不同聽音室的混響指標(biāo)知識(shí)

在室內(nèi)聽到的聲音是由三部分組成的：音箱重放出的直達(dá)聲；地面、天花板和側(cè)墻的早期反射聲；時(shí)間稍后些的但更多些的稱為“混響（reverberation）的散射聲。聲音的三種組成已示于圖1中。

圖1 在房間的四周會(huì)產(chǎn)生最大的聲壓
    混響理所當(dāng)然地是聲音的一項(xiàng)基本組成。雖然不能單獨(dú)地聽出混響，但混響確實(shí)為音樂添加了溫暖感和空間感，混響不可或缺。有了適當(dāng)?shù)幕祉懀�音樂才�?huì)聽來余音繞梁而不絕于耳。如果重放音樂時(shí)沒有混響，聽到的音樂便會(huì)干澀、枯燥和不自然。日本Denon公司曾出過一張“Denon Anechoic Orchestral Recording（Denon PG 6006）”的CD唱片。因?yàn)槭翘匾庠诜瓷淙�部被吸收了的消音室中錄制的。所以在聽唱片中的管弦樂時(shí)，便會(huì)感到音樂同那些哪怕是在小型的專業(yè)錄音室中錄制的音樂也仍然有天淵之別。干巴巴的，既不悅耳動(dòng)聽又不自然流暢，而且還非常地難聽。
    室內(nèi)混響得經(jīng)過一段時(shí)間后才會(huì)消失（見圖1）。聲音衰減60dB所需的時(shí)間便是所謂的室內(nèi)混響時(shí)間RT60。小型的聲音沉寂的專用于錄制搖滾樂的錄音室的RT60可能只有0.1s；而大教堂的RT60則可長達(dá)6~7s。室內(nèi)混響時(shí)間的長短可以表明房間是“活躍”還是“沉寂”的程度。通常，混響時(shí)間稍長些的房間便稱為“活躍”。此時(shí)直達(dá)聲和反射聲的比例反射聲占20%~30%，在這樣的房間中音樂聽來豐富、柔和而有生氣。而房間內(nèi)的反射聲的比例反射聲較少，吸聲較多而混響時(shí)間短的房間則稱為“沉寂”。此時(shí)直達(dá)聲和反射聲的比例反射聲僅占5%~10%。在這種房間內(nèi)聽到的音樂便枯燥無味。歡迎光臨阿強(qiáng)的家庭影院導(dǎo)購網(wǎng)
    各種用途的房間在頻率500Hz時(shí)的最佳混響時(shí)間如圖2所示，而世上一些著名的音樂廳的混響時(shí)間則可見表1。




圖2 不同房間的最佳混響時(shí)間

    雖然混響的概念更多的用于音樂廳這樣的大型場所而很少用于Hi-Fi聽音室這類小型的空間。但混響在平衡室內(nèi)的吸聲方面多少還是可以派上用場的。在有反射面的房間內(nèi)，混響時(shí)間便比較長些；而在那些鋪設(shè)有地毯，擺放有柔軟家具和懸掛了窗簾的房間內(nèi)，由于多半吸收聲波而不大反射聲波，所以混響時(shí)間便會(huì)短些。
    需要在聽音室內(nèi)選用些不同的吸聲和散射的材料，以便能達(dá)到綜合的平衡。從而使最佳混響時(shí)間能夠在整個(gè)音頻頻帶內(nèi)大致保持為恒定值。
    那么，在用于聆聽音樂的聽音室內(nèi)，理想的混響時(shí)間又應(yīng)當(dāng)以多少為好呢？說起來，混響時(shí)間倒不宜長，但也不應(yīng)過短�；祉憰r(shí)間過短時(shí)，聲音會(huì)聽來干澀，枯燥無味而不自然，聲場似已集中到音源的附近，因而缺少包圍感和空間感；但混響時(shí)間過長時(shí)，聲音又會(huì)過分活躍，舊的聲音尚未消失，新的聲音又已出現(xiàn)，由于聲音的混合而使原聲含混不清，細(xì)節(jié)嚴(yán)重丟失，可聽程度大為降低。另外，對于不同類型的音樂，混響時(shí)間也有所不同。如對輕音樂，混響時(shí)間可稱短些，而對大型交響樂，混響時(shí)間則可稍長些。聽音室的最佳響時(shí)間是同房間的體積有關(guān)的。對于250m3的房間，混響時(shí)間以0.9s為好，而對570m3的大房間，理想的混響時(shí)間則以1.4s為好。至于一般的家庭聽音樂，混響時(shí)間以0.5~0.6s為好�？梢杂迷谑覂�(nèi)拍手或刺破一個(gè)小氣球的辦法來比較準(zhǔn)確地測出室內(nèi)的混響時(shí)間。大聲地拍手或刺破一個(gè)小氣球，然后用秒表記下開始出現(xiàn)響聲到聲音完全消失之間的時(shí)間。重復(fù)進(jìn)行幾次并取其平均值，便可測量出比較可靠的RT60值來。
    然而，僅僅有一個(gè)總的最佳混響時(shí)間還是不夠的。應(yīng)當(dāng)設(shè)法讓室內(nèi)混響時(shí)間在所有的音頻頻率上皆大體上為相同的數(shù)值。那么，應(yīng)當(dāng)怎樣綜合使用吸聲和反射材料，才能夠在音頻頻帶內(nèi)獲得最佳的混響時(shí)間呢？在室內(nèi)鋪設(shè)厚實(shí)的地毯和掛以厚
厚的窗簾雖然可以吸收些高頻，但卻不能夠吸收低頻。因此，在頻率低時(shí)的混響時(shí)間便會(huì)比頻率高時(shí)的要長些。此種情況如圖3所示。因此，即使是用了一套Hi-Fi的音響器材，在重放音樂時(shí)仍會(huì)讓低音顯得過重和緩慢而高音呆板不活。因此，便專門規(guī)定了在125Hz，250Hz，500Hz，1kHz，2kHz以及4 kHz這6個(gè)頻率上的混響時(shí)間。希望在這6個(gè)頻率上的混響時(shí)間能夠大致相同。實(shí)現(xiàn)舞會(huì)現(xiàn)則是綜合使用聲學(xué)處理的方法，也就是設(shè)法選些隨著頻率變化而有不同吸聲特性的材料，并對之加以綜合的利用。現(xiàn)在便來看看這些吸聲材料將會(huì)對入射的聲波起些什么作用。


