2013-01-25數碼 這個問題正中下懷……隔音問題我建議選擇一個好的房子位置吧,因為整體隔音不論懸浮結構還是輕質結構隔聲,對工程方要求和成本要求都很高,一但涉及到隔音就基本不涉及簡易的問題。隔聲大概說一下需要註意的地方。 1,第一是密封,聲學方面視17%的透過即為全透。所以密封非常重要,,比如同樣是巨厚的們,開條縫的保險櫃沒有關死的塑鋼門隔聲量高。 2,所有隔聲材料在他共振頻率以下的隔聲量都會大大下降。所以不論結構隔聲還是透過容積比重來隔聲,輕薄的材料對低頻都基本毫無作用。 3,容積比重,再排除結構隔聲的情況下單層隔聲是看容積比重,就是單位面積均勻質素情況下的重量決定隔聲量。 4,震動傳導,這個主要是做懸浮的問題,一但有聲音傳遞到的樓板或者墻壁上……你放心,半棟樓都能聽見,所以一般使用軟接觸的房中房結構,但是這個結構要考慮承重,因為內部隔音全部要建立在懸浮的地板上,一般用橡膠材料做減震懸浮的多,承重要求再高就有專門的彈簧了。 吸聲的聲學部份我把上大學的時候寫的文章貼過來。 ———————————————————————————————————— 房間基本內容 首先,房間是有基本內容的。我們假設房間的四壁都是射不出去聲音的剛性墻體(隔音的部份會在之後的章節專題討論)而房間的基本內容就包括房間的形狀,體積,以及聲阻尼(空房子主要是墻壁材質)。 一,房間的形狀,房間形狀可以直接決定房間固有簡正頻率的分布。這類簡正頻率是房間固有的性質,假設當一個全頻聲源停止發聲後,這一系列簡正振動將按它們固有的(房間的特性)衰減速度逐漸減弱下去。這個逐漸減弱的聲音即為混響聲。而不再房間固有頻率範圍內的就會很快衰減。 計算房間固有頻率的公式是 N不能全為O 而定性的來講,簡正頻率分布的越均勻那麽聲音的頻率相應就會體現的越好。需要註意的是即使咱們覺得很幹的聲音也是擁有反射聲輔助的,而當在低頻範圍內如果出現極度稀疏的情況,那麽每一個獨立的固有頻率就變成了大家彈之變色的有害駐波。會非常影響大家的聽音準確性。 最下邊是一個典型的房間簡正頻率頻譜 在18HZ左右和28HZ左右就是典型的聲染色,就是咱們常常說的低頻駐波,而55HZ以上由於簡正頻率相對密集聽感上就是對原聲良好的輔助。也是對於這個房間來說相對完美的頻率。 捷徑公式:取得房間好的固有頻率分布或者了解所在房間的固有頻率的捷徑有 1,使房間長寬高盡量為無理數或者黃金分割比例(如果房間比例不好在高頻都會出現聲染色,即簡正頻率過度的不均勻) 2,若需要足夠良好的低頻響應需要足夠大的空間。PS:這個尤其重要,可以透過知道一個房間的體積就判斷這個房間適合錄制哪些東西而不適合那些,簡單的估算一個,要達到相對不錯的80HZ的房間混響,那麽至少需要差不多250立方米的體積,所以絕大部份的BASS都是透過LINE IN方式和音箱模擬錄制的,在錄音室裏,動圈MIC完全無法捕捉那沒有房間諧振的幫助的一瞬間的低頻,而電容MIC又無法承受那麽大的聲壓級,因此小房間對低頻樂器的錄制要出來好音色基本是很難很難的,依此類推,如果一個只有10立方米的小地方那麽人聲也是要斟酌的,低頻部份除了駐波就會只剩下幹癟。 需要最低的良好頻率相應所需體積的公式為 C0為聲速,可取344M/S f為所需要的最低頻率 3,當房間確實無法改變形狀或者體積過小那麽使用強吸音處理並針對低頻駐波使用BASS TRAP(低頻陷阱之後會提到)或者共振板吸收。 理由很簡單,假設簡正頻率所帶來的反射聲聲壓為原聲的40%使用強吸引使其降低到10%自然影響就會降低,這類方法就是盡量較少環境影響而使用喇叭的單元發聲進行相對平直的監聽。(具體吸音也要兼顧房間簡正頻率選擇吸引材料和方法,之後會講到)。 二,房間體積。主要決定房間的混響時間。