声场环境的建设【转】

Edinburgh

音响的靓声与建声
靓声与建声，单听一下读音似乎非常相近，但两者却有很大的关联。发烧音响要获得靓声，也就是说Hi-Fi，除了音响器材质素要保证之外，很重要的因素则依赖室内的建声处理。“靓声依赖于建声，而建声为了靓声“，这就是玩发烧音响的真谛。
    而发烧音响在器材上没有什么需要摆弄的，因为发烧音响系统从CD机至功放接线这么简单明了，除了CD机有各种操作钮可选择之外，功放简洁到只有音量及电源开关，发烧音响系统的调试主要在房间的声学处理，也就是说在确定了听音室的位置后，必须对室内装潢从建筑学角度出发实施，而不是单纯地从美学角度出发实施，而不是单纯地从美学角度去作室内装潢。在完成了听音室房间的声学处理之后，音箱的正确摆位才有实际意义，很多玩家不重视这点，因而声音不发烧。
    聆听环境空间是听Hi-Fi音乐的首要前提，如果没有理想的听音空间，即使有再发烧的音响器材也是徒劳的。要获得高质量的聆听效果，只靠提高音响器材的质量是远远不够的，因为室内的听音环境，对音质起决定性的影响。由此可知，高质量的器材若摆在一个很恶劣的环境里，地发挥不出它的超群素质的。当器材越是上档次，房间越小，音箱的喇叭口径越大时，对建声处理要求就越高。Hi-Fi音响最高境界所涉及的透明度分析力，包括阔、深、高和乐器的声像定位结像力以及音乐层次的音场感，乐器之间的比例间距，独奏或声合奏与其背后乐团之间的比例尺寸，音乐韵味等，这些听感不仅仅受制于器材的档级水平，更多受制于听音室的建声处理情况。随着对Hi-Fi认识的深入，对听音环境影响音质音色的认识也得到相当程度的改变。在一个建筑声学设计良好的家庭听音室中聆听音乐，会让我们能完全置身于交响乐艺术的海洋中，这身临其境的感受就是认识掌握Hi-Fi音响系统高保真还能力的基础，随着人们居住环境的改善，独立设置家庭听音室已由梦想变成现实。只有正确设计和处理听音室（或家庭影院视听室）的内部结构和建筑表面，采取各种有效声学处理措施才能获得满意的听音效果，这些措施简称建声处理。
    由于声音在传播过程中遇到障碍物就会出现反射、衍射和散射的现象，通常，声音有沿原来方向继续传播的倾向，但当它遇到障碍物时，障碍物的边缘便成为第二声源，当辐射出和该声音频率相同，但声强较小的电报波，便形成反射。在实际使用中，由于声音的衍射和反射的协同作用，不论房间隔声处理得多好，如果门留有门缝，那么从处面传播到听音室中的声音压强几乎和门打开时区别不太大。当声源直接直接传来的声音和经初反射回来的声音相继到达人耳时，其延迟时间小于30MS时，人耳不能区分出来，仅能觉察到音色和响度的变化。但当直达声和反射时差超过30-40MS时，人耳就能判别出它们来自不同方向的两个独立的声音。这种稍后来自反射面的声音，就有可能成为回声混响。回声的感觉会妨碍语言和音乐的良好听觉效果、影响清晰并度，因此必须加以控制。
    人耳对回声感觉的规律是由哈斯首先提出的，故称哈斯效应（Hass Effect）。通过大量的主观评价实验提出了反射声延迟时间与感觉到回声百分率之间的关系。如果两个不同声源发出同样的声音，并在同一时刻以同样强度到达听者，则声音表现的方向大约在两个声源之间。如果其中一个略有延迟，约5-30MS，则所有声音听起来似乎是来自同一个末延迟声源，被延迟声源是否在工作就不明显。如果延迟在35-40MS之间，则延迟声源的存可以被识别出来，但其方向感仍然不十分明确。只有延迟时间超过40MS时，第二声源听起来才像清晰的回声。当反射强度减弱到直达声10DB以下时，即使延时时间很长，也几乎不能感觉到有回声，如果把两者的延迟时间压缩得很短，就算反射声的声压级高出直达声10dB也不会有回声现象出现。
