听音室不全攻略 [复制链接]

图六..........

室内常见材料吸声系数

   正规的听音室设计，必须进行混响时间和吸声设计计算，这是听音室施工的基本依据。发烧友在打造自己的听音室时，同样应该进行这项计算，那怕是粗略地估算一下也是非常值得的。如前所述，混响时间是房间音质的基础，我们必须对它有一个数量概念，因为吸声材料用量由此而定。

图七.....

要进行混响和吸声计算，必须知道室内界面材料的吸声系数。为此，我们把室内常见材料的吸声系数列在表1中（右），并作些说明。
    表中第1类材料，它们的表面一般都很细致坚硬光滑，声波不易穿透进去而很容易被反射，所以它们的吸声系数都很小，一般不直接用作听声材料。
    第2类材料本身与第一类材料完全类似，但当它们被制作成门、窗和搁栅地板后，吸声机理有所改变，变成板振动吸声结构，主要是对低频的吸声系数增大。不过，表中这几种结构主要不是用作低频吸声结构而设计的，所以它们的低频吸声系数还是比较低。
    第3类材料是由多孔性棉毛织物所构成的，地毯和挂帘（即帷幕）是其代表品种，也是历史上最早使用的吸声材料。这类材料的特性是中高频吸声系数较高，而低频吸声系数很低，因此一般作为中高频吸声材料使用。由于地毯和挂帘本来就是家庭中很好的较装饰，过去曾有一个时期广泛使用作为家用吸声材料，但由于它主要只对中高频吸声，常常导致声音发混，清晰度不佳等弊端。也许正由于这个原因，再加上现在可用作吸声的材料和结构颇多，（甚至可以自制），使用又十分方便的家用吸声材料，特别是它在一定范围内具有有可调吸声系数的特点，更是适合业余使用的吸声材料。图7是表中面密度为0.5kg/m2的棉布帷幕在不同折叠面积时的吸声特性。折叠面积（%）是指挂帘折叠悬挂时其展开部分的面积与其全部摊开悬挂时的面积之比。由图可见，折叠悬挂时的吸声系数大为提高，主要是折叠后等于增了挂帘本身的厚度，因而吸声系数就会增大。另外，当折叠（%）增加到一定程度后，吸声系数会出现明显的峰形特性。这是因为折叠（%）大时，挂帘后的空气层厚度也增大，形成类似于共振吸声结构的吸声特性。表中的丝绒帷幕也有类似的特点。只要我们充分了解挂帘的上述特性，再与低频吸声材料合理搭配使用，完全能够在全频段取得所希望的吸声特性。
    第4类材料也是多孔性材料，但把它堆积成体积特别大的吸声体使用。这种结构放在墙角使用时，低频的吸声能力比高频大。在我们这里把它与地毯和挂帘结合起来使用，可望获得比较均匀的吸声特性。当然，也可以适当控制墙角吸声器的数量来达到图3a-3c那样的混响特性。墙角吸声器一般只能自制。比如，可以购买适当大小超细玻璃棉块，一块一块叠起来，再装入纸箱或木箱中。当然其中有一面要开口，以便声波进入吸声材料。超细玻璃棉的容量大致是15—25kg/m3，容量大吸声量也大一些。
    第5类给出一些坐椅和人的吸声量，仅供了解其数量级而已。家庭听音室中人数一般很少，所以它们对总吸声量的影响不大，或者可以忽略。但值得指出的是，如果有大型沙发则是一个例外。由于没有沙发的吸声量资料可供查找，因此如何估计便是一个问题。如果需要可作为如下估算。量出沙发暴露在外的所有表面积，如果沙发不是紧贴地面摆放，则其底部面积也应计入。然后根据面料乘上丝绒或棉布帷幕直挂时的吸声系数作为它的吸声量。由此可以看出，大型沙发的吸音量可达2—3（m2），在小房间中对总吸声量还是有一定影响的。
   不要小看表1的数据。尽管在今后实际使用的吸声材料的吸声系数不可能完全与表中数值一样，但用表中数值计算的结果，足以满足实际应用的精度要求。

图八.........

图九........

