關(guān)于聲學(xué)設(shè)計(jì)的重要性

 近年來(lái)，人們對(duì)于聲學(xué)的關(guān)注越來(lái)越多，國(guó)際上各大論壇、雜志關(guān)于聲學(xué)設(shè)計(jì)的討論也越來(lái)越普遍。當(dāng)監(jiān)聽(tīng)與話(huà)筒的頻響越來(lái)越平直，當(dāng)數(shù)字錄音解決了模擬時(shí)代的噪聲問(wèn)題，一個(gè)新的音頻時(shí)代已經(jīng)來(lái)到了。設(shè)備上的差距在逐漸縮小，而錄音作品的質(zhì)量基本上取決于錄音師的技術(shù)與錄音室及最終混音室的聲學(xué)設(shè)計(jì)。所以從客觀條件來(lái)說(shuō)，聲學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)于錄音來(lái)說(shuō)，要比其他任何因素都重要。
 保證控制室的頻響平直對(duì)于混音與監(jiān)聽(tīng)來(lái)說(shuō)是非常重要的，但是很大一部分的控制室都沒(méi)有處理好這一點(diǎn)。更糟的是，很多人對(duì)此一無(wú)所知，不知道應(yīng)該采取何種方式去解決這一問(wèn)題。監(jiān)聽(tīng)聲音產(chǎn)生畸變，無(wú)論如何也無(wú)法做出高品質(zhì)的錄音作品。而錄音室的設(shè)計(jì)與控制室又是完全不同的.錄音室需要根據(jù)錄音的需要對(duì)聲場(chǎng)作出相應(yīng)的調(diào)整,而不是一概的強(qiáng)吸聲。以此,滿(mǎn)足各種聲源錄音的需要,使前期錄音的效果更加完美。
 關(guān)于隔聲
 日常生活中，建筑物每遠(yuǎn)離街道或者噪聲污染源一倍距離便可減少6dB噪聲，而小區(qū)內(nèi)的綠化樹(shù)木可減少4dB左右的噪聲。
 （一）噪聲傳播
 噪聲傳播可以?xún)煞N形式：空氣傳播噪聲，固體載噪聲。
 1、空氣載噪聲
 聲波最基本的傳播方式便是空氣傳播，而空氣載噪聲便是外界噪聲通過(guò)空氣傳播進(jìn)室內(nèi)的噪聲。一個(gè)布有小孔厚重金屬板，小孔面積約占金屬板的13%，當(dāng)有聲音撞擊其表面時(shí)，會(huì)有將近97%的聲音穿過(guò)。聲音透過(guò)孔隙的傳播能力是相當(dāng)驚人的，一個(gè)細(xì)微的裂縫就可以破壞一個(gè)完整的密封聲學(xué)系統(tǒng)。所以說(shuō)，房間嚴(yán)格的密封對(duì)隔絕空氣噪聲是非常必要的。
 2、固體載噪聲
 聲音可以通過(guò)固體的機(jī)械振動(dòng)傳播，例如木頭、金屬、混凝土等。由于空氣傳聲效率很低難以帶動(dòng)固體振動(dòng)，所以固體載噪聲產(chǎn)生的主要來(lái)源是由于振動(dòng)源接觸固體介質(zhì)表面，例如地下發(fā)電機(jī)或是一些家電產(chǎn)品。固體傳聲的損失比空氣傳聲小，可以傳播非常遠(yuǎn)的距離而能量沒(méi)有大的損耗。木頭、混凝土等縱向振動(dòng)大約304.8米損失約2dB。如果傳輸介質(zhì)為鋼鐵材料，那損耗將減小20倍。
 （二）隔聲處理