    聽音室內(nèi)的每一個(gè)表面將或是吸收或是反射或是擴(kuò)散（散射）聲波，三者必居其一。先來看看對聲波的吸收和反射。表面吸聲的程度可用吸聲系數(shù)（absorption coefficient）表示。吸聲系數(shù)是衡量在所規(guī)定的6個(gè)頻率上，材料吸聲的百分比的。吸聲系數(shù)為1.0就表示100%的吸收。比如打開的窗戶，聲波穿窗而出便一去不回。0.1 的吸聲系數(shù)則表示10%的吸聲，另有90%的聲波能量會(huì)反射回室內(nèi)。吸聲系數(shù)甚至還可以大于1.0。比如有些楔形的泡沫塊，它們對聲場所呈現(xiàn)的面積便大于和墻壁接觸的面積。
    一些常用的吸聲材料的頻率特性如表2所示。

    由上表可見，鋪陳的毛氈上的地毯在低頻時(shí)幾乎不大吸聲，但在頻率4 kHz時(shí)吸聲則差不多高達(dá)75%。相反的是，13mm厚的石膏板在低頻時(shí)將會(huì)吸收相當(dāng)一部分的低頻（29%），但對中頻和高頻時(shí)則絕大部分皆會(huì)加以反射。
    再假設(shè)將聽音室的四壁以及在天花板和地板上皆臨時(shí)鋪上厚實(shí)的地毯。因此將會(huì)吸收差不多所有的高頻并反射幾乎全部的低頻。因之，高頻時(shí)的混響時(shí)間便會(huì)很短而低頻時(shí)的混響時(shí)間則會(huì)很長。如果在這樣的房間內(nèi)去聽音樂，便準(zhǔn)會(huì)聽到過厚、過重和擁擠的低音。讓人聽來很不舒服。此外，這樣的聽音室還會(huì)通過共振而存儲(chǔ)低音并在隨后再釋放出來，使瞬態(tài)信號(hào)變壞，而中頻和高頻時(shí)的短暫混響時(shí)間，加上轟隆作響的低音，更會(huì)使清晰度進(jìn)一步地下降。如果此時(shí)再將音量開得大些，情況便會(huì)更為糟糕。另外一種極端的情況則是室內(nèi)四壁皆抹有厚厚的石膏，地面鋪有瓷磚而室內(nèi)又未鋪設(shè)任何的吸收高頻的吸聲材料。那么便會(huì)聽到過于明亮，生硬和單薄的聲音。室內(nèi)聲學(xué)處理的技巧便在于如何巧妙而合理地搭配使用吸聲材料，以便使吸聲量能夠在六個(gè)頻率上大體相當(dāng)。實(shí)際上，要在低頻上有足夠的吸聲便很難。大多數(shù)房間的混響時(shí)間皆在低頻時(shí)要長一些。好在為了讓聲音聽來溫暖些，倒還希望低頻時(shí)的混響時(shí)間能夠稍長一點(diǎn)。
   室內(nèi)混響時(shí)間是可以計(jì)算的。首先將吸聲材料在六個(gè)頻率上的吸聲系統(tǒng)分別乘以材料表面的面積（m²）。例如：地毯的面積為27m²，則27×0.73（4 kHz時(shí)鋪在毛氈上的地毯的吸聲系數(shù)）便得19.7個(gè)吸聲單位（稱為Sabine吸聲單位）。依次計(jì)算出其他五個(gè)頻率的吸聲單位。對于每種吸聲材料，均應(yīng)進(jìn)行這樣的計(jì)算。再按美國物理學(xué)家Wallace Clement Sabine（華萊士·克萊門特·薩賓）提出的以下公式來計(jì)算混響時(shí)間：RT₆₀=0.163V/Sα_av式中，RT₆₀為混響時(shí)間（s）；V為房間的體積（m³）；S為室內(nèi)表面的總面積（m³）；α_av為Sabine平均吸聲系數(shù)。

    Sabine的計(jì)算公式對大些的房間要更為準(zhǔn)確些（假設(shè)吸聲材料系均勻地鋪設(shè)在整個(gè)的聽音室內(nèi)），但仍然給人們提供關(guān)地在低頻跟高頻之間達(dá)到吸聲平衡的啟示。要是在計(jì)算時(shí)發(fā)現(xiàn)在125 Hz和4 kHz之間算出來的總的Sabine吸聲單位有較大的差異，便表明應(yīng)當(dāng)設(shè)法添加些吸收低音的材料才能夠上混響時(shí)間能夠平均一些。本章前面曾介紹過的那些聲學(xué)處理的材料，便都可以用來設(shè)法讓混響時(shí)間在音頻率范圍內(nèi)能夠比較一致。