(在墻壁犧牲系數不變的情況下) 這一部份我們不用去研究具體的如果的來。直接進去捷徑公式部份。當然混響時間只是一個很片面的,東西,其實還有混響頻率相應,混響活躍度,TT20 50MS內早期反射等等決定混響聽感的東西,後邊在不同的部份都會有所涉及。這裏對應房間體積主要講T60 即聲源停止發聲後房間內聲能下降60DB所需的時間(基本就是直到咱們聽不見) 捷徑公式 PS:這些混響公式可以在更理性的角度上了解這個聲場的混響時間是否適合我們需要錄制或者回放的音樂。比如在一個教堂即將演奏說唱,那麽這個混響實踐長達8~10秒的廳堂會讓人抓狂……你聽到的就是一個家夥永遠也聽不清的沒完沒了的絮叨,絮叨……同理,在一個300立方米但是強吸音的會議廳演奏交響樂也可以讓台下的人抓狂,第一從響度上完全聽不見,而且幹癟的像手紙一樣的音色也足夠讓你無奈了…… 1,在正常的幾乎無吸音狀態使用賽賓公式 賽賓公式 這裏插入一個小概念,吸聲系數的的概念 2,在強吸音狀態下計算混響時間使用艾潤公式 3,在空間較大狀態下使用奴特森公式(比如音樂廳什麽的) 4,常用建議混響時間 5,古典音樂與現代,浪漫主義音樂主觀聽感判定最佳混響時間 庫勒做過一個混響時間喜好的測試,選用莫札特的【朱位元交響曲】和史蔡雲斯基的【春之祭】50%的被測者對混響時間的偏好是1.5s,而對於浪漫主義選用的曲目為布拉姆斯的交響樂,50%的被側著對混響偏好是2.1s,庫勒因此推斷,這些音樂史古典,現代和浪漫的代表,因此這些混響時間可以作為制作這類音樂選用的混響廳堂或者後期制作的參考。 而聲阻尼的問題會在吸音材料與吸音原理中重點剖析,而具體的使用,以及如果在成本和聲學上找到經濟實用的點會在最後幾篇中涉及,希望大家不要太著急,因為如果沒有這些基礎知識的鋪墊後邊是講不明白的。 PS:粗體字部份為捷徑公式,急需了解而且擁有足夠理解能力的可以直接學習迅速找到解決方法 —————————————————————————— 吸聲材料 首先要說說吸聲這個東西不是一堆雞蛋棉就搞定的……人耳聽音範圍20~20KHZ,沒有任何一種吸音材料可以達到全頻,往往大家會很盲目的選擇雞蛋棉全貼上,結果會是這樣的,咱們看看我從網上查到的一些參數。 125Hz 250Hz 500Hz 1KHz 2KHz 4KHz .32 .93 1.43 1.33 1.29 1.21 其實稍微明白點的就知道這個參數特扯淡……因為吸引系數是吸收量/入射量 達到1也就意味著全吸收了……這最高居然到了1.43……但是頻率響應倒是差不多,如果全部使用這類裝修材料可以發現他對低頻的吸收基本沒有,而低頻又附帶著大量的能量,所以所謂的悶罐效應就是由此而來,當一個房間高頻混響時間為0.2S 低頻(假設為250HZ一下,足以影響大部份的樂器或者人聲)為1S的時候就知道什麽叫渾濁什麽叫悶了。請註意我特意說的是混響時間,這個東西如果是頻率還可以修正,但是混響時間是沒法修正的。這個渾濁會永遠伴隨著你的素材。這也是很多貼滿吸音材料的房間的問題,貼的那些東西對低頻沒有辦法。那麽貼的越多死的越慘也就是很正常的事情了。 那麽這篇文章讓我們先來說說最常用的一種吸音物理形式――多孔吸音材料。 理論部份,想要踏踏實實學打好基礎的從這裏看起~ 1,啥叫多孔吸音材料? 結構:用麻、棉、木絲、獸皮、玻璃棉、礦巖棉等纖維材料加入適當的粘結劑制成的板材或氈材,以及聚氨酯等高分子材料制成的泡沫塑膠、成型的微孔磚、泡沫玻璃磚等。 2,多空吸音材料為啥能吸音? 在聲波作用下,空洞中的空氣質點產生粘滯摩擦、纖維材料因發生變形產生內摩擦等原因消耗聲波的能量。 3,為什麽背後空腔,厚度和密度(容積比重,即每平方米的重量)會影響多孔吸音材料的吸音?首先是背後空腔和厚度可以一起考慮,因為吸音方法類似。