听音室的设计技术

鹅看无信 · 发表于 2005-11-26 16:30:00

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听音室的设计技术

发烧圈中有这样一种说法：“初哥玩器材，中档玩线材，高级玩房间”。这种说法是否适当姑且不论，但听音环境的重要性应当是和器材对等的。就目前国民收入迩言，获得一间专用的听音室几乎是可望不可及的，即使是有了一间一定尺寸的房间，如何改成适当的听音室也并非易事。
　　这介绍日本音响泰斗山本武夫在新建私宅时对听音室的设计时的考虑和要求，山本武夫是日本NHK研究所的监听音箱系统开发的专家，也是96KHz超取样录放制式的提倡者，在国际上享有很高威望。以下是以第一人称叙述他对听音室的设计。
　我早年在NHK研究所开发监听音箱2S－305时，住的是普通公寓，无法拥有一间专门的听音室，因此也就没有购买音响设备，及使拥有一套音响设备也是做摆设，因为当时在研究所听的就是最高级设备，回到家中，没有一点心情去再听音乐。
　　30年前，我在NHK技术研究所附近购地建成现在的住宅，但也没有设置特别的听音室，而是在面向院子里约10叠的起居室里，设置了音响系统，但是存在隔音的问题，朝院子的门是5毫米重型玻璃门，声音不会影响邻居，但起居室楼上是女儿的闺房，深夜听音乐会防碍她休息。
　　由于以上原因，在这次住宅改建时，就考虑设置一间即使是在深夜以110dB声压听音乐也不会防碍他人休息的房间。由于日本土地狭窄，20年前就将靠近北侧住宅的土地买下，预备和女儿女同住，如果是我夫妻俩的话，就考虑另起住宅楼做听音室了，因为是两代同堂，所以不得不决定将听音室建在地下室里。
　　我认为决定一套音响系统音质首先是音源，其次是音箱和听音环境，音源部分以最近上市的DVD音响的96KHz/24比特录音软件为目标，建造一座毫无保留释放其高音质的听音室。
　　从工程顺序上看，地下室大小和位置不决定就无法开工，作为两代同堂的住宅还要考虑小孙子的居室以及亲戚来访时的和式饭厅，在其下建造地下室最恰当不过了。
　　12叠的房间形状对分散共振频率是比较好的，但是地下室因为潮湿，需要在结构墙面内侧构筑轻型混凝土板构成的中空护墙，并施工防水层，如果在加上10厘米的装饰层，房间就显得太狭窄了，因此在构筑地下室时，向两侧扩宽了30厘米。
　　此外天花板上要吊装投影机，因此要保证天花板到地板间的高度不得小于2.6米。
　　房间形状的设计：
　　要抑制混响时间过长，有将墙面倾斜和天花板倾斜的方法，，这种情况下有缩窄音源侧和扩宽音源侧两种方法，一般是音源侧狭窄时，听音侧宽，但是墙壁反射音源的镜象会集中在音源侧，从而使得再生音缺乏宽度感，反之，扩宽音源侧，音源的镜象通过墙壁落在听音侧，临产感和音质会有较好的表现。
　　我本人认为声场的重现是多声道系统的任务，而立体声应当重现正前方的音场。因此听音室的平面设计和东侧展开图如图所示，左右墙壁倾斜3度，天花板也作同样倾斜。
　　在听音室的正面设置音箱的背后，建造放置AV器材和软件的仓库，音箱使用的是先锋2404(两分频号角＋12英寸低音)。
　　此音箱较宽，在其背后设置可伸缩的投影屏，使用AV时，音箱切换成先锋S－LH5。
　　作为欣赏音乐的听音室，应当有较好的混响时间特性，例如低音有点残响似乎更适当一些，然而我的工作是比较器材音质，应当尽力避免小房间内低音共振，因此使用大面积穿孔板做的低音吸声装置。
　　残响时间如下：　
　

