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[音响] <谈空间> 商业空间的音响配置艺术

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发表于 2021-7-20 | |阅读模式
<谈空间> 商业空间的音响配置艺术(商业空间)

如果你还没有花大钱购入昂贵的音响设备,那先别急着买!你需要好好的读完这篇文章!读完这篇文章会发现,即使是你有的平价音响,只要动动手,改变一下室内空间的格局跟家具摆设,就可以在听觉质量上获得大幅度的改善。

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如果你已经花了不少钱在昂贵的音响设备上,那更要好好读完这篇文章! 在搞懂本篇的内容以后,你会发现原来手上的音响设备,原来有这么棒的声音质量,以前竟然没有让它们发挥该有的实力。



声音是很现实的,也是很科学的。



从发出声音的源头,到声音在空气中传递,一路进到我们的耳朵里面,这中间的路径上发生的所有事情,都会影响到我们最终的聆听质量。



本篇我们不提扩大机,不提扬声器,只讲「空间」。



空间的大小、几何形状、墙面的材质、室内家具对象的摆设,对于从喇叭发出声音以后,到传递进入到我们耳朵的过程,有着重大的决定权!



吸音与隔音



要在居家空间里做声音的处理,大多数人会先提出的问题通常都是:「我怕听音乐太大声吵到家人、吵到邻居,要怎么帮空间做隔音?」



接着,有超过一半的人,脑海中会直接联想到乐团练团室墙壁上贴满了黑色吸音棉的画面!



再来,就会很自然的脱口而出:「那种练团室的黑色隔音棉,是不是买来贴在墙壁上就有隔音的效果?」

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这是个经典到不行的问题!尽管每个人的个性很不相同,但大脑的结构却异常地相似,在刚从门外汉踏进音响空间这个领域的那一刻,每个人脑中会想到的问题几乎都一模一样。



首先,世界上没有隔音棉这种东西。



练团室墙上贴的那种黑色海绵,它就是最普通、最一般的海绵、二十世纪以后人类最常使用的化工产品之一。不是什么特殊隔音吸音材质,只是刚好被制成黑色而已。



吸音,只是一个随处可见的物理现象,并不是什么了不起的事情。基本上,不需要什么特殊材料或高端技术,所有的棉类,都具有吸音的效果。



更正确的说,所有的「软物质」都具有吸音的效果。衣服、棉被、窗帘都可以吸音,实在未必非得要棉类不可。



而隔音呢?它真的是一件非常困难、造价昂贵的大工程!吸音和隔音,其实是完全两码子事情。



真正的隔音,重点在于「隔绝固体传音」与「隔绝空气」。因为在建筑物里面,声音传递的介质,一种是墙壁、楼板这些固体在传音,另一种就是空气了。隔绝固体传音是浩大的工程,你可能会听说过高端的录音室是盖成「房中房」─在房间里再打造一个新的房间,用钢丝悬吊起来,让这个里面的房间的上、下、左、右、前、后六个面都不会接触到大楼的建筑本体,这就是为了隔绝固体传音而设。房中房的造价很高昂,而且盖完房间会变小,一般预算不高的隔音工程,通常不会做这件事情。

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预算比较有限的隔音工程,能做到隔绝空气,就已经算是相当优秀了,大多数施工的重点,都是在处理门缝、窗缝、空调管线漏音的问题。最终目的就是要把整个房间做到「密不通风」。



看到这里,我们应该会终于理解,世界上没有完美的隔音,只能追求「好 一点的隔音」。



好一点的隔音,以一般建筑空间来说,如果能做到刚刚所说到的门缝、窗 缝尽可能的密不通风,剩下要注意的就是墙、隔音门、隔音窗的材质与等级了。



一般房间的隔间墙,大多是砖墙或是轻隔间。要隔音效果好,就得是红砖墙,而且砌砖的时候,砖缝的处理必须非常紧密。更专业的做法会用双层红砖墙,中间塞入岩棉或玻璃纤维棉,来达到最佳的隔音效果。施工比较简便的白砖,因为砖体比较轻,密度比较低,隔音效果就明显不如红砖。至于轻隔间墙,那是两面的木板或是硅酸钙板钉成,中间是中空的,隔音效果自然又更差了。



有一种比较便宜的做法是,在轻隔间墙的两面硅酸钙板中间,塞入岩棉或 玻璃纤维棉,让这些棉类软材质在墙内达到一定吸音效果。这种工法,也经常在坊间被称为「隔音墙」,但这其实不是真的达到隔音的效果,只能说是降低音量而已,大多数的 KTV 就是用这种方式来施作隔间。