中频吸声量估算

   图6房间的容积为39m3，若以欣赏音乐为主要使用目的。按图1可以查得中频混响时间约0.45秒。现在我们取0.5秒作为估算初始值。
   再按赛宾公式（1）算出达到0.5秒混响时间所需的室内中频吸声量A为，

   A=0.16V/T60
    =0.16X39/0.5=12.48(m2)

其实，如其它频率上要获得0.5秒的混响时间，也要求有与此相同的吸声量。
   对于图6房间，木地板面积为15m2，其上再铺10m2毛织地毯面积占地面66%而非AES要求的75%，目的是为防止高频吸声量出现过多的问题。这个房间的内部总表面积为71.6m2，扣除地面面积15m2，其余均为抹灰墙（包括天花板），其面积为71.6-15=56.5(m2)。最后，室内还使用了两只墙角吸声器。所有这些材料能够提供的中频（500Hz）吸声量可列出表2进行计算，结果为71.3（m2）。
   从我们所要求达到0.5秒混响时间的总吸声量12.48（m2）中减去室内已有的中频吸声量，即可得到将由帷幕来提供的中频吸声量为12.48—7.13=5.35（m2）。从表1查得毛织帷幕折叠25%时的中频500Hz吸声系数为0.40，于是所需帷幕的面积为
S=A/a=5.35/0.4=13.36(m2)
    现在我们决定采用12m2帷幕分成三块，每块4m2，分别以折叠2.5%方式悬挂在两个墙角和后墙上，按上述计算，中频混响时间应该能够达到0.5秒左右。
    想必读者已经看出，通过这一步仅对500Hz中频吸声量的计算，可以迅速大致确定所有吸声材料用量，从而为进一步计算混响时间的频率特性作准备。
    为求简单，这一步计算中把门和窗（如果有的话）均忽略不计。因为一般房间的门、窗的面积不大（各2m2左右），而它们的吸声系数在中高频基本上可以忽略。在下面的混响频率计算中，我们也忽略了门和窗，出现的计算误差主要是低频混响时间有偏高的倾向。由于房间的实际低频混响时间总是比中频高一些，而我们通常是希望它低一些，因此忽略门、窗后的低频混响时间计算值就更保险些，因为实际值不会高于计算值。如果对此不放心，读者在自己的设计中可以补充进去。

混响特性核算

    至此，室内所有界面材料及用量均已确定下来，中频混响时间在0.5秒左右也是基本肯定的，接下来要核算一下其它频率上的混响时间是否出现过大的偏差。为此仍列表进行计算（表3），表3中的抹灰墙面积已扣除这部分面积，一则我们还不知道这部分面积的确切数值，二则由于抹灰墙的吸声系数很小，扣不扣除帷幕面积，对中频吸声量的估算影响并不大。

根据表3计算结果，混响特性如图8中曲线1所示。低频有所上升，高频有所下降，与我们前面说到要控制在袋子频+50%，高频-10%范围内的要求十分接近，而中频混响时间也达到了目标值（仅高出0.03秒）。如果考虑到被我们忽略了的门、窗所提供的吸声量，中低频响应的偏差还会小一些，而高频部分增大的偏差可忽略不计。
    上述计算表明，完全可以用十分简单的吸声处理方式达到预定目标。这对于绝大多数家庭听音室来说是十分有意义的，不必非“大兴土木”地装饰一番，所以费用也很少，具有普通推广意义——这也是向读者介绍这个简单听音室的主要意图。当然，计算不等于现实，但它至少值得尝试。
    也许读者对这个听音室会有疑问，如此简单的处理行吗？即使混响是控制合适了，声音未必一定好。
    应该看到，上述处理不仅仅是出于对混响控制的要求，此外也对其它反射声和驻波作了针对性的处理。
    根据赛宾公式可知，只要吸声量满足要求，就能达到预定的混响时间，而与吸声材料的如何布置无关。确实也存在混响时间合适而音质不怎么好，甚至更差一些的事实。但这只是问题的一个方面。我们还要看到问题的另一方面，即存在着混响合适而音质也好的情况，以及混响不合适而音质好的情况几乎绝无仅有的事实。全面分析上述情况表明，要音质好，首先混响要适当。如果混响适当而音质不佳，那不关混响的事，必然还存在着对音质有影响的其它因素。其中一个重要因素就是吸声材料的布置意图问题。
    房间中的声音不外乎直接声及其反射声。我们可以认为房间声学条件几乎不影响直达声，但会对反射声产生很大影响，影响它的强度、方向、延时、频谱以及产生驻波等，最终影响我们听到的声音质量。因此吸声材料的布置要考虑到对反射声作出合理控制，减小反射声对音质的不利影响，发挥它的有利影响，从而达到改善房间音质的目的。

