，使用適當(dāng)?shù)奈�聲材料，以增加墻面、地板等的界面阻尼，使突出的某頻段共振的強(qiáng)度降低，將共振波峰拉平、拉寬，從而降低有害共振對(duì)整體音效的影響。但此方法效力有限，只適用于有害共振強(qiáng)度不大的情況。因?yàn)槿缫獮榻档洼^強(qiáng)的有害共振而一味加強(qiáng)吸聲材料的話，同時(shí)也會(huì)使混響時(shí)間大大縮短，同樣會(huì)令聽(tīng)感惡化，使重放音效變得死氣沉沉，缺乏色彩和生氣。

? 二、試聽(tīng)室的混響時(shí)間? 這是視聽(tīng)室的另一個(gè)重要參數(shù)�；祉懯怯煞块g內(nèi)的聲音多重反射特性產(chǎn)生的，它使室內(nèi)的聲壓在聲源停止發(fā)聲后仍繼續(xù)維持一段時(shí)間。混響時(shí)間是指聲源停止發(fā)聲起室內(nèi)聲壓衰減60dB所需的時(shí)間，即降低至原有聲壓穩(wěn)定值的百萬(wàn)分之一的時(shí)間。視聽(tīng)室的混響時(shí)間如果過(guò)長(zhǎng)，聲源前面發(fā)出的聲音還未消失后面的聲音就出現(xiàn)，容易使低音轟鳴，造成語(yǔ)言對(duì)白等集中在中高頻段信號(hào)的清晰度下降，甚至方位感消失（因?yàn)槁曄蠖ㄎ皇强孔笥抑饕粝涞闹懈哳l直達(dá)聲獲得的，而反射產(chǎn)生的過(guò)于滯后的混響聲則來(lái)自多個(gè)方位，直接干擾直達(dá)聲，影響聲象的正確定位）。如果混響時(shí)間過(guò)短，則會(huì)使聲音變得瘦弱、干澀、呆板，缺乏色彩和生氣。只有混響時(shí)間適中，整體音效才會(huì)顯得豐滿(mǎn)、生動(dòng)、富于感染力和表現(xiàn)力。

? 最佳混響時(shí)間嚴(yán)格說(shuō)來(lái)并非是一個(gè)定值，即使是具體到某個(gè)聽(tīng)音室也是如此。它是根據(jù)個(gè)人的主觀體驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)得出的，而且欣賞不同的節(jié)目類(lèi)型所要求的混響時(shí)間也不同。如欣賞影視節(jié)目時(shí)混響時(shí)間要求稍短些，音響效果會(huì)比較生動(dòng)，人物對(duì)白清晰，聲象定位也好。而欣賞純音樂(lè)節(jié)目則需要稍長(zhǎng)一些的混響時(shí)間，這樣聽(tīng)起來(lái)才能感到較舒服，其中古典音樂(lè)節(jié)目要求的混響時(shí)間要比流行音樂(lè)稍長(zhǎng)些。這是因?yàn)椴煌��?lèi)型的節(jié)目其后期混音制作各方面的要求各有差異，在重放時(shí)也需要相應(yīng)適中的混響時(shí)間才能使音效最大程度地得到高保真還原。小強(qiáng)家庭影院導(dǎo)購(gòu)網(wǎng)tdntmepa.cn

? 作為家庭試聽(tīng)室，一般采取折衷的辦法來(lái)處理混響時(shí)間，然后通過(guò)拉開(kāi)或收攏掛在墻壁上的活動(dòng)幕布或掛毯作部分調(diào)整。大量的實(shí)驗(yàn)和資料表明，通常家庭視聽(tīng)室的混響時(shí)間一般取在0.4～0.6s左右（500Hz處）較為適宜。混響時(shí)間的計(jì)算通常使用如下公式：t＝0.16V／，其中t是混響時(shí)間，單位為秒；V是視聽(tīng)室內(nèi)容積，單位為立方米；是室內(nèi)總吸聲系數(shù)。表2是常用吸聲材料的吸聲系數(shù)。? 例如一個(gè)視聽(tīng)室長(zhǎng)6.2m，寬4.4m，高2.8m.天花板及地面均為平整的抹灰面，地面中間鋪有一塊4m3m的化纖地毯，兩側(cè)墻上各掛一幅6m3m的絲絨幕布（離墻1cm），在屏幕對(duì)面墻上貼有4.4m2.8m的化纖地毯。試估算一下該試聽(tīng)室的混響時(shí)間（500Hz處）。從表2查知，裸露的墻面、地面的吸聲系數(shù)1為0.02，帷幕離墻1cm懸掛時(shí)2為0.44，地毯的吸聲系數(shù)3為0.28，總的吸聲系數(shù)為：? 總＝14.42.81＋（26.24.4－43）1＋26.22.82＋43 3＋4.42.83＝23.184 視聽(tīng)室的凈容積為：V＝6.24.42.8＝76.384m3則 混響時(shí)間為：t＝0.16V／總＝0.1676.384／23.184＝0.53s? 可以講，這個(gè)視聽(tīng)室的混響時(shí)間比較合適，如再考慮觀眾及家具等的吸聲因素則混響時(shí)間還會(huì)略短一些。

