家庭影院室內(nèi)聲學(xué)處理基本上都無法避開的吸聲處理上。通常來說，我們?cè)谶M(jìn)行家庭影院聲學(xué)處理的時(shí)候，往往會(huì)選擇在房間的前半部分，或者更準(zhǔn)確地說是在房間前半部分的第一反射點(diǎn)上進(jìn)行吸聲處理，以提升前方聲場(chǎng)的聚焦與聲像信息的準(zhǔn)確性，同時(shí)也可以在一定程度上控制房間的混響時(shí)間。不過，對(duì)于家庭影院這樣的小空間，究竟要在房間中進(jìn)行多大規(guī)模的吸聲處理，又或者說選擇哪種類型以及哪種規(guī)格的吸聲材料都是要特別小心的。我們?cè)谶@么多年來，看過不少國內(nèi)外的家庭影院設(shè)計(jì)方案，最常碰見的問題不是沒有吸聲處理，而是在房間中安裝了過多的吸聲板，而導(dǎo)致房間中的混響時(shí)間過低，聲音干癟，沒有活力，甚至還直接影響到房間的聲音品質(zhì)，使得房間中的聲音在某些頻段有明顯的缺陷。其實(shí)，對(duì)于房間聲學(xué)吸聲處理方面的討論，國內(nèi)外不少專家與學(xué)者都進(jìn)行過深入的研究和分析，比如說我們所熟悉的擔(dān)任CEDIA大獎(jiǎng)家庭影院類聲學(xué)設(shè)計(jì)部分資深評(píng)委、美國HAA(Home Acoustics Alliance)主席Gerry Lemay就曾經(jīng)深入淺出地分析過聲學(xué)吸聲處理的基本策略，并給眾多影音愛好者帶來了一些相當(dāng)不錯(cuò)的實(shí)際指導(dǎo)意見。本期，我們就結(jié)合Gerry Lemay的分析，與大家共同探討家庭影院室內(nèi)聲學(xué)吸聲處理的利與弊。
HAA創(chuàng)始人與主席Gerry Lemay.jpg美國HAA(Home Acoustics Alliance)主席Gerry Lemay，歷任CEDIA大獎(jiǎng)家庭影院類聲學(xué)設(shè)計(jì)部分資深評(píng)委，主導(dǎo)設(shè)計(jì)過上千個(gè)家用與專業(yè)影院，錄音室以及各類聲學(xué)空間，遍布美國、英國、歐洲、印度、東南亞等國家與地區(qū)，為美國CEDIA定制安裝協(xié)會(huì)撰寫家庭影院音頻設(shè)計(jì)方面的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)
關(guān)于吸聲材料的類型簡(jiǎn)單介紹
聲阻式吸聲體：這類吸聲材料也稱為多孔吸聲材料，結(jié)構(gòu)上具有大量?jī)?nèi)外相連的微小空隙與孔洞。吸聲原理是當(dāng)聲波入射到多孔材料上，聲波能順著微小空隙與孔洞進(jìn)入材料的內(nèi)部，引起內(nèi)部這些微孔中的空氣產(chǎn)生振動(dòng)。由于空氣的粘滯阻力、空氣與孔壁的摩擦和熱傳導(dǎo)作用等，使相當(dāng)一部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能而被損耗。常見的聲阻式吸聲體包括離心玻璃棉板、有機(jī)吸聲棉、玻纖吸聲板木絲吸聲板。這類吸聲材料主要針對(duì)的是中高頻方面的吸聲處理，同時(shí)需要注意的一點(diǎn)，越高密度的吸聲板在大角度聲音入射的情況下，對(duì)高頻容易產(chǎn)生一定程度的反射作用。