图6中的吸声处理除了控制混响时间外，对反射声也作也了相应的控制。例如：
1、  地板上铺了大面积地毯，对存在于地板和天花板两个平行墙面之间的反射作了吸收和阻尼。把地毯铺到天花板上去，效果相同，也不会改变混响时间，但铺在地方更为方便。同时，处于音箱和聆听者之间的那部分地毯，对最强、延时最短的反射——来自地板的一次反射声作了吸收，这对降低音染显然是有利的。
2、  音箱后面墙角处的帷幕，吸收了音箱周围墙面的反射，防止它们对音箱的前向辐射产生干扰。此外，这些位于音箱后墙面上的大面积帷幕也对存在于聆听者前后两个平行墙面间的反射作了吸收和阻尼。
3、  在聆听者后面的墙上也设置了帷幕，降低了后墙的反射对直达声的干扰，有利于改善声象定位能力等。
4、  采用了墙角吸声器，既控制了一般房间很少受到控制的低频混响时间，也对低频驻波作了相当的阻尼，可使房间的低频音质获得很大的改善。
5、  最后，聆听者左、右侧墙未作吸声处理，从而为产生包围感留下了必要反射界面和进一步改进的空间。
    总之，这个听音室的声学处理指导思想十分明确，抓住混响时间这一最为重要的房间音质参数作为具体目标，同时，又对其它反射声作了“扬长避短”的相应处理，反映了最新的AES标准听音室的声学处理基本原则。当然，我们不能也无法承诺这种处理方式能够达到多么好的音质，因为实际的家庭听音室的大小和形状不相同，很可能需要采取一些更有针对性的措施来解决由房间差异（主要是驻波模式）而产生的影响后，才能使上述处理原则发挥出更好作用。

装修和调试

1、  装修和布置

   对于这个听音室的装修，实际上只是进行与声学基本无关的铺设一般的木搁栅地板而已。至于四周墙面（包括天花板），一般新建住房几乎都是抹灰墙，如有开裂、破损或污垢，略作修整即可进行声学处理。
   不过，在进行下一步吸声处理前，建议利用这个“空”房间作一些驻波分析和测试。前文（本刊04年第1期P. 42）曾对这一房间作过驻波分析，在此分析基础上先用纯音乐听一听。把一只音箱放在墙角处，馈入不同纯音频率（20HZ—300Hz左右），在房间到处走一走，要注意200—300Hz以下哪些频率上出现声音最响和最轻的情况。同时也要在聆听点位置上注意类似情况，特别要注意前文中指出的那些频率。另外还检查在整个频率范围内门窗和地板有无共振现象。把这些情况记录下来，供吸声处理后作对照。也可以听一听语言和音乐声，大致感受一下吸声处理前的效果。
   由于受房间墙面的影响，音箱的位置往往对低频响应有一定提升作用。我们现在的主要目的是调整房间特性，故要避免音箱位置可能带来的影响干扰判断。对于AES听音室，由于它的面积较大（≥20m2），通常房间宽度往往大于3.5m。音箱按图5离侧墙1m (最小)摆放，房间界面的影响比较小的。我国普通公房宽度大多≤m，如按图6布置离侧墙1m摆放，两只音箱之距离仅1m，这会明显影响立体声效果。因此，对于宽度为3m的房间，音箱离侧墙距离可选为0.5—0.7m。由于本例房间较长（5m），故可适当加大离后墙的距离，例如可取0.7—1m。另外，音箱的高度（以音箱高音单元或音箱几何中心为基准）与音箱离侧墙、后墙的距离不要完全相同，这样也能减小墙面对音箱低频提升作用。
接着布置帷幕。帷幕的面密度要求为0.5kg/m2左右，可选购2X2m2共3块。一块居中悬挂在聆听者后方的墙上。另两块则分别在音箱后墙角处沿两边悬挂。由于面积不够大，沿侧墙一边的可适当多挂些（即音箱后面可留出较多抹灰墙）。帷幕的悬挂点应离墙50—80mm，折叠面积约25%，这两个条件有利于提高它的吸声系数，并取得与图7相近的特性。
   接下来可铺设一般毛织（厚约10mm）地毯。地毯面积为10m2，基本可从音箱略前一些处的地面一直铺到聆听者后墙，也能够满足对来自地面的一次强反射声的吸声要求。两只墙角吸声器可落地放在前面或后面的墙角处。
   最后布置音箱设备，一般可放在两只音箱之间（地上或小的台架上）。在聆听点放一木櫈代替座椅进行试听，其它家具等可暂不搬进去，这样基本上听到的是房间本身处理后的效果。