如意888 · 发表于 2017-8-17 11:13:02

　听音结果是感觉低音残响少一些。
　　关于吸音材料的设计，有在音源侧和听音侧改变吸音比率，或者随机设置吸音材料两种做法。听音室的正面有一扇仓库门，完全不能吸音，同时我要求是在两音箱之间形成音场，要保持其残响特性就要使音源侧形成反射，应当说这种设计是比较优良的。
　　侧墙上的吸音材料是随机设置的，在第一次反射面设置吸音面，抑制第一次反射面上形成镜象，使音场正确形成于两音箱之间，侧墙后半部分的吸音材料的设置是非对称性的，另一方面，天花板上具有一次声反射，地板也是，能正确重现95KHz超取样音源的素质，形成较近的音场，是听音者具有临近现场感觉。同时赋予音像上下高度感，这是反射声起到的作用。
　　设计听音室另一个问题就是换气问题，一个人可以连续听2－3小时也不成问题的空间，如果换上数人，20－30分钟后空气就混浊不堪了，因此必须设置低噪声的换气装置，在听音室入口处设置进气口，在楼梯下设置40×50×60厘米的消音槽，用吸气管连接，并设置百叶窗，另一方面北面仓库设置窗口，仓库上方的电器盒内也设置吸音材料，在北侧墙上设置换气扇，这样外面的噪声传不进听音室，里面110dB的声压在进气口和出气口也听不到。
　　音箱的摆位
　　首先打造音箱架，使先锋2404的高度与耳齐高，底座大小和音箱尺寸相同，同时音箱架下安装万向轮方便移动，这样在使用投影机时，方便换用先锋S－LH5音箱。
　　因房间狭窄，要使两音箱有足够的间隔的话，音箱就不得不放置靠墙处，因此经过改变到反射墙的距离，反复试听得到现在这个最佳位置。要扩大听音范围，音箱比现在更要靠近墙，但这样一来，声场感会变得比较薄弱。
　　结果是现在的位置刚好利用反射面和音箱左右的侧墙的空间，形成设想的音场，现场演奏感非常强烈，此外曾在反射墙上设置吸音材料，结果是音质贫乏，缺乏魄力同时也丧失音场感。
　　对未来的期待
　　我本人数年前对CD音质是不满意的，也不赞成回到LP时代的逆历史潮流的做法，因此提倡以96KHz超取样录放制式来改善现有数码音响的音质，其结果是出现96KHz超取样的DAT，目前我使用的是各唱片公司以96KHz超取样录制的软件，为其高音质所折服，最近出现的DVD实质上可以实现96KHz超取样24比特长时间的高音质记录，比DAT又领先一步。
　　在我的听音室里，播放96KHz/16比特录制软件，两音箱之间再现舞台真实感之强烈使人陷入一种置身于舞台现场的错觉中，各种乐器音像比例、分部精确，方位和纵深感突出。
　　象这样优异的演奏可以通过DVD来实现，遗憾的是为了保护现有的唱片市场，各大唱片公司对DVD软件的开发是不积极的，但是目前的消费者对DVD的高音质不甚了解，一旦广大消费者了解到其音质后，其需要量将会是爆发性的，我本人也为这一天而等待着。
这里还有：找的好累啊！！！