膜式(機(jī)械共振)吸聲體：這類聲學(xué)處理材料主要是針對(duì)250Hz或以下的低頻聲音而研發(fā)出來的。它通過一個(gè)表面對(duì)聲音響應(yīng)運(yùn)動(dòng)來起作用。聲音能量被消耗在吸聲體的表面的來回運(yùn)動(dòng)中，從而起到吸聲的作用。共振吸聲材料的基本原理，是根據(jù)密閉空腔中的物體在聲波激發(fā)下會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，而振動(dòng)物體由于自身內(nèi)部摩擦與空氣摩擦，將一部分的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變成為熱能而消耗。根據(jù)能量守恒定理，這些損耗的能量均是激發(fā)內(nèi)部?jī)?nèi)部與物體振動(dòng)的聲波能量。因此，在這種結(jié)構(gòu)下能夠消耗聲能，產(chǎn)生吸聲效果。物體有自身的固有共振頻率，當(dāng)聲波頻率與結(jié)構(gòu)和物體的固有頻率相同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。此時(shí)物體的振動(dòng)最為強(qiáng)烈，振幅與速度就會(huì)達(dá)到最大值，引起的能量損耗就越多，產(chǎn)生的吸聲效果就越明顯。需要特別注意的一點(diǎn)，普通地板和墻面都是有效的膜式吸聲體，應(yīng)把相關(guān)的吸聲量計(jì)算在內(nèi)。
亥姆霍茲(聲學(xué)共振)吸聲體：亥姆霍茲共振器屬于典型的空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中間封閉有一定體積的空腔，并通過一定深度的小孔和聲場(chǎng)空間連通。在結(jié)構(gòu)上與玻璃瓶非常相似，內(nèi)部的大空腔與外部空間由狹窄的瓶頸相連。當(dāng)腔內(nèi)的聲音共振頻率與入射聲波相同，相應(yīng)頻率的入射聲波就會(huì)被吸收。亥姆霍茲共振器在共振頻率附近的吸聲系數(shù)較大，吸收頻帶窄而且共振頻率較低，屬于較為單一的低頻吸聲體，在建筑上很少會(huì)單獨(dú)使用。不過，目前已經(jīng)有商業(yè)化的混凝土整體化砌塊產(chǎn)品出現(xiàn)，而且由于表面多孔而粗糙，也適合用于高頻吸聲方面。常見的穿孔板共振吸聲材料就是亥姆霍茲共振器的并聯(lián)組合。
與美國HAA家庭聲學(xué)聯(lián)盟主席Gerry Lemay一同分析房間處理的吸聲策略利與弊
談多年前發(fā)燒友們吸聲策略
曾記得很多年前，只有最具冒險(xiǎn)精神的發(fā)燒友才會(huì)認(rèn)真對(duì)待他們的視聽室。得到更好聲音的承諾讓很多人前往建材店，購買一些Owens Corning 703玻璃纖維板，然后改裝成自用的吸聲板（很多人至今仍這樣做）。當(dāng)然，那時(shí)候也有些人會(huì)使用裝雞蛋的紙箱和地毯來進(jìn)行吸聲處理。當(dāng)時(shí)，增加聲學(xué)處理最普遍的建議叫做LEDE系統(tǒng)。LEDE是“live-end dead-end””沉寂端-活躍端”的首字母縮寫，意思是讓你房間的前半部分變得安靜，讓房間后半部分具有反射性�；蛘哒f靠近揚(yáng)聲器的房間前半部分采用較強(qiáng)的吸聲處理，后半部分采用反射或擴(kuò)散處理。如果沒有更好的選擇，這并不是一個(gè)壞主意。
LEDE系統(tǒng)的基本構(gòu)造
Owens Corning 703玻璃纖維板
關(guān)于鏡像點(diǎn)，也就是第一反射點(diǎn)的處理