 隔聲處理有很多方法，錄音棚由于其對(duì)本底噪音的嚴(yán)格要求，所以多采用懸浮結(jié)構(gòu)。懸浮結(jié)構(gòu)可以大大提高聲音的隔絕度，特別適用于城市中的錄音棚。懸浮結(jié)構(gòu)可以將房間與其他建筑結(jié)構(gòu)分離，這樣可以在懸浮墻體與原墻間形成一個(gè)空腔，在空腔內(nèi)填充軟性吸音材料，利用空腔吸收聲波，從而使空氣、固體噪聲減少到最低限度。但是懸浮結(jié)構(gòu)要符合建筑物的承重要求。
 關(guān)于擴(kuò)散與吸聲
 很多人把吸聲材料貼滿(mǎn)墻面，以為這樣就足以消除反射聲，因?yàn)樗麄冇X(jué)得當(dāng)他們拍手時(shí)，這樣并沒(méi)有任何回聲，但是這樣做對(duì)控制低頻的反射沒(méi)有任何意義。而磚結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)的墻，低頻問(wèn)題尤其嚴(yán)重。越是剛性墻體，反射能力越強(qiáng)。
 大多數(shù)人盲目認(rèn)為，一個(gè)好的錄音棚是應(yīng)該做到盡量吸收反射聲的。但是聲場(chǎng)塑造絕不單純是指吸收反射聲，而是要對(duì)這個(gè)房間進(jìn)行聽(tīng)音以及錄音的最優(yōu)化，也就是為錄音師的工作做最優(yōu)考慮。
 （一）
 擴(kuò)散體及其作用
 擴(kuò)散體對(duì)改善聲場(chǎng)以及聽(tīng)感有著重要作用，二次余數(shù)擴(kuò)散體由于其具有良好的擴(kuò)散能力以及方便安裝的特性，如今被廣泛應(yīng)用。二次余數(shù)擴(kuò)散體的公式為hn=(λ0/2N)‧'Sn，其中，Sn為以n平方除以N的余數(shù)，λ0為擴(kuò)散中心頻率的波長(zhǎng)，N為擴(kuò)散體格子數(shù)（必須為質(zhì)數(shù)），h為格子的高度，n=0，1，2，3，4，5，6……。
 二次余數(shù)擴(kuò)散體的擴(kuò)散頻率下限大約在中心頻率下半倍頻，上限則取決于格子數(shù)，可以達(dá)到中心頻率的N-1倍。
 擴(kuò)散體與光滑反射面相比，其可以有效的避免聲聚焦。當(dāng)聲波經(jīng)過(guò)光滑墻面反射后，所有的聲能都將沿同一方向反射，其反射方向固定，取決于聲源的位置。而當(dāng)聲波經(jīng)過(guò)擴(kuò)散體表面反射后，聲能將被分散反射向不同的方向，且具有不同的相位差。
 這些形成的均勻能量的不規(guī)則的反射聲會(huì)使人耳主觀產(chǎn)生一種空間感，同時(shí)運(yùn)用在中高頻擴(kuò)散時(shí)會(huì)提高聲音的“明亮”度。其反射方向大致為一個(gè)半圓，聲能平均擴(kuò)散。擴(kuò)散體還有另一個(gè)作用，當(dāng)聲源發(fā)聲，聲波經(jīng)過(guò)后墻反射，若反射面為光滑墻面，則某一頻段只有固定的反射路徑指向錄音師的位置。而當(dāng)反射面為擴(kuò)散體時(shí)，由于聲波以半圓方向擴(kuò)散，則有無(wú)數(shù)條不同頻段的反射路徑匯聚在錄音師的位置，以此類(lèi)推，有無(wú)數(shù)相同性質(zhì)的匯聚點(diǎn)，這樣便無(wú)形中擴(kuò)大了最佳聽(tīng)音區(qū)。
 （二）
 吸聲材料（結(jié)構(gòu)）及其作用
 聲吸收可分為兩種情況，中高頻吸收以及低頻吸收。聲吸收可以減少回聲，同時(shí)還可以有效控制混響時(shí)間，對(duì)改善聽(tīng)音區(qū)頻響也起到很重要的作用。如此，可以創(chuàng)造一個(gè)監(jiān)聽(tīng)更加清晰并且更加標(biāo)準(zhǔn)的混音環(huán)境。