這個東西往往會用到BASS TRAP(低頻陷阱)的制作上。 這裏借用傳媒大學李星宇大師的一篇文章,講得非常清晰,而且有理有據,極品文章~ 多空吸音材料制作BASS TRAP原理 低頻聲陷的作法有很多,最理想的方法是將房間布滿10cm厚的塊狀玻璃棉並與墻體間保持至少40cm的空間,這樣可以很有效的吸收低至125Hz附近的聲音,但是這麽做會極大的浪費室內空間,更為合理的方法是將低頻聲陷設定在墻角。角落是聲音反射最強烈的地方,會對低頻有嚴重提升,所以角落是低頻聲陷設定的理想位置,如圖 與墻體形成的空隙對於低頻聲陷非常重要。當提高聲陷中間層空隙距離時,可延伸低頻吸收範圍,並提高同等頻率吸收能力。如圖,由於聲波行進1/4奇數倍波長時達到最大速率,而且聲能∆E=動能∆Ep+位能∆Ek=(V0/2)ρ0(υ2+(1/2ρ0c02)p2 )所以當間距等於某波長的1/4時可達到其最大吸收量。 因為當聲波撞擊墻面的一瞬間,傳播介質空氣分子並沒有速率,所以如果我們把吸音材料設定在靠近或者貼住墻面,吸收的效果便非常微弱。聲音以很大的速率傳播,當達到最大速率時穿過吸音材料,速率被降低,聲能轉化為熱能,以此達到吸音效果,如圖 聲音訊號包含各種各樣的頻率,當我們使用薄的吸音材料時,由於1/4波長吸聲最佳而1/2波長吸聲最少,頻率之間的吸音效果會有很大差距。最理想的狀態便是選用較厚的吸音材料,並使中間空隙層的厚度與吸音材料厚度相等。其原因如下:當我們選用10cm的玻璃棉,並保持與墻面間距同樣為10cm,利用聲速公式(波長=速度/頻率)可以得出無數個頻率值,其1/4奇數倍波長恰好會經過吸音材料。這樣便可以有效避免頻率吸音不均勻的問題。如圖。 (參照結束,感謝李星宇大師~) 發兩個圖佐證一下 2,而密度問題就很好理解了。這個東西越密那麽在質點穿過的過程中所摩擦消耗的能量也就越多,但是密也必要破壞了他的聲學結構,一定要是多孔,而且是都可以相通的孔,不要用膠封上用漆糊上或者等等等等。 穿孔板的運用 1,啥是穿孔板? 結構:在金屬板、薄木板、水泥板、石膏板上穿以一定密度的圓孔,並在其後設定一定厚度的空氣層和適當的多孔吸聲材料,即為穿孔板吸聲結構,如圖所示。 這比之之前的多空吸音材料的背空還有另外一層吸音結構。 若穿孔板後面的空氣層厚度不太大,板上孔中的空氣將與後面空氣層組成一個聲學的諧振系統。於是在聲波入射時,孔中的空氣將在該聲學系統的諧振頻率以及諧振頻率附近的頻率上激烈的振動起來,則空氣質點與孔壁及其後的多孔材料發生劇烈的摩擦,因而表現出較大的吸聲系數。 故,穿孔板的吸聲表現為諧振特點。 當然如果願意研究穿孔板吸音的我也給出公式 當然還有很多公式我就不給出了,具體的使用我會給到之後的小竅門裏。 小竅門(家庭工作室的註意!主要針對家庭工作室改善的竅門~) 我啥也不想買怎麽做建聲? 這些多孔吸音材料在咱家裏太多太多了,而且可以運用以上的理論搭配出非常非常靠譜的效果。我手頭正好有一些家裏常有的東西的吸音系數資料。 1,沙發, 這個雖然沒有統一的資料,但是布藝沙發放在房間的角落裏確實對低頻改造以及降低混響時間有很大的作用,由於沙發體積大,距離地面距離墻面都可以人為的空出空氣層用來改進對低頻的吸收,(具體原理參看BASSTRAP那段)而且坐著舒服,還有沙發用的棉纖維都很不錯,植物纖維不僅僅很環保而且吸音效果也不錯,簡簡單單,實用美觀的一個大BASS TRAP原來家裏就有現成的! 2,窗簾。 距離墻面或者窗戶保持一定的背空距離,同時使用高褶皺度(簡單的說就是1米的窗戶用3米的窗簾)會有很好的吸收高頻的效果,對於想要降低混響時間的也可以酌量使用。而且安裝方便,改變混響時間也方便,往往家庭影音室經常會用到的。給一些常用的參數~ 3,衣服。 這個太太太太好找了,而且借助衣櫃我們可以讓衣服道道50CM的距離墻面距離,更好的處理低頻。