    在浴室中发出的声音很清楚地说明了小房间中存在着谐振现象，唱歌会格处动听，听起来比其他环境更圆润、浑厚和有力，这说明谐振作用使某些频率的声音得到加强，这些固有频率是和房间的尺寸有关的。室内声场地房间内由直达声和混响声两部分组成的声场；直达声满足声音压强随距离成反比，而混响声场则均匀分布在室内边角以外的空间。对于任一位置所接收到的声音可以简单的看作由直达声、早期反射和混响声3部分组成。如果室内各部分的声压相同，而且室内声音是无规则地在各个方向传播，那么这种声场可以说是均匀的，也可称室内声扩散。均匀的声场分布对加强音乐和语言本身的音色，以及避免出现某些音质缺陷是十分重要的。为便室内达到扩散声场，可采用如下3种途径：配置吸声材料；把室内表面处理成不规则扩散体。
    听音室是普通公房的，可能过一些声学处理手法改善，房子除门窗外、墙面、天花板均匀为粗装修的灰屋，地面为水泥地面铺木地板，若未作声学处理时，语言话音显得明亮，但由于混响时间过多，话音拖尾情况明显，清晰度较差，放音乐时各点声压不同，差异较大，中低频共鸣声大，混浊无透明感，高频清晰度下降过大。比较简单的方法昌对这种听音室空间进行声学技术分析，处理好混响时间。这种处理方法可使室内的声学效果在一定限度内得到改善，同时，它还能找出现有房间的声学缺陷，并做适当的声学处理。如果控制得当，这种“室内效果”会使室内重放的声音更富有生气和魅力，临场感更好。
    如何吸收声音对视听室有着相为重要的看接意义。被吸收的声音能量和入射声能量的比值称为反射面的吸声系统。石膏、砖石、玻璃、木头、混凝土等坚硬的密质材料是非多孔表面，它们的吸声系数小于0.05，即它们的吸声系数可接近1.00，即这些材料基本上能大部分地吸收入射声能。地毯、布料等纤维织物对于频率比较高的声音有较高的吸声能力，这是因为声音要在纤维和小孔中进行多次反射，而每一次反射都要引起能量消耗，许多吸声材料都是纤维多孔材料。
    当布置听音室时，如果建筑装饰材料是吸声系数很小的硬质材料，如花岗岩、大理石、铝材料、玻璃等，就会在室内形成很多反射，此时在标准的听音“皇帝”位聆听时，除了能听到来自前面的直达声外，还有许多来自各个面（包括天花板）的反射声，而这些反射声随不同频率产生反射强度不同，就会影响声像定位和声音的清晰度。有些房间还会产生某些频率点的共振，又称之为驻波，其中主要是由于房间的音响效果造成的，当声波无法散开，由播放出来的声音反复多次反射，于是成为驻波而又阻碍了立体声的形成。室内空间的长、宽、高尺寸的比例要合适，才能避免产生驻波。由于声波因房间内四周墙壁的条件而在某一频率上产生共振，这样会大大降低音响系统的清晰度，从声学角度来说，这就是一种很明显的驻波现象。一旦由于房间的特性而产生驻波，则十分难消除，显著的驻波现象将会大大影响系统的低频特性，一般10-30平方米的房间中出现驻波较高的频率在80-200Hz，特别是小房间的听音室驻波大致是100-300Hz之间的低频，由于低频幅波特长，其声波反射后混成一团，严重影响其他频率的均衡度，因而造成声音沉闷、混浊，音箱明明是重播出大量的低频能量，听起来却低频单薄，这就是房间的声学不良所引起的。