了解隔音的基本知识后,我们要开始追求听觉上的「好声音」了。



软材质与硬材质



要理解好的声音是怎么来的,要先提一下声音的物理。声音的本质就是波。波的行为,在物理上来区分,其实根本上就是「吸收」与「反射」。



软的材质,举凡布类、丝绒、海绵,这些都是容易吸收声音的材质;硬的材质,例如玻璃、金属、木头,这些都是容易反射声音的材质。



所以如果一个房间里满满的都是沙发、床、抱枕、皮件这类软物,甚至还有地毯的话,这个空间就是吸音较多的空间。如果摆放的是书架、电视、柜子等硬物,那这就是反射较多的空间。



吸音较多的空间,在我们的听觉上会呈现比较清晰干净,所谓「干」的声响;反射较多的空间,会有比较多的「残响」,一般会形容这样的声响比较「湿」。



一个听觉上平衡的音响空间,通常是干湿适中的,空间里有些地方反射,也会有些地方吸音。



扩散

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可能有些稍微接触过音响空间的朋友,都会听过「扩散」这回事。到底扩散是什么呢?其 实扩散的本质就是反射,但是把反射这件事情 做得更好,甚至追求反射的优化。



有一种声学装置叫做「扩散板」,它通常由 许多块不同深浅、凹凸起伏的木头制成,其中每一根木头的高度,都是经由声学物理计算得来的。在录音室里经常可以看到它。



一般光滑平板的墙面造成的反射音,也就是回音,会与喇叭发出的原音之间互相交迭干 扰,影响音像的定位清晰度;光滑平板的墙面换成扩散板的凹凸面之后就不一样了,声波在碰到这些不同深浅的木块反射之后,相位会错开来, 产生波程差,变成不会与原音之间互相交迭干扰的残响。用吸音的方式来处理回音,常常造成房间内太干,而且有高频不足的问题,扩散板可以反射中高频,补足空间内中高频的量。也让整个音场听起来比较湿, 加深音场的深度。



在展演空间、音乐餐厅里经常可以看到凹凸起伏的墙面,那可不是装置艺术唷!那其实就是为了扩散而设的,除了看起来好看,也是让声音听起来好听的秘密。



下次你看到扩散板的时候,试着找一道平板的墙面,对着墙面喊叫,听听看来自墙面的反射音;再对着扩散板喊叫,感受一下来自扩散板的反射音,就可以体验两者在听觉上的差异了。
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 楼主| 发表于 2021-7-20 |

低频的方向性

以一般大众会接触到的声学知识来说,应该有不少人都听过「低频没有方向性」这个说法。



这件事是怎么来的呢?其实跟「绕射」这个物理现象有关。



当水波经过一道「宽门」的时候,它会直直地往前行进;但是当它经过的是一道「窄门」的时候,宅门会变成一个新的「源头」,让整个水波呈圆形往四面八方扩散开来(如下图)。这种波动经过狭缝而扩散开来的物理现象,称为「绕射」。当狭缝窄到会让波动绕射的时候,原本直线前进的波就不会再是直线前进了,它会往四面八方散开。

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这个「宽」跟「窄」的差别,大致上以水波的「波长」为基准。如果门窄到跟水波的波长差不多,那这道门就可以说它是窄的,在物理上称为「狭缝」。如果门很宽,远远比水波的波长还要宽,那这道门就是宽的,就不是物理上所谓的「狭缝」。



了解了这个概念,我们就把刚刚的水波换成声波吧!来换算一下低频的波长,会发现频率 100Hz 的声波,波长算出来竟然是 3.4 公尺!(注一)是的,3.4 公尺,比大多数人家里的一层楼还要高,这么长的长度,声音才来回振动了一次。如果是50 Hz 的声波,波长就是刚刚的两倍,长达 6.8 公尺了。



注一:根据物理公式,声速 = 频率 x 波长,声音在空气中的速度是 340 公尺 / 秒,频率是 100Hz,可以得出波长 = 3.4 公尺



到这里,你是不是已经发现了什么呢?