並且到處都是。而且更容易具有針對性,上次聽一堆導向孔在背後的音箱,因為背後30CM就到墻了,導向孔的反射聲嚴重影響聽音。於是我就找朋友那的衣服,把從導向孔到墻壁間都塞上了衣服,這樣很簡單的減輕了這個問題(導像孔在背後的音箱要求距離墻壁50CM並且背後強吸音)而且穿在人身上的衣服也可以啊。 4,人 人也是具有吸音功能的(原理是人身體的反射,共振和衣物的多孔材質),當時在錄制引子裏那個音樂的時候我就讓能進屋的人都進屋,盡量避開MIC拾音的軸向位置(別告訴我你用全指向……),怕錄入人發出的噪音,但是讓他們在別處呆著控制混響時間。當時一個10多平米的屋子做了7個人。呵呵 效果還不錯,有效的抑制混響過長。而且頻響很均衡 5,一切一切多孔吸音材料 比如被子一類的,只要是吹氣氣流可以透過的都可以使用。比如被子,毯子一類。但是千萬註意對低頻的控制,高頻很容易吸收過量而造成低頻無法均衡大量的悶灌聲,有一些誤區比如泡沫塑膠。咱們常常見到的泡沫塑膠確實有中空的氣泡,但是這些氣泡是獨立的,空氣質點無法穿過,所以無法作為多孔吸音材料使用,僅僅能用來做高頻的共振吸音(高頻一般不用共振吸音,用普通的多孔材料可以很好的控制了)因此要認真判斷材料是否為可聯通的多孔材料。 附錄,常用多空吸音材料參數 —————————————————————————————————————— 擴散體,共振板,赫爾姆赫茲共鳴器 開始還是大家煩的不能再煩的理論基礎。 眾所周知,把耳朵靠近海螺可以聽到大海的聲音。其中的道理大家也都了解:海螺周圍任何的聲音,包括空氣在海螺外側發出的沙沙聲,都會使海螺裏面的空氣產生振動,海螺能聚攏並放大的振動頻率與它的內腔所決定的共鳴頻率(即固有頻率)相同。哪怕是極微弱的聲音也會被增強。因為海螺內的空氣振動起伏不定,所以人們能聽到波浪般的聲音。 赫爾姆霍茲共鳴器 上個世紀,德國人赫爾曼?馮?赫爾姆霍茲(Herman von Helmholtz)在海螺共鳴原理的基礎上發明了球形的玻璃共鳴器(如圖1所示):他借助多個共鳴器對一個復雜聲音(就像一件樂器發出的聲音一樣)的各種諧波進行分析。把共鳴器的小口貼在耳朵上,較大開口朝向聲源。只有與球體的共鳴頻率相同的聲音才能被放大,而球體半徑的大小是決定共鳴頻率的因素之一。在其他因素不變的情況下,半徑越大,共鳴頻率越低。樂器的共鳴箱也是基於同樣的道理,其形狀彎曲而富於變化,這都是為了更好地放大所有的樂音,也就是說樂器的共鳴箱具有很多共鳴頻率而不像共鳴器只有單一共鳴頻率。 赫爾姆霍茲正是利用他的共鳴器來分析樂器發出的聲音的頻率,即頻譜。 那麽這個東西運用於聲學中如何體現呢~(有現成的文章,還是借用星爺――傳媒大學高才李星雨同學的文章,) 赫爾姆霍茲共鳴器,也是一種低頻聲陷,不同於玻璃棉構成的聲陷,其可以吸收更低的低頻成分。其擁有可調節的空腔結構,對某一頻段的吸收非常有效。吸收頻率範圍與品質因數Q有關,赫爾姆霍茲共鳴器的空腔結構吸收頻寬公式為:f2-f1=fr/Q ,(F2-F1為吸聲頻率頻寬)fr為共鳴頻率也就是最大吸收頻率。透過添加玻璃棉或者增加幾個不同大小的開口,可以使吸收頻段變寬。赫爾姆霍茲共鳴器的種類有很多,通常的設計是使用一個大盒子,內部填充玻璃棉,前端覆蓋一連串間距不同尺寸不同的薄木板。這種設計稱為狹板共鳴器。雖然赫爾姆霍茲共鳴器可以有效吸收某一頻段,但是它的可吸收範圍有限,並且使用多個共鳴器拓寬其頻率吸收範圍會對聲場的活躍產生影響,所以使用起來必須非常小心。 擴散體 首先我說理論部份,後邊依然參照星爺的一篇文章 現代的擴散體最早源於曼弗雷德,施羅德。他找到了一種定量分析聲音擴散過程的方法,以數論為基礎。施羅德建立了聲擴散面設計方程式。人們可以根據散射板上槽的寬度和深度確定聲音的擴散頻率。