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环境与声音的互动Q&A
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Q: 大多数音乐爱好者对听音乐的环境都有很多的问题, 同样的音响搭配为什么搬回家听起来就不一样 ?* M1 T& L1 H0 X9 v
A: 音响搭配一样, 听音乐的环境不一样就是问题所在室内建筑物的形状, 空间配置, 装潢, 室外的环境影响都不一样, 即使声音来源相同, 加上不同的室外环境噪音, 室内反射音的差异, 当然搬回家听起来就不一样.$ _% c0 S1 m* Z$ _# S% y
Q: 有什么方法可以消除环境噪音?' x1 _8 i: R+ r1 Z
A. 一般人对于环境噪音,有几点错误的认知，第一个错误认知是：' k" o4 j! c/ k' { F
( H3 K( I6 V0 S) G以为扰人的环境噪音可以被附加的地毯、窗帘及吸音砖减低, 其实这些材料只有一点效果, 甚至「没」有效果, 它们无法阻止声音的能量进出聆听室, 因为它们都太轻、太多孔, 传统的吸音装置,例如吸音砖，地毯,窗帘, 碳纤羊毛及玻璃纤维等都是渗透式吸音, 其厚度只有1~4英吋甚至更小, 对高频的吸收比较有效率, 因为高频率的声音, 其波长较短(从几英吋到只有几分之英吋(1英吋=2.54cm), 这些波长短的声音, 在反射时很容易陷入多孔物质的小空间内, 摩擦力将声音能量转换为热, 因此声波能量被吸收, 低频率的声音, 波长较长(最大可达15公尺), 不会陷入这小空间, 因此不会被它们吸音. 这些材料的功能, 主要是改变聆听室内建筑声学环境的个性, 减低高频率反射的结果, 会使房间变得沈闷, 无回音, 这些材料是无法阻止低频率声音的穿透力(如交通噪音, 机械声, 冷气), 低频率却是噪音的重要组成份子, 因此这些材料并不是降低环境噪音, 控制环境噪音的解决办法.
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另一个错误认知是：
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误信我们耳朵的听觉, 觉得房间内很安静, 就认定环境噪音很小, 是不对的. 因为人耳有一种很厉害的习性:(排斥)拒绝背景噪音, 这种心理现象和听力系统的结合, 是为了保护我们不会被来自各方的声音影响, 导致听觉过载, 我们可能不会注意每天都在身边发生的声音, 如交通噪音, 风声或连续的机械声, 不幸的, 听音乐时就会干扰的很严重.8 q$ U9 B' w$ ~. U/ u3 q8 G+ I
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其实,消灭室外环境噪音是隔音工程, 目的是: 不让房间外的声音侵入到房间内, 这和不让房间内的声音传到房间外类似, 但也不一样, 都要敲敲打打, 改变原来的面目, 会花不少钱, 效果也只能靠自己的耳朵去评断. 所幸, 也有不必改变原始装潢, 不必全数敲敲打打, 也可以改善聆听环境的套装商品, 或零件, 甚至, 可以DIY, 可以随意改变放置的位置, 以求得最佳效果的吸音板, 扩散板, 隔音毯/垫等声音处理的商品当然在室内使用都得符合防火法规。
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其实想要控制或预测声音回放的结果, 必须了解声音, 知道声音来源及反射音的关系, 还要有残响, 残响时间, 回音, 驻波, 音色渲染, 扩散, 直接及残响音场的观念, 才可以继续深入探讨。
, |. V6 v. ]: e+ W& E" kQ:残响是什么 Reverberation7 n3 a* M+ F& O1 O, t
A: 残响的定义是, 当音源停止发声后, 在屋内仍有逐渐变小的声音, 它们会影响室内的声音回放, 我们先比较在衣橱及浴室唱歌的差别, 衣橱里, 所有的衣裤可以帮助吸收我们的人声, 残响只有一点点, 感觉上我们的声音很弱或很干, 在浴室里, 残响却很多, 浴室里的磁砖与卫浴设备将人声反射回来, 这些残响加强了我们的人声, 使得听起来很强, 很现场, 很有活力." n5 S; F { S1 b, E8 @
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在聆听室里, 我们希望能够控制残响的数量, 并能为各种音乐颣型做调整, 增加聆听的乐趣. 残响太多, 将使得音场定位不清, 细节清晰度不够; 残响太少, 将使得音乐太干或毫无生气。: f4 e1 G+ r f' z0 e
Q: 残响是如何形成的?0 h9 m( t. U3 V( M2 Q
A: 当声波离开音源, 它们向着三度空间传送出去, 某些声波直接传至聆听者, 我们称之为直接波, 其他的声波(大部份的比例)会弹射到墙壁, 地板,天花板及房间的装潢, 然后反射回室内, 这些反射波通常又再会弹射到其他表面, 并一直重复进行, 声波会因为传送的过程而损失能量, 弹射至某些表面也会损失能量, 重复的反射动作将使它们的音量愈来愈弱, 一直到听不到为止.
