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玩hifi要了解下室内声学

作者:丽音声学  日期:2018-06-14  来源:  关注:59

举一个简单的例子:在户外空旷的操场制造一些声响。喊叫、唱歌、摔东西都行,总之你会注意到声音很响,但同时你也会感到它最终消散在了开放的空气中。空旷的环境会使声音听起来变得很空。现在重复相同的事在室内。你会感到声音具有了封闭感且变得更加丰满,因为声音经过了墙面的反射,你被声音包围着,是房间修饰了声音。当你在其他房间做类似的事时,你会发现同样的声音在不同的房间有着不同的表现。只是用听,你就能说出这个房间是“干”还是“润”以及是“暗”还是“亮”。进一步的讲,如果你听得仔细,你可以靠听来判断距反射墙面的远近。你也可以从这个定位感中判断这个房间的尺寸;比如你可以听出这个房间是否有着较高的天花板。


我们可以理解为房间对声波进行了修饰并赋予了其“个性”。声音从声源向外发出,会打到物体上,例如地板、天花板、墙面并进行反射。不同反射面会对声波进行不同的处理。但也不是所有声音都会受房间的影响。当在声源旁,声波发出径直到达你的耳朵,并没有打击墙面造成反射,也就不受房间的影响。(在传播过程中受到空气的阻碍依然会衰减少许高频)。换句话说,只有打到墙面的声波才受墙面的影响。

毋庸置疑的是每个房间都有属于自己的“声音”,因为它们会把它们自己的特点与声音信号相融合,其实这应非常值得我们去注意。例如声音从耳机中传出,不管在什么地方听起来都没什么区别,不管我们身处何种声学环境中,耳机听起来都是一样的。那是因为房间不是传播介质的一部分。但是用音箱听音乐听感就会随着房间的改变而不同。不**间摆放相同音箱会让听感有所区别——有时会是巨大的区别;那是因为房间现在参与了信号的传播。同样的,在相同的房间音箱也会听起来不同,那是因为摆位的不同,在相同的摆位下声音还是不同,那是因为你聆听的位置不同。显然室内声学环境对听音效果的好坏起到了十分关键的作用。

就像调音台通过按钮影响声音,房间通过声学设计与装修也可以对声音进行影响,不用按键,我们通过房间尺寸、几何结构、玻璃棉、吸音砖、地毯、吊顶以及其他常用建材来调整设计达到我们所预期的结果。

为什么我们如此在意室内声学?实际上尽管我们大多数时间都在室内度过,可绝大部分人却花很少的精力在房间的“声音”上。这显然是错的。在某些场合听感的好坏直接影响了建筑的优劣。比如一个看上去光鲜亮丽的音乐厅,可一旦举办大型交响就会显得嘈杂;同样的,如果一位混音师从始至终在低频响应有缺陷的录音室中处理后期,亦或者酒店顾客时常抱怨旁边的高速公路太吵导致睡眠不足。这些都涉及到声学设计。在家装时我们会请有资历的设计师来装修,声音却被常常忽略。当你很容易听清身边亲人对话时,可能也就意味着你也能轻松听见厨房、洗衣机以及墙内管道设备发出的噪声。也就不难想像当你花大价钱购得的一套“浪费”的家庭影院却会听起来效果一般。

诚然,对大多数房间来讲声学设计并不是首要的,可是对于个别房间来说声学设计的优先级是最高的。这些敏感的地方需要仔细的设计和施工并且最后还需要专业的评估。总之对一些房间而言声学处理显得尤为重要。

室外声音

把室外声音的传播简单理解为由空气进行衰减并最终消失这并不算错。声波由声源发出并向四周传播,如图A。声音在不受刚性墙面的影响下经空气作为介质向四周传播。在这一条件下,理论上声波从音源向外射出,并且每过双倍音源距离其声压级下降6dB,比如距离发声点10米时的声压级为80dB,那么距发声点20米处的声压级将衰减至74dB。这只是为了方便了解声压,实际声音传播要比这复杂很多,在现实中声音的衰减很少严格的按照这个理论,但是当估计声音和距离的关系时这却是一个便利的法则。另外,点声源只是理论上的假象模型(如同质点),能否把声源视为“点”主要取决于发声体和听音距离的相对大小关系,例如当发声体面积为1平米,在5米以外聆听时就可以认为它是一个点声源。