而擴散的好處除了增加最大聽音範圍,還可以無需吸聲就衰減反射聲幹擾。而在錄音室可以消除拍音混響還能增加混響的活躍度改善音質。 同時擴散體往往還是一個共振板吸音體,可以擴散高頻的同時吸收低頻。 找一個大家看的懂的數據,這是一個二維聲擴散體。他將聲波散射直半球。因此衰減效率是普通QRD聲擴散體的兩倍。 最後借用星爺的文章正題闡述一下擴散體 擴散體對改善聲場以及聽感有著重要作用,二次余數擴散體由於其具有良好的擴散能力以及方便安裝的特性,如今被廣泛套用。二次余數擴散體的公式為hn = (λ0/2N)‧'Sn,其中,Sn為以n平方除以N的余數,λ0為擴散中心頻率的波長,N為擴散體格子數(必須為質數),h為格子的高度,n=0,1,2,3,4,5,6……。二次余數擴散體的擴散頻率下限大約在中心頻率下半倍頻,上限則取決於格子數,可以達到中心頻率的N-1倍。擴散體與光滑反射面相比,其可以有效的避免聲聚焦。當聲波經過光滑墻面反射後,所有的聲能都將沿同一方向反射,其反射方向固定,取決於聲源的位置。而當聲波經過擴散體表面反射後,聲能將被分散反射向不同的方向,且具有不同的相位差,如圖。 這些形成的均勻能量的不規則的反射聲會使人耳主觀產生一種空間感,同時運用在中高頻擴散時會提高聲音的「明亮」度。其反射方向大致為一個半圓,聲能平均擴散。擴散體還有另一個作用,如圖所示。 黑色圓點表示側墻反射,O為錄音師位置。聲波經過後墻反射,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。而當反射面為擴散體時,由於聲波以半圓方向擴散,則有無數條不同頻段的反射路徑匯聚在錄音師的位置,以此類推,有無數相同性質的匯聚點,這樣便無形中擴大了最佳聽音區。擴散體不只可以用來打散聲音能量,起到防止回聲和駐波的作用,同時可以改善聲音的明亮度,在早反射路徑上適當添加擴散體反射2K附近高頻可以增加明亮度,但是不能過多使用,應與吸聲材料相互配合 共振板 用膠合板、木纖板等具有一定彈性的薄板大面積的釘在龍骨上,以便使板後留有一個空氣腔。該板與空氣層組成一個共鳴吸聲結構,同時可以在與龍骨接觸端使用毛氈等彈性摩擦材料迅速消耗掉共振板共振的能量。同時也可以在空氣層中填充彈性材料或吸聲材料作為吸聲減震,增加共振板的吸聲系數。如圖所示。 共振板通用法則 增加共振板單位面積的重量可使其共振頻率降低。 增加共振板背面空氣層的厚度可使其共振頻率降低。 共振板多用於低頻吸收,其共振頻率多選於(80~300)HZ範圍,其吸聲系數α可在(0.2~0.5)。 為增加吸聲系數,可在板與龍骨交接處置一些毛氈、軟橡皮、海綿之類柔軟材料,或在空氣層中填充多孔吸聲材料。 共振板公式 演化而來的還有一種薄膜吸聲體 薄膜聲陷也叫面板聲陷是一種窄帶聲陷,其可吸收頻寬為大約一個倍頻程,它可以使用一連串一平米左右的面板聲陷去覆蓋整個低頻,而不必使用非常厚重的材料去增加吸音範圍。由於低頻成分有將近4個八度,所以可以透過不同厚度的面板聲陷的組合來吸收不同頻率的低頻,並且由於高頻成分可以被其面板反射,所以安裝多個面板聲陷亦不會使得聲能被全部吸收造成聲場過於沈寂。 當作用頻率範圍內的聲波接觸前面板時大部份能量傳導至面板帶動其振動(註意必須完全密閉),此時由於密封腔內空氣被壓縮,空腔內部絕緣吸聲材料提供反作用力,動能相互抵消而轉化為熱能。透過改變前面板的密度與厚度可以改變其吸聲頻帶。需要特別註意的是,面板聲陷必須嚴格密封,否則內外壓強相等,便破壞了其物理結構,相當於單一吸音材料的吸收。通常面板聲陷的安裝是平行於墻面的。角落的通常要安置兩個聲陷,用於分別控制兩個墻面的反射。 如果需要看影片的話,正好有一個涉及這方面的聲學影片,我給IMUSIC講堂講的。 