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这些反射音是以一种连续不断的形式传到聆听者, 它们又很密集, 使得人耳无法分辨出各别的声波, 反而人耳的感觉是一个逐渐衰弱的房间声音, 有时候音源停止发声后, 残响还会有数十毫秒钟之久的衰减时间, 才真的听不到, 将声音衰弱至其原始强度的百万分之一(60dB)所需要的时间, 就叫做残响时间." }$ D( T- d, R2 S, t. t) D
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残响时间受到两个主要因素的影响
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, l( A9 \9 I$ T! ]9 c* y) U(1) 房间的容积
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(2) 房间的吸音能力& P3 M! v3 F. R" |3 u% d
# Q: |& X6 M$ b0 p3 @大房间内, 声波要旅行长一点的距离才能到达反射表面, 再反射回来, 因此残响时间长, 大型天主教堂的残响时间甚至可达6~7秒, 小起居室的残响时间可能只有半秒钟而已.
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如果房间内的表面吸音力很强(有壁毯,窗帘,沙发套等家具), 反射回房间的声波能量会很小, 因此吸音力强的房间, 其残响时间就很短.4 U- _' r1 }( D7 _3 W+ a1 E9 l7 s0 ?+ a
Q: 回音是什么
7 c/ j/ U) `8 VA: 回音是反射声波延迟到达而产生的连续声音, 回音与反射波的定义, 我们认为延迟35毫秒以上才反射回来的声音, 叫回音, 比35毫秒提前到达的声音和原始音无法区分, 听起来像是原始声波的加强.
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既然直接音和反射声波到达的时间，和最近的反射表面距离有关, 大房间(大于85立方公尺)的回音就比小房间的回音多, 小房间具有硬质互相平行的表面, 会产生反射时间短而连续的回音流, 称为Flutter Echoes颤动回音.$ ?% f$ v* Q1 p* X. \
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聆听室的回音可以完全的破坏声音回放结果, 它们特别对打击乐器破坏最大, 打击乐器回音的能量很大, 衰减时间又快, 使得回音很容易和原始音分辨出来, 因此回音会对钢琴、低音贝士及打击节奏乐器产生干扰.3 R* I: M$ V5 P7 {# i0 F7 [ C1 B
; |* F2 ~2 l9 [8 ^1 L% [4 ~聆听室最容易造成回音的因素,就是聆听室内有透明玻璃门窗, 光秃秃的墙壁, 地板,天花板等坚硬的反射表面, 这样, 一连串的Flutter Echo颤动回音会在聆听室各个表面之间发生, 有时候只有一个反射音,就会由玻璃反射回聆听区域, 打扰了原音重现, 这种回音,称为Slap back Echoes回音, 这两种回音都要消灭.% \% _* T. k' v* H
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! d8 k. l) x+ R- |/ P6 b0 u) e7 wQ: 吸音是什么/ n+ ~$ A5 N; o( D, ]: m2 [8 J
A: 声波打到一个表面,会产生三种现象7 L+ c+ y! C; I
5 |7 k: R7 q8 n& h1 E3 \) \1. 一部份声音的能量,经由障碍物传送出去 G% u, O r# S
4 S! a2 y6 w: R D4 D9 U+ W2. 一部份声音的能量,被反射回房间: F& w9 u6 W1 J1 `4 m* b# k
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3. 一部份声音的能量,被吸收
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所谓声音被吸收的意思就是声音的能量被转换成另一种型式, 一般来说, 是被转换成热, 因为声波的能量很小(每平方公分只有一亿分之一瓦), 被转换的热, 很难被侦测出来, 然而这种能量转换现象确实发生, 而且也符合物理定律.% X, a Y, H0 n) K# U& T
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声音能量被物体吸收的比率, 称为吸音系数或吸音性, 某件物体对某一频率可吸音83%时, 我们称其对该频率的吸音系数为0.83.