 1、中高頻吸收
 高頻吸收主要是針對(duì)聲場(chǎng)設(shè)計(jì)，進(jìn)行早期反射聲波干涉、混響以及回聲的控制。通常可使用全頻帶吸聲玻璃纖維板進(jìn)行吸聲處理，并與擴(kuò)散體聯(lián)合進(jìn)行聲場(chǎng)塑造。
 2、低頻吸收（低頻聲陷）
 （1）作用
 低頻聲陷的作用是避免低頻駐波以及聲音干涉帶來(lái)的低頻頻響失真。所示，當(dāng)監(jiān)聽(tīng)音箱發(fā)出的聲音撞擊墻面后，經(jīng)反射的聲波與監(jiān)聽(tīng)音箱繼續(xù)發(fā)出的聲波發(fā)生干涉作用。根據(jù)波長(zhǎng)不同，聲壓或被加強(qiáng)或被抵消，且不同的位置具有不同的頻響。在一個(gè)未經(jīng)處理的房間內(nèi)，聲波相互反相發(fā)生干涉作用時(shí)，最多會(huì)產(chǎn)生25dB甚至更多的衰減。
 很多人錯(cuò)誤地認(rèn)為，使用近場(chǎng)監(jiān)聽(tīng)揚(yáng)聲器可以排除聲學(xué)缺陷。事實(shí)上，一樣會(huì)有駐波問(wèn)題，只是在監(jiān)聽(tīng)位置直達(dá)聲的能量較大而已。雖然當(dāng)人耳靠近揚(yáng)聲器時(shí)，高頻反射聲會(huì)由于掩蔽效應(yīng)逐漸減小，但是低頻干涉仍然存在。
 另一個(gè)誤解是使用均衡器改變由于聲波相位抵消所引起的頻響變化。聲波干涉與房間結(jié)構(gòu)有關(guān)，是客觀存在的，除非改變聲波傳遞方向，否則使用均衡無(wú)法改變由于聲波干涉引起的頻響畸變。并且不同的位置獲得的頻響曲線完全不同，所以不可能依靠均衡器來(lái)補(bǔ)償聲學(xué)缺陷。
 雖然使用耳機(jī)可以避免房間帶來(lái)的聲學(xué)問(wèn)題，但是耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)的聲音只有直達(dá)聲，使得我們很難去控制某些音軌的音量。當(dāng)我們使用耳機(jī)時(shí)，主奏樂(lè)器或者主唱在很小音量下甚至可以聽(tīng)的非常清晰，所以，我們最后的混音，主唱的電平會(huì)略低于應(yīng)有的電平值。同樣，對(duì)于混響以及延時(shí)也缺乏準(zhǔn)確的判斷。
 沒(méi)有經(jīng)過(guò)聲陷處理的房間，某些頻率的衰減時(shí)間達(dá)到300ms之多，這會(huì)給其他低頻音調(diào)產(chǎn)生很大的影響，破壞清晰度，甚至使聲音不和諧。
 一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)房間需要盡可能多的聲陷。雖然他可能會(huì)把房間變的很“死”，但是房間內(nèi)決不能有太多混雜的低頻。聲陷可被安裝在房間角落、墻面、地板以及天花板，處理面積越大，低頻效果越理想。
 （3）常用的低頻聲陷
 a.赫爾姆霍茲共鳴器