2、  关于调试

   首先，要重复一下前述纯音测试，听一听吸声处理后是否还存在明显的房间共振，在室内各处走走，在什么频率上，各处声音还不太均匀，尤其要注意聆听点的情况。如果问题比较突出，有必要来采取共振吸声措施加以解决，对此前文有所介绍，不再赘述。
   然后，播放语言和音乐试听一下，注意人声是否清晰饱满和自然，有无齿音、鼻音等不自然感。音乐是否丰满悦耳，高潮片段低音有无混浊、层次是否良好，高音是否明亮又不刺耳等。
   一般而言，对于一个具体房间选定了“最佳混响时间”并作了计算，经过上述比较周到的声学处理后，音质的改善是相当明显的。完全有可能听不出有多大问题并感到满意。但是必须指出，即使出现这种情况，尚不足以说明房间音质达到了“最佳”状态。因为没有比较也就没有鉴别。
   不过要对房间在不同条件下音质作比较，对于业余发烧友来说困难不小。比方说，我人拟对这个房间在三种中频混响时间（如0.5秒，0.4秒和0.3秒）作比较，每种混响时间双有图3a—3c三种典型特性，并且仅以一种类型（如古典交响乐）的音质“最佳”作为评判标准，那么要进行9次试听才能得出结论。这还只是一个比较简单的重复评价次数问题，实际上更大的困难在于，在无测量仪器的业余条件下，如何把房间的混响特性分别调到上述9种规定的特性上。显然，对发烧友来说，这是一个几乎无法克服的困难——“巧妇难为无米之炊”。
   为此请重新看一图8。其中曲线1就是图6所示吸声处理后的混响时间频率特性，它与混响时间初始目标值0.5秒之间的偏差用阴影表示。这条曲线可以看作这个房间最佳混响特性的上限值。现在我们再设法取得它的一些下限值。例如，在图中曲线1的吸声基础上，再加2只墙角吸声器便可得到曲线2所示的混响特性（请读者自己计算一下）。如果在曲线2的基础上再加上2只墙角吸声器便可得到曲线3所示混响特性。由此可知，增加墙角吸声器后全频段混响时间都有下降，但因它的低频吸声量比高频大，因而混响特性趋向于更为均匀。
   现在我们可以把这三条曲线看作为这个房间的“最佳混响时间”范围（表4），通过听音比较可以确定哪一种特性音质更好些了。如果需要，还可加墙角吸声器后加以比较。
   实际上，对于图8中每一条曲线，我们还可以提高其高频部分的混响时间来进一步比较它们的音质。一个比较简单的办法是拿掉后墙上的4m2帷幕，此时，中、高频混响时间相应上升，同时也改善了特性的均匀性。具体办法还有一些，这里就不一一谈了。
   情况还不止于此。后墙不设帷幕后，还为设置扩散体提供了余地。这样一来又增添了“设与不设”扩散体的房音音质的比较。
   综上所述可知，这个简易听音室虽然简单，还是可望通过种种不同吸声处理（包括后文所述方法），再经听音对比，从中找出满意的混响特性和音质。
   最后要提一下，以上都是在几乎没有家具的“空”的房间中进行调试的，这样可使房间特性的设定与计算不致有太大的偏差。实际房间中总有些家具，只要没有对中高频吸声量大的东西如大型沙发（为舒适不妨用木质大师椅来代替），其它东西对总吸声量的影响一般不会大，往往对声音扩散还有好处。另外，这个房间后面左右侧未作声学处理，可以在墙上制作一些活动的杂物搁架，既可放置CD唱片等，又有利于声音扩散，消除这部分平行墙面可能产生的不良反射。
  
小结

1、  吸声处理是听音室中最重要的声学处理之一。它直接关系到房间的混响时间是否适当。我们必须清醒地认识到，适当的混响不仅能美化声音，而且从本质上讲，它是Hi—Fi放音的基础。
2、  一个“三无”的——无混响计算，无混响测量，从而也无“最佳”混响时间调试的——听音室设计，也许听起来声音不错，但它几乎不可能——听音室设计，也许听起来声音不错，但它几乎不可能一举而达到或接近房间的“最佳混响时间”，在概也是可以预料的。
3、  在没有混响测量仪器的业余条件下，对房间进行混响时间的计算，看起来是毫无实际意义的多此一举。其实恰恰相反，而是十分必要的。因为它便于我们大致设置出多咱不同的房间混响特性，从而有可能通过试听和比较，从多种房间混响特性中找到最满意的混响特性。这样在一定程度上弥补没有混响测量仪器带来的不足。
4、  对于初次涉足“房间发烧”，并且有时间、有精力和有浓厚兴趣的发烧友，建议从比较简单灵活，方便更政和成本较低的听音室处理方案起步，这样有利于逐渐积累经验，最终达到比较理想的效果。