后來，人們發(fā)現(xiàn)了對(duì)墻面“鏡像點(diǎn)”也就是第一反射點(diǎn)進(jìn)行吸聲處理的好處。這是一個(gè)更復(fù)雜的概念，因?yàn)樗枰褂靡幻骁R子，并有一名助手(或愿意的配偶)在旁協(xié)助。助手沿著側(cè)墻移動(dòng)鏡子，直到你能看到每個(gè)音箱。每個(gè)鏡像點(diǎn)都是放置吸聲板的目標(biāo)點(diǎn)。大多數(shù)時(shí)候，效果是可以聽得見的，聲音的聚焦和細(xì)節(jié)都有了明顯的改善。上圖顯示了聲音傳播時(shí)的鏡像（反射）點(diǎn)，就像球從墻上反彈到你的耳朵。這種現(xiàn)象叫做鏡面反射。在能聽得見聲音鏡面反射的情況下，所有的鏡像點(diǎn)甚至只是對(duì)側(cè)墻鏡像點(diǎn)進(jìn)行吸聲處理，并不是完全有益的，還會(huì)引起其它問題。如今，我們知道簡(jiǎn)單地對(duì)全面吸收反射聲的做法并不是最好的選擇。一些反射聲應(yīng)該要被吸收處理，而另一些則不應(yīng)該被處理，因?yàn)槟茉鰪?qiáng)了包圍感和空間感。我喜歡稱它為反射聲管理。
鏡面反射或者說與墻面的第一次反射點(diǎn)
關(guān)于室內(nèi)聲學(xué)處理的幾種方式的差異性
眾多發(fā)燒友論壇充斥大量關(guān)于使用不同設(shè)計(jì)聲學(xué)處理策略的文章。不過，如果使用了這些聲學(xué)處理策略，但結(jié)果卻不能讓人滿意，就可能會(huì)讓很多人會(huì)感到困惑，而且還不免要花上一筆不菲的“學(xué)費(fèi)”。其實(shí)最基本的聲學(xué)處理策略就已經(jīng)能起到不小的作用，同時(shí)學(xué)習(xí)一下相關(guān)知識(shí)也未嘗不是一件好事情。首先讓我們看看聲學(xué)處理的不同類型。
吸聲處理：吸收撞擊在面板上面的聲音。這會(huì)減少或消除反射聲的能量。
擴(kuò)散處理：通過擴(kuò)散板來打散聲音。雖然它們通常不是為了減少聲音中的能量而設(shè)計(jì)的，但它們通過將一個(gè)反射聲拆分成許多不同方向的反射聲，有效地減少了反射聲的能量。
反射處理：沒錯(cuò)，反射處理是房間設(shè)計(jì)中一個(gè)重要元素。許多反射聲是有益的，應(yīng)該被保留。
低頻陷阱：這一類型包含從非常厚的吸聲面板到共振類型的吸聲體的所有材料。共同之處在于它們都能有效地吸收低頻能量。
混合處理：這些類型結(jié)合了上述類型的功能。當(dāng)我們只是要吸收某些頻率的聲音，而其他頻段需要反射或散射處理的時(shí)候，混合處理的聲學(xué)材料非常有用。
總的來說，最常見的聲學(xué)處理是吸聲。其中最常用到的材料是玻璃纖維板，當(dāng)然還有聲學(xué)泡沫板、礦物纖維板、聚酯板等。這類材料的面板被稱為動(dòng)能纖維吸聲體。它們通過減慢振動(dòng)空氣分子的速度來減少聲音能量�？諝夥肿有枰c面板中的纖維發(fā)生碰撞，從而將其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為碰撞產(chǎn)生的熱量。這些面板在吸收聲音能量的同時(shí)，溫度會(huì)有所升高(非常輕微)。
在深入討論吸聲材料之前，必須讀懂Absorption Coefficient 吸聲系數(shù)(AC)
早些年，大多數(shù)人都會(huì)使用1英寸(25毫米)厚度的吸聲板。它既便宜又容易買得到。但很快有人指出，使用2英寸 (50毫米)厚度的吸聲板能產(chǎn)生更好的效果，后續(xù)則是使用3英寸 (75毫米)，甚至更厚。其實(shí)，這背后的原理是基于對(duì)吸聲系數(shù)(AC)有了更深入的理解。具體來說吸聲系數(shù)是該材料吸收的聲音能量和投射在材料表面的聲音能量之間的比值。因此，系數(shù)為1意味著所有撞擊在面板表面的聲音都被吸收了。25毫米面板在吸收高頻方面做得很好，但對(duì)較低的頻率效果甚微。因?yàn)楫?dāng)頻率越低時(shí)，吸聲系數(shù)也會(huì)越低。這些25毫米面板吸收了相對(duì)活躍的高頻，但實(shí)際上沒有觸及到較低的頻率。這意味著一個(gè)放置在鏡像點(diǎn)，也就是第一反射點(diǎn)上的25毫米面板只完成了一半的工作(技術(shù)上來說還不到一半)。下圖顯示了Owens Corning 703纖維板不同厚度吸聲系數(shù)的比較。請(qǐng)注意，在1000Hz以下的重要頻率范圍內(nèi)，25毫米面板的吸聲系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所需的吸聲系數(shù)1。