是的,对于一般的建筑,大多数居家室内空间的墙面之间,对于 100Hz 以下的低频来说,都是狭缝!(如下图)居家空间里的任两道墙,对于低频声波来说,都是相当窄的窄门,就算是很大的客厅,天花板和地板之间,对低频来说依然都是狭缝。因此当喇叭发出低频的时候,在室内空间几乎都会往四面八方散开。即使在室外的大型演唱会,喇叭距离地面也很难高达数十公尺,因此低频永远都会有绕射的现象。
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直角与平行面的低频困扰

低频就是这么没有方向性的四处乱窜,根本上无可避免。特别在两面墙或三面墙之间的直角处,是最容易形成低频淤积的地方。而两面互相平行的墙面、或是天花板和地板之间,我们永远都可以找到某个低频的频率,正好会形成驻波。(注二)



而大多数的建筑空间内,都有许多的直角与平行面。这也是为什么大多数未经声学处理的空间,在听音乐的时候,都会有某个低频,特别的恼人,这个低频会干扰音乐里面低音乐器的表现,例如大鼓、贝斯的形状跟线条会都失准,变得跟混音师当初在制作这张专辑时,想要呈现的低音的样子,长得完全不一样。



因此方正的房间本身,对于聆听音乐来说是不好的。万一房间的长、宽、高之间还恰巧呈现「简单整数比」,那就更糟糕了!



例如房间宽刚好等于楼高的狭长房间(长:宽:高 = 2:1:1),或是长宽刚好是楼高两倍的方型大客厅(2:2:1),都很难让这个空间有好的声音表现。其中最惨的,应该是是完全正方形(1:1:1)的小房间。



注二:空间的大小本身,其实跟低频会不会发生驻波、在哪个频率发生驻波有相当大的关系。在 大多数唱片的混音中,低于 100Hz 的频率,都被认知为属于低频的范围。例如大鼓,最主要的频 率在 60Hz 附近,贝斯最主要的频率在 80Hz 附近。我们以 100Hz 来计算,套用最基本的物理公 式:声速 = 频率 x 波长,可以算出 100Hz 的声波,波长为 3.4 公尺。也就是说,在半波长 1.7 公 尺的整数倍,例如 1.7、3.4、5.1、6.8、8.5 公尺⋯⋯这些都是会让 100Hz 的声波发生驻波的尺 寸。这也就是说,两面平行墙面之间,只要距离是 1.7、3.4、5.1、6.8 公尺,这些宽度就会造成 100Hz 的驻波。两面墙间不同的距离,会造成不同频率的低频驻波。只要有平行面,一定会有某个特别麻烦的低频驻波存在。





低频陷阱

为了解决低频淤积跟驻波问题,于是有了低频陷阱这个东西。



低频陷阱到底是什么呢?它其实就是一块又大又厚重的吸音板,为了让吸音的范围必须要能达到低频,因此尺寸必须要够大够厚,才能真的吸到够低频段的声音。专业的低频陷阱,对于内部棉类材料的选择以及大小尺寸,安装位置的设计,都有许多讲究。



喇叭背后的墙面,是低频陷阱安装第一关键的地方。

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大致上的观念很简单,因为喇叭会将声音往前打,但低频因为没有方向性,所以越低的频率在喇叭的背后会越累积越多,如果喇叭背后刚好是呈直角的墙角的话,状况则会更严重,也因此喇叭的后墙是需要将低频做吸音的,不吸音会让整个音场显得太轰而失去清晰度。



在后墙和左右侧墙之间的两处直角,摆上大型的低频陷阱,这两个巨大的 吸音装置可以解决掉这间房间里最多恼人的低频。



也可以将低频陷阱摆在后墙两个直角处的人耳高度附近,但上面碰到天花板的两个「三面直角」处,另外吊挂较小的低频陷阱。



这两个最基本的角处理完以后,如果想要更好,就依样画葫芦,再处理房间后方的另外两个角吧!





音响空间的建置

最理想的音响空间,必须是清晰的干,但同时又有适量的残响湿。最好的就是软硬适中,不能完全吸收、也不能完全反射。



调整音场的装置,常见的不外乎这三样:

吸音板

扩散板

低频陷阱

当我们让吸音吸在最需要吸音的地方,低频陷阱要摆在最多低频困扰的地方,扩散板要摆在最需要扩散的地方,那就可以达到音场的优化。



接下来,就来看看这三样装置应该摆在哪里吧!
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一、喇叭的摆位



首先,先决定好这个空间里面,人主要是坐在椅子上,还是沙发上吧!



坐椅子跟沙发的高度会略有不同,决定好坐下的高度以后,让喇叭摆在跟 人耳一样的高度上,确保声音是水平打向聆听者的耳朵。以此类推,不管是吸音板或是扩散板的安装,也应该以坐着聆听时的人耳高度为主。



一般人通常会将喇叭靠墙摆放,但这不是一个最好的方式。真正讲究的方 式,喇叭的背面应该和墙面保持一段距离,通常在 1 到 2 公尺之间,视不同 的喇叭设计而有不同的摆放距离。以一般大小的房间来说,喇叭和后墙的距离,聆听位置和喇叭之间,各为房间长度的 1/3,是一般认为最理想的比例。



二、喇叭后墙的处理



再回到我们刚刚说「低频陷阱」的那一段看一下,喇叭的后墙,最需要的 就是先把两个墙角,摆上有效的低频陷阱。这两个角的低频如果吸干净了,会很明显听到音场整个清晰了起来,太轰的、雾雾的蒙上一层的那个低频不见了!