而房间中代频驻波最为厉害的地方就是发生在音箱后路左右上下的两个夹角。可以用直径8英寸-10英寸左右的聚乙烯硬胶管，长约2.2米-2.4米与室内高度相当，内放松软的吸音矿棉或玻璃纤维，在管壁上钻直径10MM左右的孔洞，孔洞面积应是管壁面积的0.2%左右，能吸收墙角中低频驻波，效果相当好，但是给室内低频驻波，效果相当好，但是给室内装饰带来影响，因为对美观不利。改善的另外方法是调整装修后房间长、宽、高的比例关系，使之成为无理数，这对于在室内装潢时要进行重新隔断比较合理，而单独的不能重新隔商业局的如14平方米房间作听音室，则只能依赖家具的摆放来实现，而最理想的家具便是书柜，并且放满书之后还具有吸声作用，室内物品放置也要避免对称性。为了避免驻波现象，矩形房间长、宽、高之比应取无理数，常推荐的三边之比可采用黄金分割法（1：0.618）。
    混响时间是指从声源停止发声起。到室内声能降低到原有稳定值的百万分之一，即衰减60dB所需的时间T。T值越大，则厅堂的四壁反射功能强，听声小，声间不断反射逐渐变弱，余音绕梁，经久不息。而立体声定位靠的是各声疲乏的直达声，当各种反射回来的声音即混响过多时会干扰声象的正确定位。那么如何通过计算混响时间来改造房间呢？混响时间计算有常用公式，在房间的平均吸声数小于0.2时，可用赛宾公式：T60=0.16V/Sa，式中：V为房间容积，单位：平方米：Sa称为总吸声量，可由平均吸声系数a乘总内表面积或各个物体表面积乘各自吸声系数后的总和，家具的各个表面包括听众本身也都可计入总吸声量。
    一般未经处理的房间T值多在1秒左右，Hi-Fi听音室的要求起码要降到0.5-0.6秒以下，对现有环境的改造是否正确对音质影响很大。测试房间的声不特性最简单的办法是播放《雨果发烧天碟（一）》中的频率测试信号片断。理想的效果是信号随着频率的上升、强度会均匀地增强。但在一般的房间里，通常会出现某些频率特别强、某些频率又特别弱的情况。对于高频反射太强的问题，铺地毯、挂窗帘应取得不错的效果，而低频驻波比较难解决，要按下面方法改善。前方主音箱与听众之间地地面是最早的反射声源，它会影响声象的定位和声源中空旷场所混响声效果，必须首先加以克服。具体方法是铺上地毯，若地面原是磨光硬石料（大理石、花岗岩、光滑瓷面砖等）的，地毯更需厚一些。音箱后墙的装修方面，除了结实为主外，外形的处理也颇为重要。如将音箱墙角改为弧形或45度角，这样也便音乐动态和能量更为自然顺畅地向聆听位。后墙处理可用一块厚丝绒挂帘从天花顶挂至地板，厚丝绒宽度为墙宽的约2倍，后墙特别是离地面三分之二的墙面需用吸声材料敷贴，也可以用丝绒做一个帐幕把整面后墙蒙起来，厚丝绒挂帘主要是吸收中的高频。很多居室装修时使用了护墙板，这种外形虽漂亮，但声学特性不太好，容易引起某些频率共振。改善方法是在护墙板内填充如矿物棉等吸音棉，同时在护墙板表面钻孔，孔直径为10mm左右，其孔距一般相隔20mm左右，最好再在外面包上薄层装饰布，这对吸中低频很有效。另外一种处理方法是用空心板墙，采用的是厚度为5mm的密实性较好的优质五夹板，在墙上用结实坚硬的木龙骨50×50mm为木板条栅度，再将五夹板钉粘上去，左右侧墙由地板到墙顶均是如此处理，若考虑美观则护墙板至少做到离地1.2M高，空心板墙内填吸声矿棉、玻璃棉、涤纶棉效果更好，比第一种钻孔包软织物方法经济实用些。