Owens Corning 703纖維板不同厚度吸聲系數(shù)的比較
值得留意的一點(diǎn)，根據(jù)上面圖表顯示，較厚的面板吸收了超過100%的聲音。這是因?yàn)槲曄禂?shù)的計(jì)算只考慮了面板前表面的測(cè)量，面板的側(cè)面沒有考慮在內(nèi)，但它們確實(shí)吸收了聲音。另外需要指出的是，吸聲系數(shù)測(cè)量也包括面板吸收的隨機(jī)入射聲量。這對(duì)于計(jì)算音樂廳或教堂需要多少個(gè)面板是很有用的，但關(guān)于面板如何處理來自特定方向聲音的信息就少得多了。
來自Floyd Toole博士關(guān)于吸聲處理的新討論
Floyd Toole博士與他的經(jīng)典之作《聲音的重現(xiàn)》
Floyd Toole博士在他的書《聲音的重現(xiàn)》（第21.3.2章）中討論了典型的玻璃纖維吸聲板的聲學(xué)影響。他提供了具體的測(cè)量數(shù)據(jù)來支持他的理論，即一個(gè)好音箱的側(cè)面第一次反射聲不一定要被吸收。這正是我們將要討論的話題。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，盡管這些典型的吸聲體有著明顯一致的吸聲系數(shù)，但它們也不能均勻地吸收所有頻率。Floyd Toole博士也指出，對(duì)于音箱到聆聽者的第一次反射聲，典型纖維面板的吸聲效果取決于聲波進(jìn)入面板的角度。一些值得注意的結(jié)論如下：吸聲系數(shù)的圖表數(shù)據(jù)是有不足的，因?yàn)樗鼈兪腔陔S機(jī)入射聲的測(cè)量，而不針對(duì)第一次反射聲。當(dāng)入射聲是某一個(gè)角度而不是隨機(jī)角度時(shí)，它們對(duì)不同頻率有不同的吸收水平。這些圖表數(shù)據(jù)也缺乏具體的數(shù)字來顯示反射對(duì)頻率響應(yīng)的真實(shí)影響。因?yàn)榉瓷渎晫?duì)測(cè)量的聆聽位置頻率響應(yīng)有明顯的影響，所以了解這一點(diǎn)很重要。最后，吸聲系數(shù)的測(cè)量不包括更高頻率的聲音(最高達(dá)20kHz)，而這些數(shù)據(jù)正好體現(xiàn)出在更高頻率聲音受到反射影響而導(dǎo)致低吸收率的問題。
至少需要使用3英寸(75mm)或更厚的面板來吸收轉(zhuǎn)換頻率以上的頻率。轉(zhuǎn)換頻率是我們?cè)诼晫W(xué)設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)策略對(duì)對(duì)第一次反射聲進(jìn)行處理的關(guān)鍵點(diǎn)，在典型的小房間中，通常指300-500Hz之間的頻率。應(yīng)用在音箱表面的纖維布被設(shè)計(jì)成透聲(至少它試著做具有聲音穿透的能力)的價(jià)值之一。它也指出Guilford of Maine FR701纖維布普遍受歡迎的原因，雖然在更高頻率下仍能反射，但它卻是一種更“具聲音穿透性”的材質(zhì)。
《聲音的重現(xiàn)》第21.3.2章關(guān)于不同厚度的低密度吸聲板的隨機(jī)入射吸聲系數(shù)。a表格是直接安裝在硬質(zhì)表面上，b表格是距離硬質(zhì)表面405mm的距離安裝。很明顯低頻吸聲性能隨材料厚度的增加而增加，而額外的空間則會(huì)提高超低頻率的吸聲性能