【撥開室內聲學的迷霧】 iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(附錄:一例失敗的頂級視聽室) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMjU3MTU2.html iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(上篇:室內聲學是什麽) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMTIwMjQ4.html iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(中篇:常見聲學材料) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMTcxMzAw.html iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(下篇:聲學改善小竅門) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMzU0MTI4.html
這個問題正中下懷……隔音問題我建議選擇一個好的房子位置吧,因為整體隔音不論懸浮結構還是輕質結構隔聲,對工程方要求和成本要求都很高,一但涉及到隔音就基本不涉及簡易的問題。隔聲大概說一下需要註意的地方。 1,第一是密封,聲學方面視17%的透過即為全透。所以密封非常重要,,比如同樣是巨厚的們,開條縫的保險櫃沒有關死的塑鋼門隔聲量高。 2,所有隔聲材料在他共振頻率以下的隔聲量都會大大下降。所以不論結構隔聲還是透過容積比重來隔聲,輕薄的材料對低頻都基本毫無作用。 3,容積比重,再排除結構隔聲的情況下單層隔聲是看容積比重,就是單位面積均勻質素情況下的重量決定隔聲量。 4,震動傳導,這個主要是做懸浮的問題,一但有聲音傳遞到的樓板或者墻壁上……你放心,半棟樓都能聽見,所以一般使用軟接觸的房中房結構,但是這個結構要考慮承重,因為內部隔音全部要建立在懸浮的地板上,一般用橡膠材料做減震懸浮的多,承重要求再高就有專門的彈簧了。 吸聲的聲學部份我把上大學的時候寫的文章貼過來。 ———————————————————————————————————— 房間基本內容 首先,房間是有基本內容的。我們假設房間的四壁都是射不出去聲音的剛性墻體(隔音的部份會在之後的章節專題討論)而房間的基本內容就包括房間的形狀,體積,以及聲阻尼(空房子主要是墻壁材質)。 一,房間的形狀,房間形狀可以直接決定房間固有簡正頻率的分布。這類簡正頻率是房間固有的性質,假設當一個全頻聲源停止發聲後,這一系列簡正振動將按它們固有的(房間的特性)衰減速度逐漸減弱下去。這個逐漸減弱的聲音即為混響聲。而不再房間固有頻率範圍內的就會很快衰減。 計算房間固有頻率的公式是 N不能全為O 而定性的來講,簡正頻率分布的越均勻那麽聲音的頻率相應就會體現的越好。需要註意的是即使咱們覺得很幹的聲音也是擁有反射聲輔助的,而當在低頻範圍內如果出現極度稀疏的情況,那麽每一個獨立的固有頻率就變成了大家彈之變色的有害駐波。會非常影響大家的聽音準確性。 最下邊是一個典型的房間簡正頻率頻譜 在18HZ左右和28HZ左右就是典型的聲染色,就是咱們常常說的低頻駐波,而55HZ以上由於簡正頻率相對密集聽感上就是對原聲良好的輔助。也是對於這個房間來說相對完美的頻率。 捷徑公式:取得房間好的固有頻率分布或者了解所在房間的固有頻率的捷徑有 1,使房間長寬高盡量為無理數或者黃金分割比例(如果房間比例不好在高頻都會出現聲染色,即簡正頻率過度的不均勻) 2,若需要足夠良好的低頻響應需要足夠大的空間。