 赫爾姆霍茲共鳴器，也是一種低頻聲陷，不同于玻璃棉構(gòu)成的聲陷，其可以吸收更低的低頻成分。其擁有可調(diào)節(jié)的空腔結(jié)構(gòu)，對(duì)某一頻段的吸收非常有效。吸收頻率范圍與品質(zhì)因數(shù)Q有關(guān)，赫爾姆霍茲共鳴器的空腔結(jié)構(gòu)吸收帶寬公式為：f2-f1=fr/Q,fr為共鳴頻率也就是最大吸收頻率。通過(guò)添加玻璃棉或者增加幾個(gè)不同大小的開(kāi)口，可以使吸收頻段變寬。赫爾姆霍茲共鳴器的種類(lèi)有很多，通常的設(shè)計(jì)是使用一個(gè)大盒子，內(nèi)部填充玻璃棉，前端覆蓋一連串間距不同尺寸不同的薄木板。這種設(shè)計(jì)稱(chēng)為狹板共鳴器。雖然赫爾姆霍茲共鳴器可以有效吸收某一頻段，但是它的可吸收范圍有限，并且使用多個(gè)共鳴器拓寬其頻率吸收范圍會(huì)對(duì)聲場(chǎng)的活躍產(chǎn)生影響，所以使用起來(lái)必須非常小心。
 b.面板聲陷
 面板聲陷是一種窄帶聲陷，其可吸收帶寬為大約一個(gè)倍頻程，它可以使用一連串一平米左右的面板聲陷去覆蓋整個(gè)低頻，而不必使用非常厚重的材料去增加吸音范圍。由于低頻成分有將近4個(gè)八度，所以可以通過(guò)不同厚度的面板聲陷的組合來(lái)吸收不同頻率的低頻，并且由于高頻成分可以被其面板反射，所以安裝多個(gè)面板聲陷亦不會(huì)使得聲能被全部吸收造成聲場(chǎng)過(guò)于沉寂。前面板也可以是其他形狀或者組合，若安置在后墻上可以達(dá)到一定的擴(kuò)散作用。
c.聲學(xué)懸掛體吸聲結(jié)構(gòu)
 由于低頻輻射范圍廣、能量強(qiáng)，所以當(dāng)?shù)皖l聲波進(jìn)入懸掛體系統(tǒng)時(shí)，各懸掛體受其影響一同擺動(dòng)（肉眼觀察不到），從而將其動(dòng)能轉(zhuǎn)換為自身動(dòng)能及熱能。又因?yàn)楦鲬覓祗w的角度有所不同，所以聲波的傳遞方向也隨之改變，這樣，就相當(dāng)于一個(gè)聲音的迷宮。聲波在其中不斷地碰撞、被吸收，直至消除幾乎全部能量。
 聲學(xué)設(shè)計(jì)要達(dá)到以下4個(gè)目的：
 1、
 防止駐波與聲波干涉，保證頻響的平直。
 2、
 減少小房間的低頻諧振，使聲場(chǎng)分布均勻。
 3、
 減少大房間的低頻混響時(shí)間，獲得較好的混響時(shí)間頻率特性。
 4、
 利用吸收或擴(kuò)散，防止回聲，改善立體聲定位能力。
 5、
 隔聲需要滿(mǎn)足錄音控制室的要求。
 需要考慮的重要因素
 1、早期反射
 初始延時(shí)間隙是指直達(dá)聲與首次室內(nèi)反射即頭次早期反射的時(shí)間差，如圖所示。在主觀聽(tīng)感上，初始延時(shí)間隙會(huì)帶來(lái)房間特性的感知。例如，當(dāng)我們處在一個(gè)封閉黑暗的房間內(nèi)，通過(guò)拍掌，我們便可得知房間的大概尺寸。這正是由于聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)感知到初始延時(shí)間隙而傳達(dá)給大腦一個(gè)房間的信息。當(dāng)初始延時(shí)間隙大于20ms時(shí)，房間會(huì)有產(chǎn)生空曠感，而聲音傳播20ms大約等于7m。大中型控制室的側(cè)墻早期反射點(diǎn)距聽(tīng)音點(diǎn)至少為3-4米，所以一定要對(duì)側(cè)墻進(jìn)行吸音或擴(kuò)散處理。

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