若听音室面积仅10多平方米，不宜再将四周墙做护墙壁，那么可在墙壁表面（考虑美观仅在离地1.2M高度）做80×80MM左右的四梭体木板造型均匀分布，其突起高度在20mm左右，形成均匀的扩散体，可将驻波打散，当然1.2M高度以上用软织物包上则更佳，整体装潢美观，建声效果又兼顾。对于软垫沙发、地毯均是吸中频为多，面积宜合适为好，最后还要考虑到人的吸声系数，加上聆听者人体对全频均有较强的吸声。这符合小房间的理想听音特性。经过这样处理后房子声音往复反射较强引起的严重的谐波共振的弱点将得到改善，此时反射较小，共振减弱。另外音箱背靠墙体要够结实坚硬，才能将音频和动态迫向前方的聆听位，松软又单薄地墙体结构会形成消弱作用，把声音中的能量抵消大半，特别是中低频方面十分明显。房间四边的墙身要尽量做到扎实，如果谐振波过于强烈才将其吸收或打散，用打散的方法是使它变成泛音，而在打散之后，如果中低频仍然存在驻波影响的，这时必须用较高密度的吸音装置强吸硬管或者吸音柱将驻波吸去。大面积光滑平面的侧墙和两面窗户玻璃、家具表面也应用窗帘之类的软织物遮挡起来。扬声器两侧的墙壁十分坚硬也是产生驻波的原因，在这些地方吊上挂毯一类的东西防止反射的话，细致的信息听起来会更加明了清晰。不过地毯这类的织物对中高频吸声比较理想，而对中低频的吸声则较差。另外不有一种改善方法，采用凹凸海绵（约40-50MM厚）镶在后墙上，防止主音箱的反射声，四面墙体也可用此方法，市场上用于鸡蛋包装的防震垫，吸声效果也佳，但外观欠佳。这些建声处理前提是要牺牲些厅室内的实际面积，因此面积小于15平方米听音不能采用理想的建声处理方法，否则有效面积太小。
    天花顶是较难处理的，不少人在装潢时想做吊顶，但吊顶材料选购比较薄，尤其是三夹板更容易引起共振。解决的方法可用轻质石膏做表面凹凸不平的曲折的板材装于天花顶，这样不易引起反射，又不降低房间的实际高度。当然层高超出3米可用均匀钻孔的轻质石膏板（一种专用的穿孔吸声板材）与表面凹凸不平的石膏镶嵌而构成，既美观又兼顾建声。（图2）也可以通过龙骨、超细玻璃、夹板做一个平面吊顶，同样成为一个薄板共振吸音装置来满足建声效果，但房间的实际高度降低较多。铝合金、钢玻璃窗前要用大面积的较厚质窗帘布来改善，如果墙的宽度为3米，即6米，让其自然皱折才能消除反射，但值得一提的是，铝合金、塑钢玻璃窗一定要安装牢固，不能有左右晃动的撞击声，否则声音大或低音深沉时会引出不协调的噪声。
    家庭室内听音室的建声处理，要将装潢美观、艺术风格、声学特性最佳作的统一，因为再发烧的听音室也是属于家庭居室的一部份，若建声搞得很专业发烧，但听音室完全与现代居室背道而驰，那么这种人也不能称为完美的音响发烧友。
    音箱的摆位是音乐场中极重要的一环，再好的器材若摆位不好，播放的效果也不会理想，只有摆位正确，重放才会达到理想的效果。任何一对音箱只要摆位得当，均可获得比较宽广的音场。立体声箱在房间内最佳的间距与试听位置是左右音箱组成一个等边三角形，根据房间的大小，音箱的间距在2-4M，而聆听者距音箱连接中点的垂直2-4m处为最佳“皇帝”位。由双扬声器试验可知，立体声声象定位取决于两路扬声器到达聆听者处所产生的声压音区的位置。若音箱扩散角度不理想，可适当将音箱向内转动一些，若音箱扩散角合适，音箱间距可适当加大。音箱的摆位对声场的改善也有较大帮助。采用后倒相式的设计音箱，其倒相孔最好离墙面0.5M左右，如果视听室面积较小，不宜选用后倒相孔式音箱。音箱不要直接放在地面的低音反射波很强，会使低音不自然地加重，它直接影响低音的厚度与质感。