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/ U, b$ b1 \. i- @2 D! O9 ^- }& m物体的吸音系数依很多外部因素影响, 例如声波的频率, 声波的反射角度(声波垂直碰撞物质表面时吸音率最大), 以及吸音物质安装的方法.! d X% W; R5 T3 x
7 y$ n4 a" V; ?例如: 美国AURALEX 厂 StudioFoam Metro系列2”厚吸音绵的吸音系数为0.70, 4” 厚的吸音系数为1.10, 为什么会大于1.0? (完全吸音不是1吗?) 因为吸音系数是以正面计算, 然而吸音绵的四个边框也有吸音作用所致.0 i/ X& z1 @, G( }% P3 n) h
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! U4 |) C1 y8 SQ: 驻波是如何形成的?; U* N+ v: M4 t
A: 驻波的形成有几种方式, 最简单的方式, 是一个低频率声波, 在房间内平行的两面墙之间产生共鸣, 利用建设性交替干涉的方法(每一次反射会加到前一次反射上)使得该频率的震幅加大, 这种型式的驻波叫做主轴模式, 并会发生在波长为两倍反射面距离的频率, 因此房间内最低频率的驻波, 其波长等于该房子最大尺寸的两倍. 主轴驻波可以在长方形房间(长, 宽, 高)的每一个尺寸发生0 S& Q/ z' v2 D. a2 W( k
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以上驻波的作用, 将会使房间在这些特定的频率上变大声或加强, 使得房间的声音整体特性, 变得极端不平衡或被渲染.( U' x* g5 @7 o
& c3 G5 z, \8 M) l# C' q/ U; e% @其他型式著名的驻波尚有正切式驻波Tangential及斜角式驻波Obligue等模式, 数以百计, 都有复杂的数学计算程序, 幸运的是, 当房间有了人, 器材, 装潢, 声音处理的材料之后, 这些其他型式的驻波, 都因为被它们挡住而消失了! 因此它们对于声音的影响不大, 也不必仔细研究.
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大部分没有适当处理的房间都存在严重的驻波, 影响它们的声音质量, 渲染的声音造成的主要问题:
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1. 自然的乐器录音改变了.2 o x/ d9 }( q1 L1 f" J) q& ^8 T
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2. 驻波频率(或低频,一般来说)的残响时间会被夸张,造成声音回放的干扰# J. D2 p( K/ X6 k5 v# H% \5 F- @
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3. 频率响应的平衡已被改变, 使得不能分辨出CD/DVD音响讯号的平衡和房间产生的平衡, 那个是真的?(低音是确实录的很多, 还是因为房间的驻波造成如此的?)这种情形将会使得均衡器过度的补偿, 或过度的衰减, 使得各频率音量及等化失调, 破坏了原始录音/混音制作的成果.3 |6 ]+ e( S0 l1 b
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低频率声波的减轻, 可以使用低音陷阱BassTraps, 低频率声波放肆的地方,无非是墙角, 两个或三个面互呈90度的地方, 低音陷阱的造型, 也特别考虑到安装的方便.& z9 ]4 ^0 G8 v1 s$ a/ o
Q: 共鸣是什么 Resonance0 l* }. `1 T7 z; W& P* Z
A: 所有物质不管尺寸大小，都有一个自然或共鸣的频率，产生共鸣频率的部份因素取决于它们的质量及硬度，水晶玻璃如果呈现在自己的自然频率中时，会产生哼声，最后会粉碎，通常一个物质，如果被一个与其自然频率相同的声音迫近时，会自己震动，这种现象叫做交感式共鸣。交感式共鸣可以是一个很具影响力的建筑声学现象。8 A* d, F8 `% q/ A, x
Q: 什么是音色渲染 Coloration7 K6 [. e2 ?6 F9 B: t# C7 m7 y$ s
A: 有时候, 因为房间本身的大小及造型, 房间对某些频率的残响表现特别突出, 都是因为当音乐进行时, 某些频率会特别加强及缓慢消失, 这种效果叫做音色渲染, 它将造成自然声音的变异.
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音色渲染是因为驻波或房子共鸣所造成的, 这些声波的原始震动, 因为自己的反射行为, 不断地被加强, 房子都会有很多驻波及音色渲染的可能, 听音乐的环境，这些一定要消灭掉。4 ~6 H( |- `4 u' c d) B
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减少驻波或房子共鸣, 就要装吸音设备, 来减少残响的量, 来改变平行的反射面, 来改变残响反射的路径.7 o d( M: f/ K6 @" l7 }
Q: 什么是扩散Diffusion! D1 F. A8 ~; [/ ?8 o
A: 扩散可以使得房间的声音都呈现一致, 如果房间内每一点的声音强度都几乎一样, 我们认为该音场是有好的扩散.* o. Q/ R/ N% ~
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在室外的声音,是不可能有好的扩散效果,音场强度永远都是最靠近喇叭的最强, 离喇叭愈远的最弱, 在室内, 是有可能把音场集合成上千个反射音,使得声音(能量)在房间内的各处保持相对一致.- ^" {' E1 u: B
Q: 什么是直接及残响音场 The direct and reverberant fields& b, A; @. D- X+ {1 c# \7 q/ S( P
A: 因为扩散现象, 大部分室内音场可以分成两个区域, 直接音场及残响音场, 直接音场是音源的立即表现, 音场的变化源自音源的改变, 直接音场具有比较不稳定及不可预测的自然本性, 残响音场距离音源较远, 系由很多反射音组成, 其特性为均匀分布及扩散良好, 直接音场与残响音场交界之处,正是直接音能量等于残响能量之处, 此处距离音源的距离,称为临界距离. |
发表于 2009-9-9 16:09:17