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然而,我们也很需要让喇叭后墙具有反射能力,将声 音的能量往前反弹到聆听者的耳朵,这样喇叭听起来才 不会软趴趴。所以处理完左右两个角之后,扩散板就派上用场了,在两个喇叭中间的那一块墙面,摆上一面扩 散板来扩散声音吧!这个扩散板会让中高频的能量提升 上来,变得结实有力,而且声音湿润而清晰,音场的深度也会整个显现出来。



三、第一反射点的处理  



第一反射点是什么呢?第一反射点就是喇叭到墙面、墙面到聆听者的耳朵之间,画出声音的反射路径后,声 波在墙上反射的那附近区域。



一般来说,第一反射点都会建议做吸音,在左右侧墙面的第一反射点装置吸音板,让喇叭发出来的声音不受到来自两侧墙的反射音干扰,音像定位就会清晰。
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同样的道理,喇叭发出的声音也会打到天花板,再从天花板反射回到我们的耳朵里,这个天花板上的第一反射点,也是必须要吊挂吸音板的区域。事实上,如空间允许的话,第一反射点的吸音板,也可以换成低频陷阱,声音的表现会更好。因为低频陷阱本身其实就是吸音板,而且能吸音的频率到达更低的频率。也有人用扩散板来处理第一反射点,这种做法会让音场更湿润、高频更明亮。





四、左右墙面要对称



一对喇叭的摆放位置,最好距离房间的左右侧墙是一样的距离,而且两边的墙面最好是尽 量对称的形状和接近的材质,如果左右墙面不对称,来自两侧墙的反射音,很容易造成聆听音乐的干扰,会让听到的声音变得跟原本唱片里要传达的不一样,最明显的就是乐器的摆位很容易歪掉,原本应该在中间的乐器变得偏左或偏右。



但因为房间的格局,喇叭的左右侧确实经常 有无法对称的情况,例如有一边就刚好是一道门,或者半开放空间,音像定位就很容易混淆不清。这时候在两侧相同距离的第一反射点,摆上一模一样的吸音板做吸音,会比较改善。



五、天地之间的处理



天花板和地板,如果不处理,房间的六个面,就会有两面是硬的材质,这样会让整个空间内反射的比例占得太高。而且别忘了,天花板与地板之间是巨大的平行面,会造成某个低频的驻波,没有处理好就很容易有一处低频过多,室内会变得很轰。



因此必须在天地之间摆上一些吸音或扩散装置,一般来说最简单的想法是铺地毯,至少在地面会有吸音的效果。但要注意的是,地毯的吸音频率通常都在中高频,无法延伸到低频,这样依然不能解决平行面之间的驻波造成低频过多的问题(注三)。最好的解决方式,还是要将大型的低频陷阱吊挂在天花板上,一方面破坏原本平板的形状,一方面吸收低频,吊挂的位置要视室内的音场分布而定,原则上以低频聚集最多的地方为主。

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另外,也有在天花板吊挂扩散板的做法,但要注意的是扩散板一般是木头制成,重量都很重,吊挂在天花板如果不够牢固,是相当危险的,有人会因此使用保丽龙制的扩散板代替,但保丽龙制品不管是外观或声音上,都不如木制扩散板的质感看起来赏心悦目,因此也有人设计出重量较轻的木制扩散板,通常是格子状的,但依然有一定的重量,在施工时一定要请专业的工程人员,才能确保安全性。



注三:一般天花板到地板之间的楼层高度大约在 3 公尺,以声速的物理公式换算:声速 = 频率 x 波长,340 = f x6,f = 50-60Hz 之间。也就是说天花板与地板之间的平行面驻波大约发生在 50Hz 到 60Hz 之间的低频。



六、沙发后墙的处理



一般来说,让喇叭打向聆听位置,这位置通常都是沙发区,最理想的摆设是,沙发不要完全靠着后面的墙放置,中间要留 1 到 2 公尺的空间出来。在聆听位置后面的墙上人耳高度附近,可以装置扩散板,让喇叭过来的声音被后墙反射时,是经过扩散以后的声音,这个做法可以加深音场的深度,让整个听感上产生房间变大的错觉。

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综合以上六个法则,大概可以把理想的音响聆听空间,整理出如下示意图。看完这篇,或许我们未必真要开始动手进行住宅大改造,但有了这些观念,不时的做些调整,让空间的音场越来越好,绝对是一个生活中的乐趣!
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