若离地面太远，对低音重放是有利的，但低频成分反射减少，使人感到低音不坚实。落地式音箱应将其底部垫高200MM，使低音扬声器下沿离地距离为低音扬声器直径的1.5-0倍，这时低音放音效果最好，高音也基本能得到满足。落地箱可铺架空的原木地板，取其对低频有良好的吸收作用，否则铺复合木地板即可，地板上应铺一张尽量大的厚地毯。如果条件允许，还应在四个墙角装上圆弧形的扩散体，扩散体内塞满卷成简状的玻璃棉。对低频的吸收可通过在靠墙处做一排木质的大衣柜或大书柜来实现，衣柜或书柜应塞潢棉被、书籍等物品。音箱是书架式，一定要配上脚架，其总的高度（连脚架），使音箱的高音轴线与人耳（坐着）的轴线相一致。落地式音箱若摆放时感到地面不平，可用直径25-30MM、2-3MM厚的软质橡皮每个音箱各3块垫于箱底部，使音箱稳当。如果是大理石地面，音箱底部可改用3个尖锐圆钢钉支撑住，并仔细调节其高度，使3个点支撑住一个音箱底部平面最稳当为好。由于听音室大理石地面对声学特性不利，还要用整张较厚质地毯（在听音区）铺上，这样大理石地面的反射声将削弱较多，改善效果不错，会将音象的聚焦力提高，高频的噪音也减少了。
    如果听音室较小，仅12-15平方米，那么很有可能音箱要贴近墙面而音箱贴近墙面部分要采用强吸声方法，上述那种凹凸形的海绵体比较合适。当改变音箱的位置或者聆听位置，可避开讨厌的低频驻波，最彻底地办法就是将音箱或聆听点的位置作大幅改变，例如音箱原先是摆在窄边的，这时就不妨摆到宽边试试。如果不允许，将音箱或聆听位置距离后墙的间隔不应小于0.5米，因为造近墙壁角常常是驻波集中之处；二是把音箱往后墙靠时，虽然有利于重现低频（特别是后倒式的书架音箱会有明显的低频增加），但可能会使音场变浅。如果音箱放在矮柜上时，就会产生有害的共振。解决办法是在前置音箱（一般多采用书架式小音箱）底部添加10-20MM厚的、质地很重、有一定面积的大理石或花岗岩石板，大理石与低柜之间可添3个30MM直径橡皮避震薄片垫平。而音箱与大理石之间可用专用的圆锥体铜钉脚或木钉脚隔绝有害振动。当音箱发声时，箱体的振动传到脚钉便会衰减很多，再传到质量很大的石材时，就不易产生共振，声音就会变得很厚实有力，低频会强劲得多，而且音乐感也较好，透明度增高。
    改变室内家具的布置，能在相当程度上改变聆听室的声学特性，使音质发生变化。如挂帘能改变室内中、高频音质，较厚的挂帘能吸收大量的中、高音，从而增加声音的柔顺，并减少混晌，改用较薄的挂帘则可使声音的中、高音变得生动。大型家具能影响室内的低频响应，特别是席梦思床垫、大型软沙发等的位置变动，能明显改变室内的低音效果。放满书又滑有门的书架也能对声音产生散射，对低频吸声效果不错，对室内声音的平均分布有好处。
    通过音箱的摆位后，声音会有很多改善的听音室内聆听，其效果是更上一层楼。发烧音响系统的最后一个关键是必须选用正版的CD碟片，而且是录音效果出色的，尤其应考虑发烧金碟之类的CD碟片试音。如果在几万乃至十几万的发烧极品（Hi-End）音响系统中，却使用了劣质的甚至盗版CD碟，其声音当然就背离了Hi-Fi原则，也就是说配置的如此高档的发烧极品音响形同虚设，这是Hi-Fi发烧友往往容易忽略的问题，当然这种人也谈不上是真正的音响发烧友
转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_707c7b6a0100t57n.html