《聲音的重現(xiàn)》第21.3.2章關(guān)于常規(guī)入射角與45度入射角的反射聲衰減量的比較圖�？梢娙肷浣窃龃髸r(shí)，吸聲量增大
Guilford of Maine FR701纖維布
接下來，我們要怎么做？
那么，我們要怎么做呢？把4英寸(100毫米)的吸聲板粘在墻上？不使用吸聲板？每個(gè)人都知道用吸聲板的聲音更好，對(duì)吧？
對(duì)側(cè)面的第一次反射聲進(jìn)行吸聲處理確實(shí)可以通過增加直達(dá)聲的總量，以提高聚焦感(立體聲像)和細(xì)節(jié)。如果你偏愛使用厚的吸聲板來減少頻響的失真，那么需要注意對(duì)第一次反射聲的吸收也會(huì)明顯減少聲場(chǎng)寬度和空間感。如果你更喜歡更寬的三維聲場(chǎng)，不要吸收側(cè)面的第一次反射聲。Floyd Toole博士主張這些反射不一定要被吸收的原因如下：一個(gè)好的音箱(有著出色的離軸響應(yīng))所產(chǎn)生的反射聲，可以增強(qiáng)包圍感和空間感。因?yàn)榉瓷渎暤念l率響應(yīng)失真更小(由于沒有吸聲板)，所以聆聽位置的頻率響應(yīng)將更像音箱設(shè)計(jì)時(shí)的原本頻率響應(yīng)。
如果你是一個(gè)近場(chǎng)的聆聽者(坐在非常靠近音箱的位置)。吸聲板所起到的作用更小，因?yàn)槟阏诼牭闹饕粼词且粝涞闹边_(dá)聲，它最小化了聆聽位置聲音的反射影響。這種方案在硬核兩聲道發(fā)燒友中并不少見。
如果你擁有一個(gè)家庭影院，而且座位不止一個(gè)(特別是如果你有多于一排的座位)。只選擇一個(gè)好位置(近場(chǎng)聆聽的甜區(qū))顯然是不實(shí)際的。你需要在房間靠后的位置設(shè)定多個(gè)座位，以提供一個(gè)讓所有人滿意的體驗(yàn)。于是，反射聲開始扮演更重要的角色。過分吸收反射聲也會(huì)減少甜區(qū)三角形的寬度。在一個(gè)環(huán)繞聲系統(tǒng)的案例中，過分吸聲會(huì)導(dǎo)致音箱不能產(chǎn)生一個(gè)有足夠凝聚力的聲場(chǎng)。不過，你看到吸聲板的使用方式并不是一成不變的。正確的使用取決于你所聆聽的音箱、你的聆聽習(xí)慣，當(dāng)然還有你的房間。
小房間中RT60參數(shù)的真正用途
當(dāng)談?wù)摰轿曁幚斫?jīng)常會(huì)出現(xiàn)的一個(gè)話題是房間的RT60�；祉憰r(shí)間定義為在某個(gè)特定頻率的聲音衰減60dB所需的時(shí)間，通�？s寫為RT60。因?yàn)榛祉憰r(shí)間與房間內(nèi)的混響聲壓級(jí)成正比。RT60的意義在于，我們基本上會(huì)用它來比較混響聲和直達(dá)聲的聲壓級(jí)。早期(包括現(xiàn)在)直接測(cè)量混響聲聲壓級(jí)是不切實(shí)際的。因此，隨著時(shí)間的推移，我們收集了一系列RT的實(shí)驗(yàn)數(shù)值，這些數(shù)值代表了不同大小空間和不同用途所需的RT60。較大的視聽空間有較長(zhǎng)的RT60，學(xué)校教室、禮堂往往需要一個(gè)相對(duì)較低的目標(biāo)值。在HAA的調(diào)校中，我們主要使用RT測(cè)量來判斷是否過度處理了房間，或者說吸聲處理是否過多。而一個(gè)特別小的房間可能只是做了一小部分吸聲處理就會(huì)很容易變成過度處理。因此，對(duì)于大部分房間來說，計(jì)算RT60準(zhǔn)確的數(shù)值并不是一個(gè)有用的工具。我們只是使用RT測(cè)量作為警告信號(hào)，來決定是否不在墻上安裝吸聲板(或在完成安裝后移除一些)。這么做的原因有很多。
混響時(shí)間定義為在某個(gè)特定頻率的聲音衰減60dB所需的時(shí)間，通常縮寫為RT60
