多小的房间算小房间？驻波如何分析？

weixin

　　声学处理中，大房间好处理还是小房间好处理呢?声学中的小房间和我们概念意义上的小房间之间有区别吗?到底多小算是小房间，多大又是大房间呢?

　　其实，声学中小房间的概念还真与我们平日说的小房间之间有差距，声学中的小房间一般是根据临界频率来规定，而临界频率的计算方式如下：

　　公式中的参数很好理解，fc是需要的频率，RT60是最佳混响时间，V是房间体积。也就是说，当我们确定了一个房间的体积大小的时候，根据最佳混响时间，就能计算出在最佳混响时间的情况下房间的临界频率是多少。

　　计算这个公式有什么用呢?
　　说到这里，或许有些人还是一头雾水。了解房间声学的人应该知道，在建声中，房间驻波是一直存在的，消除房间驻波的最简单方式就是房间不规则，即四面墙壁不要呈现严格的比例和平行，这个在现实生活中也很难会出现，毕竟房间中随便一面墙边摆放一个柜子或者其他的东西就会打破这个现象，可是一些小的会议室，会客室都不会有太多的家具，所以，前期的建筑设计有意避免总是一个好习惯。

　　如果房间不规则了，就一定没有驻波吗?
　　其实驻波一直都在，形成驻波的条件就是房间的距离是波长的整数倍，不妨想一想，房间的频率范围应该是整个频带，也就是说所有的频率都会存在，例如：10Hz、11Hz、11.5Hz、200Hz···等等，如果房间的距离是10Hz频率的整数倍，它也会是20Hz、30Hz···等的整数倍。

　　所以，当我们刻意避免了10Hz，或许就变成了11Hz，总之，这个肯定是不能完全避免的。

　　那么墙壁不规则的作用是什么?
　　假设是一个梯形的房间，那么短边的驻波频率和长边的驻波频率自然不相同，接着，再想一下，驻波形成之后，会造成什么影响?就是在该频点处，声音会增大，也就是共振。

　　那么，再细想一下，越高频，其波长越短，也就是两面墙壁之间的差距影响越明显。举个例子，10Hz的波长是34.4m;11Hz的波长是31.27m，仅仅1Hz的变化，波长就需要变化3.13m，也就是说形成共振的两面墙壁之间变化三米多才会移动一个频点，那么看看1000Hz，其波长是0.344m;1001Hz是0.3436m，相差4毫米，可能哪个水泥工随便一下子就给改变了吧。

　　这个例子说明在低频处，如果共振，其频点是比较集中的，而高频，则分布在所有频段，下面看看室内稳态响应示意图：

　　室内稳态响应示意图

　　图中的简正模式就是驻波，可以看出，越是低频曲线越是不平滑，就是因为当一个房间有驻波时，在该频点，受共振的影响，其声音会比较大，形成一个波峰，等到下一个频点，再形成一个波峰，而在高频部分则是因为两个波峰之间的距离太近(几毫米变化都能形成一个新的驻波)，以至于基本形成了一个平滑的曲线，前面的公式计算的就是两者之间的分割点。

　　其实，从上图可以看出，没有什么严格的界限，所以，经常是把在一个频点三分之一倍频程范围中的简正模式的数量超过20作为界限，没有超过20的部分，其驻波影响比较明显，形成明显的波峰和波谷，超过20的则比较平滑，更多的利用统计学方式处理，把前半部叫做简正模式区，后面称为声场扩散区。

　　当然，在更加详细的划分中，是分四个区域的，如下图：

　　最前面的A区是房间的最长边都不能构成一个波长的区域，最后面的D区则是四倍的临界频率。所以，房间越大，其临界频率越小，驻波影响就越不明显，因此，小房间的声学装修，在频率平直方面比大房间更难。

　　再扯一点降低低频的办法。第一种方式就是采用低频陷阱的方式，这是一种无源的解决方式，但是小房间一般都不容易安装这些东西，太大，显眼;另外一种是有源的解决方式，其原理与降噪耳机相似，上文中也提到了，这种方式利用扬声器播放一个反向的声音信号，以此达到驻波抵消的目的。

　　本文中提到的对声场的改善属于比较细微的部分，对于一些会议室等房间一般也不会用到，很多都是专业的混音室等对声音要求很高的场所或者发烧友才会细心处理。

　　参考文献：
　　高玉龙 《声学意义上的大、小房间分界频率的界定》
　　计算工具：https://amcoustics.com/tools/amr ... p;h=255&r60=0.4

　　来源：音视频Technology公众号(ID：AVTechnology)
　　作者：禺清