PS:這個尤其重要,可以透過知道一個房間的體積就判斷這個房間適合錄制哪些東西而不適合那些,簡單的估算一個,要達到相對不錯的80HZ的房間混響,那麽至少需要差不多250立方米的體積,所以絕大部份的BASS都是透過LINE IN方式和音箱模擬錄制的,在錄音室裏,動圈MIC完全無法捕捉那沒有房間諧振的幫助的一瞬間的低頻,而電容MIC又無法承受那麽大的聲壓級,因此小房間對低頻樂器的錄制要出來好音色基本是很難很難的,依此類推,如果一個只有10立方米的小地方那麽人聲也是要斟酌的,低頻部份除了駐波就會只剩下幹癟。 需要最低的良好頻率相應所需體積的公式為 C0為聲速,可取344M/S f為所需要的最低頻率 3,當房間確實無法改變形狀或者體積過小那麽使用強吸音處理並針對低頻駐波使用BASS TRAP(低頻陷阱之後會提到)或者共振板吸收。 理由很簡單,假設簡正頻率所帶來的反射聲聲壓為原聲的40%使用強吸引使其降低到10%自然影響就會降低,這類方法就是盡量較少環境影響而使用喇叭的單元發聲進行相對平直的監聽。(具體吸音也要兼顧房間簡正頻率選擇吸引材料和方法,之後會講到)。 二,房間體積。主要決定房間的混響時間。(在墻壁犧牲系數不變的情況下) 這一部份我們不用去研究具體的如果的來。直接進去捷徑公式部份。當然混響時間只是一個很片面的,東西,其實還有混響頻率相應,混響活躍度,TT20 50MS內早期反射等等決定混響聽感的東西,後邊在不同的部份都會有所涉及。這裏對應房間體積主要講T60 即聲源停止發聲後房間內聲能下降60DB所需的時間(基本就是直到咱們聽不見) 捷徑公式 PS:這些混響公式可以在更理性的角度上了解這個聲場的混響時間是否適合我們需要錄制或者回放的音樂。比如在一個教堂即將演奏說唱,那麽這個混響實踐長達8~10秒的廳堂會讓人抓狂……你聽到的就是一個家夥永遠也聽不清的沒完沒了的絮叨,絮叨……同理,在一個300立方米但是強吸音的會議廳演奏交響樂也可以讓台下的人抓狂,第一從響度上完全聽不見,而且幹癟的像手紙一樣的音色也足夠讓你無奈了…… 1,在正常的幾乎無吸音狀態使用賽賓公式 賽賓公式 這裏插入一個小概念,吸聲系數的的概念 2,在強吸音狀態下計算混響時間使用艾潤公式 3,在空間較大狀態下使用奴特森公式(比如音樂廳什麽的) 4,常用建議混響時間 5,古典音樂與現代,浪漫主義音樂主觀聽感判定最佳混響時間 庫勒做過一個混響時間喜好的測試,選用莫札特的【朱位元交響曲】和史蔡雲斯基的【春之祭】50%的被測者對混響時間的偏好是1.5s,而對於浪漫主義選用的曲目為布拉姆斯的交響樂,50%的被側著對混響偏好是2.1s,庫勒因此推斷,這些音樂史古典,現代和浪漫的代表,因此這些混響時間可以作為制作這類音樂選用的混響廳堂或者後期制作的參考。 而聲阻尼的問題會在吸音材料與吸音原理中重點剖析,而具體的使用,以及如果在成本和聲學上找到經濟實用的點會在最後幾篇中涉及,希望大家不要太著急,因為如果沒有這些基礎知識的鋪墊後邊是講不明白的。 PS:粗體字部份為捷徑公式,急需了解而且擁有足夠理解能力的可以直接學習迅速找到解決方法 —————————————————————————— 吸聲材料 首先要說說吸聲這個東西不是一堆雞蛋棉就搞定的……人耳聽音範圍20~20KHZ,沒有任何一種吸音材料可以達到全頻,往往大家會很盲目的選擇雞蛋棉全貼上,結果會是這樣的,咱們看看我從網上查到的一些參數。 125Hz 250Hz 500Hz 1KHz 2KHz 4KHz .32 .93 1.43 1.33 1.29 1.21 其實稍微明白點的就知道這個參數特扯淡……因為吸引系數是吸收量/入射量 達到1也就意味著全吸收了……這最高居然到了1.43……但是頻率響應倒是差不多,如果全部使用這類裝修材料可以發現他對低頻的吸收基本沒有,而低頻又附帶著大量的能量,所以所謂的悶罐效應就是由此而來,當一個房間高頻混響時間為0.2S 低頻(假設為250HZ一下,足以影響大部份的樂器或者人聲)為1S的時候就知道什麽叫渾濁什麽叫悶了。