室内声学环境对多声道音箱所营造的室内声场有一定影响,不同的房音会有不一样的空间声学特性.多声道音响系统是利用多个音箱来表现声象定位、营造环绕声效果,这本来就不是一件容易的事,如果没有理想的室内声学环境来配合,那么综合的音响效果就不会好.根据音响心理学的理论,在室内迟后直达声小于1ms的早期反射声,对直达声有显著的干扰,会使声音变得比较混浊,从而影响声象定位.介于1~30ms之间的早期反射声对直达声的干扰会少些,它与直达声结合在一起,有助于增强响度,但可能会改变直达声的音色.至于30ms以后的反射声,人耳通常认为它是混响声了.鉴于上述原因,我们一定要做好视听用室内的吸声、扩散、隔声等声学处理，否则，过多的混响会降低声音的清晰度与连贯性，影响重放音响效果。为了营造影剧院宏大的立体声场，视听用的房间不宜太小，条件允许的话应加装吸音材料。
二、音箱的摆放在有良好的室内声学环境的前提下，声象定位越准确，音色越逼真自然，则越能表现出栩栩如生的声象合一的临场感效果。首先看看影剧院中音箱的摆放情况。左、右声道前方音箱相互分开的距离与电影银幕一样宽，前方扬声器一般都排放在电影银幕后面，它们能过银幕止的细小空隙将声音传给观看者。因此这只音箱可放置在银幕一半高度的地方。超低音音箱不一定放在前方音箱群呈对称的地方；标准的影剧院有很多只环绕音箱，这些音箱和前方音箱一起，真正地"环绕"观众摆放。参考了上述音箱摆放实例后，我们再回过头看看音箱应如何摆放才能获最佳的声效。在这里，我们要注意一个问题，就是我们碰到的室内播放空间可能比真正影剧院要小得多。
下面，我们先讨论三只前方（左、中、右）音箱的摆放方法，然后是环绕声音箱，最后研究超低音音箱的摆放。
１.中置声道音箱的摆放前方中置音箱一般都放在尽量靠近图像屏幕中心的位置.中置声道音箱对电影对白的音质影响最大,为了保证对白准确地定位在屏幕中央且声音清晰,应该使用专门为中置声道设计的单独音箱,而不要用普通的书架音箱或电视机内部的扬声器来代替. 中央声道音箱大都采用水平横卧式箱体,其最佳摆放位置是电视机顶部(如果采用前方投影显示屏幕,则放在屏幕后面),即应尽量靠近屏幕.如果由于房间空间的限制,可采用更为经济的摆放方案,即不设中置音箱.但这时AV功放的工作模式应置于"幻象"中置声道模式,使中置声道的信息从左、右音箱中均衡放出,其声象正好在屏幕正中央,这对小型听音室来说是适用的.当然,最好还是单设中置音箱.
２.左、右声道主音箱的摆放这两只音箱的摆放与中置声道音箱的位置有一定关系。为了保证声象左、右移动的平稳性，它们应分别摆放在中置声道音箱的两侧，并且这三只音箱应与屏幕前最佳听音者的位置保持相等的距离。一般来说，中置音箱的摆位应该比左、右两只音箱退后一段距离，直到两者声场能完全结合在一起，共同营造出真正统一的声象定位。后退的距离与空间大小、聆听位置和所用音箱有关，可通过试验来确定。此外，左、右声道音箱的垂直高度以它的中／高音扬声器的轴线不高于或低于中置音箱0.3m为宜（最好是稍低一些），否则左、中、右三只音箱的高度相差过大，前方声象在横向移位时就会给以声象跳跃的感觉。通常，落地式音箱能满足上述要求。若采用书架式音箱作左、右音箱，则应把它们固定在音箱支架上，使它高度符合上述要求左、右声道音箱离开屏幕的距离与屏幕的大小有关。如果在小房间使用大、中型屏幕的彩电，则左、右声道音箱可紧靠在屏幕两侧。如果屏幕较小，则可使它们距屏幕稍远一点以获得较宽阔的立体声场。但也不要距屏幕过远，以免因声象位置脱离画面过远而给人以虚假的感觉。从这一点上说存在着"先天"的不足－环境太小。综上所述，左、中、右三个声道的音箱的声音指向性重于扩散性，亦即这三个声道的辐射角度范围应以朝向最佳聆听位置为主。如此可减少来自地板，墙壁和屋顶的反射声的影响，适当保证声象定位的清晰度。