我们经常会认为声波的自由传播只能存在于在空旷的户外,但是同样的传播形式也可以存在于消声室——特殊设计拥有足够吸音的房间。但现实生活中,消声室是达不到真正意义上无混响的,因为超低频多少会有一点混响时间。

室内声音

房间的大多数声学设计都是靠改变墙面来实现的。声源发出携带着能量的声波向四周扩散。声能会受墙面的影响进行反射。在一些情况下声音会以更复杂的漫反射方式进行反射。特殊情况下声音会汇集在同一片区域,在这片区域里声压波动会较为剧烈,改变音调、音色和明暗度。除此之外,墙面会吸收一部分声音。墙面吸收的声音越多,室内混响水平越低。

就像前文提到的,声音表现在室内和室外有着很大的区别。但经过仔细观察,其实室内声学既包括了室内传播特点也包含了室外传播特点。这取决于你离发声点的远近,如果你离声源很近(不足1.2米)以至于不能将其视为发声“点”时,双倍音源距离声压级将下降12dB。需要注意的是这并不属于近场监听。

现在离发声点稍远些(小房间2米左右)声压级开始遵循双倍音源距离下降6dB。我们把这类声称之为直达声。再远些,声压级几乎不再随距离的变远而下降,这就是非直达声,也叫次达声。声音通过房间的反射进行了充分混响,使得声音充斥在了房间的每一个角落,因此声压级不再改变。在直达声变成次达声的过程中,越是经过消声的房间,次达声的声压级越低。因此,在理想消声室中只会出现直达声。具体次达声与直达声在房间内的关系

小空间的声学

众所周知,小空间比大空间更难出“好”声。因为在小房间,声波的波长相似甚至超越了房间的几何结构。这会直接引起频响不规律、驻波、缺少扩散、低频响应不佳(比如300Hz以下)等问题。反之,大空间会对声音起到吸声的作用,同时低频响应也更加优秀。因此大空间下的声音更容易取悦耳朵。由于空间小,吸声量小和混响时间短的现象会在房间内并存。

让我们换一种解释方式。当室内安静时,静下心来听。对外,你是否能听到楼下汽车行驶的声音,或飞机从楼顶飞过的声响?对内,你是否听到说话声、脚步声、管道声、空调声?

尽管费心的将室内做了足够好的声学处理,可外来的噪声显然又会让你的付出化为泡影。换句话说,如果你打算把家庭影院声开大一些,你不得不考虑亲人以及邻居的感受。隔声对家人邻居同样重要。隔声的效果由声音频率决定。通常低频处理起来会比较难。

足够的隔声处理常常用在一些对声音敏感的场合,比如录音室、歌剧院、图书馆甚至是你家的卧室。相反的像超市、小卖店、运动馆、厨房就不需要什么隔声处理。隔声处理的多少取决于建筑的功能。优秀的录音室就对隔声要求十分苛刻,常采用加重隔声门、对噪声源单独隔离和其他特殊建筑手段实现良好的隔声。连供暖、排风、空调等细节也不能忽视。总之隔声和室内声学处理一样重要,应提早规划在建筑蓝图中。做好隔声要花很多精力来关注细节。


房间处理

房间对声音做了什么?从声学的角度来讲,声音打在物体上或多或少会发生变化,所有的障碍物都会对声音起到反射、吸收、传导的作用。反射过的声音会延新的方向继续传播,被吸收的声音会就此消失。有些物体还会对声音起到扩散的作用;不再是延单一特定方向传播而是呈扇形传播。反射、吸收、扩散、传导之间相互取舍平衡便是房间对声音所起的作用。

从声学角度看,地板和墙面都可以对声音起到反射作用,拱形曲面还会产生恼人的声音聚焦现象。加重隔声门和粗糙的墙面或许会产生正面的吸声效果,但大面积的窗户会引入外界噪声。室内的装饰件通常对改变声学环境帮助不大,因为受表面积所限,吸音能力极低,只为讨好眼球的饰品并不能胜任声学装修材料。但是一个大型布艺沙发却能成为良好的bass trap。

在处理房间时,对房间的施工要慢慢来,盲目的施工往往带不来好的效果。例如,大部分录音室的装修方案是先小范围装修,之后根据需要有针对性的做进一步吸音处理。装修步骤对最后的结果很重要。一边装修一边观察,设计出最合适的方案。





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