吸音≠好音質!

 

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簡並現象在室內聲學中的體現就是常見的駐波現象,簡正模式頻率的計算公式是:

,上式中C為空氣中的聲速,lx、ly、lz分別是房間長寬高的尺寸(單位以米計算),Nx、Ny、Nz三個數均為正整數且不能同時為零,要使f最小,Nx,Ny,Nz三個數為(1,0,0)或(0,1,0)或(0,0,1)的組合,得到的解有三個,這個解分別是房間長寬高三個方向上的最低簡正頻率,也就是最小駐波頻率,駐波還有一種現象,就是最小駐波頻率的倍頻在相同的方向上依舊會產生駐波效應,假設房間豎直方向的最小駐波頻率為60赫茲,那麼在豎直方向的120赫茲、180赫茲、240赫茲……這些聲波都會發生駐波現象,簡正模式頻率的計算公式恰好解釋了這個現象,計算豎直方向的頻率,使Nx,Ny恒為零,Nz取1,2,3,4,5,6,7,8,9……Nz每取一個值都有相對的一個簡正頻率,且隨著Nz的增大呈最低頻率的倍數關係。當Nx,Ny,Nz均不為零時,得到的是許多非軸向的簡正頻率,如房間對角方向的簡正頻率,等等。這說明了在房間內有無數個簡正頻率。模擬圖如下:



上圖說明瞭簡並現象(既駐波)是室內聲場無法避免的,那麼針對駐波嚴重的聲場環境該如何處理?駐波現象不是結果,而是原因,其結果是聲場聲壓極度不均衡,從而影響視聽感受。

下圖是小空間內單聲源反射波模擬圖,由圖可見,聲壓高峰區域集中在聲源對面的牆體以及角位附近,由此可知高聲壓的“主力軍”是一次和二次反射聲。聲波在前兩次反射過程中雖然會有一定的能量損失,但仍保持了相對較高的能量繼續傳播,所以針對這一情況必須做吸音處理。



吸音處理,常見的吸音處理就是牆面全部做吸音,但這麼做的效果真的很理想麼?請看下圖。



模擬了牆面全部做吸聲處理,反射聲聲壓明顯被整體降低了,但是仍然存在高低不平的區域,而且其分佈與吸音處理之前並無太大區別,偏高的位置依舊在聲源對面的牆體附近。全面吸音不但不能解決聲壓不均,還使得聲音衰減過快,中高頻聲音尤為明顯,聲音整體顯得“幹澀”,嚴重影響音質,在聽覺需求的趨勢下,聽者往往會增大音量來“調整”音質,這樣做的結果是不但不能有效改變聲音的現狀,反而使低頻混響更加坑長,凸顯。吸音不當的聯鎖效應所導致的結果往往都是如此。

什麼樣的聲場佈局才是理想的、有助於聽者感受的?



上圖的聲壓佈局展示了較為理想的聲場佈局,整個房間80%以上的面積上的聲壓基本上維持了相似的水準,這說明了駐波現象導致的聲壓高低分佈不均的問題基本上得以解決。解決方法是兩邊側牆上做60%的擴撒,目的是改變側牆上一次反射波的傳播路徑,不再是通向聲源對面的牆體和角位,而是“調頭”走向中場直接進入聽音範圍從而“支援”直達聲,增強音質。



聲源對面的牆體和角位做吸音處理,因為這個位置是直達聲和反射聲“會師”之地,也是聲聚焦現象重災區域,所以聲源對面的牆體做吸音處理是首選。

天花的處理需要特殊說明,當房間層高小於長或寬的情況下,天花上做40%~60%擴散;當房間層高大於或者等於長或寬的情況下,天花上就得補充的40%~60%的吸音來控制混響過長。

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