大房間聲學(xué)計(jì)算的基本依據(jù)是“自由聲場(chǎng)”模型。這是吸聲系數(shù)的隨機(jī)入射聲測(cè)量在商業(yè)聲學(xué)處理中如此重要的原因。大空間內(nèi)的混響聲場(chǎng)基本上是均勻、隨機(jī)分散的。但大多數(shù)家庭影院并不是一個(gè)自由的空間(沒有雙關(guān)的意思)。在小房間里，早期的反射聲要大得多，因?yàn)樗鼈儌鞯轿覀兌淅锏木嚯x很短。聲場(chǎng)不是均勻的，增強(qiáng)了我們對(duì)鏡面反射研究的興趣，而不是像在音樂廳或禮堂那樣計(jì)算所有反射的綜合效應(yīng)。得到精確的RT60的基本要求是需要在一個(gè)均勻的混響聲場(chǎng)的基礎(chǔ)上。這就是為什么在HAA中，我們使用RT(混響時(shí)間)這個(gè)術(shù)語來讓所有人明白，其實(shí)我們知道RT60不是一個(gè)真正的RT60，盡管我們使用了相同的程序來測(cè)量它。
我們的房間都是小空間。各種各樣的組織都給出了小房間的推薦混響時(shí)間，介于200ms到500ms之間。大部分住宅的房間都適用于這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。除非房間特別大，或者家中缺少常見的聲音吸收相關(guān)的家居元素(家具、窗簾、地毯等)，否則不需要減少混響時(shí)間。
大房間的聲學(xué)工作人員在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段使用RT60作為計(jì)算工具。使用的公式像Sabines、Fitroy’s、Eyring等等。它們可以精確計(jì)算要達(dá)到目標(biāo)值RT60，需要對(duì)多大的表面區(qū)域進(jìn)行處理。但這些公式會(huì)隨著房間變小而失去作用，它們?cè)谛》块g中不是有用的工具。
吸聲處理的作用還有很多，但必須要留意不能過度吸聲
因此，在一個(gè)小房間中，吸聲型的房間處理方式其實(shí)價(jià)值是有限的……但當(dāng)我們使用它了，確實(shí)聲音聽起來更好！實(shí)際情況是，在一個(gè)高性能的系統(tǒng)安裝中，對(duì)小房間的聲學(xué)處理是必要的，但它不依賴于吸收全部或大部分反射聲。它取決于理解聲場(chǎng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和每個(gè)反射點(diǎn)的性質(zhì)。我們使用吸聲板(以及其他聲學(xué)處理類型)來創(chuàng)造一個(gè)無縫和寬敞的聲場(chǎng)，同時(shí)保持高質(zhì)量的聚焦(成像)和細(xì)節(jié)。其它因素包括使用合適的吸聲板來控制低頻效應(yīng)，像SBIR(音箱邊界干擾效應(yīng))、補(bǔ)償不好的揚(yáng)聲器偏離軸響應(yīng)、使用分散式的吸聲板安放策略來創(chuàng)造聲場(chǎng)、增加聲場(chǎng)的擴(kuò)散以及其它因素。
最后
從Gerry Lemay上述對(duì)于家庭影院這類小房間的吸聲處理分析中，我們不難發(fā)現(xiàn)吸聲處理并不像我們想像中的簡(jiǎn)單，最基本的前吸后擴(kuò)的處理方式，在家庭影院房間聲學(xué)處理上是非常基礎(chǔ)的策略，而我們還可以根據(jù)實(shí)際情況做得更好。同時(shí)也了解到不同厚度吸聲板、不同入射角度吸聲板的吸聲性能都會(huì)不一樣，而對(duì)于RT60，其主要作用是用于衡量房間吸聲是否過度的影響，而并非追求某個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)值。最后，關(guān)鍵之處在于我們必須要注意不要過度吸聲，否則會(huì)對(duì)房間的聲音品質(zhì)造成極大的影響。