? 三、音箱的擺位? 當(dāng)您花費(fèi)了不少心思及不少錢(qián)把視聽(tīng)室按上面提到的幾點(diǎn)要求裝修到位之后，如果音箱的擺位不合適，那么結(jié)果只有4個(gè)字：前功盡棄。組建視聽(tīng)室的目的之一就是為了更好地欣賞真實(shí)的音效，這和Hi-Fi欣賞有著許多相同之處。關(guān)于音箱的擺位在此只略提一些比較原則性的注意事項(xiàng)。

? 首先要求試聽(tīng)室左右兩側(cè)的空間聲學(xué)特性應(yīng)盡可能對(duì)稱(chēng)（并不一定是視覺(jué)上的對(duì)稱(chēng)），即左右兩側(cè)空間的聲反射量或吸收量要盡量相等。兩個(gè)主音箱之間的距離通常要求在2.5m以上或左右主音箱與視聽(tīng)者之間的夾角至少大于30°；（純音樂(lè)欣賞的最佳角度為60°；，而家庭影院因?yàn)橐�考慮聲象的協(xié)調(diào)，一般要求在45°；左右），才能獲得較好的立體感聲場(chǎng)，但距離或角度也不能過(guò)大，否則可能會(huì)使圖象與聲象定位不一致。如屏幕左部或右部的聲象定位遠(yuǎn)在屏幕之外，超出了近似合理的范圍，會(huì)造成聽(tīng)覺(jué)效果與視覺(jué)的不協(xié)調(diào)。

?試聽(tīng)室的聲學(xué)特性在一定程度上與音箱在室內(nèi)的位置有著直接的關(guān)系。主音箱在房間中的位置主要根據(jù)試聽(tīng)感受來(lái)決定。將主音箱放在墻角、離開(kāi)墻一段距離或遠(yuǎn)離側(cè)墻等多個(gè)位置試聽(tīng)，選擇一個(gè)能得到較均勻的聲場(chǎng)共振的位置放置主音箱。另外，再適當(dāng)?shù)貙⒅饕粝浜笱鰩讉�(gè)角度以及將主音箱墊高一些試聽(tīng)一下，看效果是否會(huì)更好一些（有時(shí)這種改變會(huì)很明顯，可能會(huì)得到相當(dāng)好的效果）。? 針對(duì)環(huán)繞聲音箱指向性要求較低的特點(diǎn)，其具體擺放位置也不很?chē)?yán)格，一般放在視聽(tīng)者后方左右兩側(cè)，但不能過(guò)分靠近視聽(tīng)者，揚(yáng)聲器高度應(yīng)適當(dāng)高于人耳。兩個(gè)環(huán)繞音箱之間的間距一般要稍小于主音箱的間距。當(dāng)環(huán)繞聲音箱擺放到位后，一般還需要對(duì)AV功放環(huán)繞延時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使前后音箱的音效渾然一體、完美融合，獲得滿(mǎn)意的整體效果。

? 中置音箱的擺位相對(duì)固定一些，應(yīng)與屏幕中心在同一垂直線上，最好使主音箱、中置音箱的高音揚(yáng)聲器及視聽(tīng)者的耳朵保持在同一水平高度。如果條件不滿(mǎn)足，中置高音與主音箱高音揚(yáng)聲器的高低差距最好不超過(guò)30cm.如果相差過(guò)大，主音箱和中置音箱的聲象高度將會(huì)明顯不一致，造成屏幕上運(yùn)動(dòng)物體的聲象變得雜亂，很不自然，視聽(tīng)效果大打折扣。另外值得注意的是，選擇中置音箱時(shí)其中、高音揚(yáng)聲器應(yīng)盡量使用與主音箱相同的單元。這樣才能使中置音箱與主音箱在頻響曲線、指向性、相位上得到較好的匹配，這也符合Dolby AC-3及THX的基本技術(shù)要求。

? 超低音音箱俗稱(chēng)低音炮，由于它負(fù)責(zé)重放的頻率一般集中在120～150Hz以下，所以它在視聽(tīng)室的擺放位置選擇就要格外注意，一定要在室內(nèi)多個(gè)位置擺放進(jìn)行試聽(tīng)，選擇一個(gè)能最大程度降低室內(nèi)聲染和失真的適當(dāng)位置來(lái)放置它。一般地講，低音炮不宜放在墻角、緊貼墻邊或視聽(tīng)室中心，因?yàn)檫@些位置都容易引起較強(qiáng)的共振。

? 實(shí)際上，本文指出的以上幾個(gè)方面是比較大眾化的原則。而各人有各人的欣賞口味，各家有各家實(shí)際的家具、房間結(jié)構(gòu)布局情況，甚至不同結(jié)構(gòu)的音箱也有不同的放置要求，所以說(shuō)家庭影院的組建、布置實(shí)在是一件因人而異、因地制宜的事情。