                                                           【摘自现代音响技术】

试听室的功能及其设计要求  
音响产品的生产、科研单位在研制和生产过程中，除了要进行客观的性能测量、鉴定外，通常还需要进行主观试听评价。随着新技术的发展、人们对电声器件和音响设备的音质要求日益提高。实践证明，单纯依靠客观测量的电声参数（如频率特性、失真、方向特性等）已不能全面反映出高保真系统的特性，即使是两件同类产品，客观参数相同，但听感试验结果往往有差别。尽管测量得出的参数合格，但只要声音不好听，则仍不是一台完美的产品。由于音响设备最终是重放节目供人聆听的，所以音响设备的实际性能到底如何，还必须对其进行听音的主观评价(音质评价)，俗称“耳朵收货”。
    为了改善试听评价的环境，以便对电声器件和音响设备作出正确的判定，就需要建立一个符合试听声学特性的房间——试听室（英文名Listening room）。一个试听室声学特性的优劣，对于电声系统的重放音质有着直接的关系。试听室要设计得能真实反映出试听器件和设备的性能，就必须对其进行声学处理。
    随着人们生活水平的改善，广大音乐、音响爱好者对家庭听音环境的追求也日益提高，许多人都希望能建立一个听感良好的家庭听音室，或至少能把家庭居室的声学环境尽可能做得合理一些。
    本文拟扼要介绍专业听音室的功能和有关的设计指标，供音响产品的生产、销售单位作参考。相信其中部分内容对广大音响爱好者构建自己的家庭听音室也会有一定的借鉴作用。

一、听音室的类型
听音室一般可分为如下三种类型：
（1）专用听音室（如试听室）；
（2）与起居兼用的家庭听音室；
（3）以影像为主的AV视听室（包括环绕声系统听音室）。
第（3）种是由于近年来高清晰电视等发展而在国外兴起的，不过对家庭来说，目前通常在第（2）种听音室中同时作AV视听室使用。第（1）种的专用听音室(试听室)按其用途又可分为两种：一种是供评判试听用，另一种是供音乐欣赏用。对于评判试听使用，要求房间对评判试听话动的干扰小，混响时间要短些；对于音乐欣赏使用，一般要求多一点音乐气氛，混响时间稍长些，并注意照明和室内装饰等。

二、试听室的形状和体积  



    试听室的形状多为矩形，这对建筑施工及平面布置都较为方便。高、宽、长比例的选择都应满足技术上的要求，又保证经济上合理。三者尺寸的比例影响房间的声学性能，必须按一定的比例设计，常采用的比例是：
平均高度：宽度：长度=2：3：5。
试听室的体积在1000㎡以下的最佳比例：
平均高度：宽度：长度=1：1.4：1.9。
表1列出部分国内外试听室尺寸，供参考。

表1：部分试听室尺寸
单位、名称 体积（㎡） 混响时间（s） 备注
广播局
标准审听室 9.5××5.9×3.3 0.      5
(100-6000Hz平均)  
电子部三所试听室 8.2×5.4×3.7 0.4  
索尼音场实验室 10.3×6.2×5.4 0.37 有电磁屏蔽
噪声17dB


    附图是我国规定的关于收音机、录音机等音响设备的试听室国家标准（GB9375—88），给出了试听室尺寸的范围。(附图)
下列数值为推荐尺寸：
    体积V      80m3
    高H        2.8m
    长L        6.7m
    宽W        4.2m

国际电工委员会（IEC）参照欧洲的家庭听音室，对听音室的大小等规格提出了IEC29——B标准，如表2所示。一般推荐房间的基本形式为矩形，也可设计为稍呈梯形的四边形。房间不应太长、太窄，也不应为正方形，推荐的高、长、宽之比为1：2.4:1.6。房间面积不可太小，否则立体声效果不佳，一般要求房间面积应在20㎡以上（按表2要求≥24㎡）。

表2：   IEC29-B听音室规格
高       度 2.75±0.25m
长       度 6.6±0.6m
宽       度 4.4±0.4m
房 间 容 积 80±20㎡
尺  寸  比 1（高）：2.4（长）：1.6（宽）

内 部 装 饰 音箱前的地面：无地毯。
音箱背后与天花板：呈反射性。
音箱的对面：呈吸声性。