３.环绕声道音箱的摆放环绕音箱是用来营造环境气氛的,在整个音箱系统也占据很重要的地位.
Ａ.环绕音箱的种类目前,环绕音箱有两种类型,一种是普通的单极型小音箱,它们通常被放在音箱架上或高挂于墙上.另一种类型的环绕音箱则是THX推荐的偶极型音箱,每只音箱内均有两只背靠背安装的扬声器,它们均接成反相方式.这样组成的音箱只对前后方发出高频声音而发不出低频的声音(即使给它输入低频信号也因抵消疚而发不出低音来).为什么会这样呢?下面我们就来看偶极型音箱的工作过程,音箱内背靠背放置了两个扬声器,给这两只扬声器馈入相位相反的信号,设某瞬间A扬声器输入正极性信号,其纸盒向前运动,压缩前方空气(密度增大)与此同时,B扬声器输入负极性信号,其低盒向后运动,使其前方空气稀疏(密度减少)这样两扬声器前方声波方向就相反,如果两只扬声器馈入的是全频带信号,则低频由于其波长较长故绕射作用强,这样A扬声器发出的低频声会绕射到B扬声器处而被削弱(抵消);而中高频信号由于其波长较短故绕射能力差在扬声器两侧的中高频声音也就小,因而扬声器前方的抵消效应不明显,故使两只扬声器只对前后方发出中高频声音而发不出低频声音了.采用偶极型音箱的目的是为了避免出现过于显著的方向性. 对于音响界来说,偶极型音箱是一种很奇特的类型,这种音箱还需经过一定的发展才能成熟定型.这种音箱不全频段的,因为100MHz以下的频率已被削去了.之所以使用这样音箱,是因为它只同时向前和向后发声而绝不向聆听者所处的侧面发声,并且使声音到达聆听者前先充满听音室,这样就可以营造一个适合人听觉习惯的环绕声扬.
Ｂ.环绕音箱的摆放环线音箱的摆放应视听音环境(房间情况)和环线音箱的类型而有所不同.左环绕与右环绕这两声道的音箱,其声音的扩散性应重于方向性,这样有利营造浓郁的环绕气氛.偶极型音箱摆放时,要着重考虑两个因素:谐振和自我衰削.抗谐振的最佳位是离顶棚(或地面)20%的室内空间高度处(如室内高度为2.5m,则最佳位置为上、下50cm处)。为了使频率响应更平滑可以加一种叫低频"陷阱"的新装置(吸收低音频)来消除导致声音自衰的反射. 对于直接辐射式环线音箱,可供考虑的布置方案很多.例如:固定在两侧墙壁上,并使它们指向后方墙角;固定在后方墙壁上,使它们向外和向上张开呈倒八字形并朝向边墙与天花板结合处;放在两侧靠墙的地板上,并向上指向墙壁与天花板的结合处,等等.还可根据房间具体情况设计许多其它方案.家庭影院的环绕声场主要靠室内各反声面对环绕音箱的声反射和折射来形在的,而不同房间的室内声学条件千差万别,只要耐心试验,仔细比较,就一定能找到最佳的摆放方案. 4.超低音音箱的摆放通常把超低音音箱放在前方墙角附近,最好离墙角1m以上,这样可减小驻波的干扰.也可将超低音音箱放在最佳聆听位置的两侧,保持适当的距离,因为人耳对于两旁传来的超低音的方向性不太敏感,所以此时超低音不会干扰到前方三个声道原有的声象定位.当然,最好的摆放位置还是应通过试验来决定. 下面介绍的方法可能有利于寻找超低音音箱的最佳摆位.将超低音音箱放在最佳聆听位置(暂时搬开附近的杂物),接好它的喇叭线并反复播放一段具有强低音效果的音乐,再绕房间四周仔细听.听时,要求耳朵贴于地面,大致处于超低音音箱的高度的位置.听时,找出低音最平稳、最深沉、最清晰的点，即为超低音音箱的最佳摆放位置。

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