請註意我特意說的是混響時間,這個東西如果是頻率還可以修正,但是混響時間是沒法修正的。這個渾濁會永遠伴隨著你的素材。這也是很多貼滿吸音材料的房間的問題,貼的那些東西對低頻沒有辦法。那麽貼的越多死的越慘也就是很正常的事情了。 那麽這篇文章讓我們先來說說最常用的一種吸音物理形式――多孔吸音材料。 理論部份,想要踏踏實實學打好基礎的從這裏看起~ 1,啥叫多孔吸音材料? 結構:用麻、棉、木絲、獸皮、玻璃棉、礦巖棉等纖維材料加入適當的粘結劑制成的板材或氈材,以及聚氨酯等高分子材料制成的泡沫塑膠、成型的微孔磚、泡沫玻璃磚等。 2,多空吸音材料為啥能吸音? 在聲波作用下,空洞中的空氣質點產生粘滯摩擦、纖維材料因發生變形產生內摩擦等原因消耗聲波的能量。 3,為什麽背後空腔,厚度和密度(容積比重,即每平方米的重量)會影響多孔吸音材料的吸音?首先是背後空腔和厚度可以一起考慮,因為吸音方法類似。這個東西往往會用到BASS TRAP(低頻陷阱)的制作上。 這裏借用傳媒大學李星宇大師的一篇文章,講得非常清晰,而且有理有據,極品文章~ 多空吸音材料制作BASS TRAP原理 低頻聲陷的作法有很多,最理想的方法是將房間布滿10cm厚的塊狀玻璃棉並與墻體間保持至少40cm的空間,這樣可以很有效的吸收低至125Hz附近的聲音,但是這麽做會極大的浪費室內空間,更為合理的方法是將低頻聲陷設定在墻角。角落是聲音反射最強烈的地方,會對低頻有嚴重提升,所以角落是低頻聲陷設定的理想位置,如圖 與墻體形成的空隙對於低頻聲陷非常重要。當提高聲陷中間層空隙距離時,可延伸低頻吸收範圍,並提高同等頻率吸收能力。如圖,由於聲波行進1/4奇數倍波長時達到最大速率,而且聲能∆E=動能∆Ep+位能∆Ek=(V0/2)ρ0(υ2+(1/2ρ0c02)p2 )所以當間距等於某波長的1/4時可達到其最大吸收量。 因為當聲波撞擊墻面的一瞬間,傳播介質空氣分子並沒有速率,所以如果我們把吸音材料設定在靠近或者貼住墻面,吸收的效果便非常微弱。聲音以很大的速率傳播,當達到最大速率時穿過吸音材料,速率被降低,聲能轉化為熱能,以此達到吸音效果,如圖 聲音訊號包含各種各樣的頻率,當我們使用薄的吸音材料時,由於1/4波長吸聲最佳而1/2波長吸聲最少,頻率之間的吸音效果會有很大差距。最理想的狀態便是選用較厚的吸音材料,並使中間空隙層的厚度與吸音材料厚度相等。其原因如下:當我們選用10cm的玻璃棉,並保持與墻面間距同樣為10cm,利用聲速公式(波長=速度/頻率)可以得出無數個頻率值,其1/4奇數倍波長恰好會經過吸音材料。這樣便可以有效避免頻率吸音不均勻的問題。如圖。 (參照結束,感謝李星宇大師~) 發兩個圖佐證一下 2,而密度問題就很好理解了。這個東西越密那麽在質點穿過的過程中所摩擦消耗的能量也就越多,但是密也必要破壞了他的聲學結構,一定要是多孔,而且是都可以相通的孔,不要用膠封上用漆糊上或者等等等等。 穿孔板的運用 1,啥是穿孔板? 結構:在金屬板、薄木板、水泥板、石膏板上穿以一定密度的圓孔,並在其後設定一定厚度的空氣層和適當的多孔吸聲材料,即為穿孔板吸聲結構,如圖所示。 這比之之前的多空吸音材料的背空還有另外一層吸音結構。 若穿孔板後面的空氣層厚度不太大,板上孔中的空氣將與後面空氣層組成一個聲學的諧振系統。於是在聲波入射時,孔中的空氣將在該聲學系統的諧振頻率以及諧振頻率附近的頻率上激烈的振動起來,則空氣質點與孔壁及其後的多孔材料發生劇烈的摩擦,因而表現出較大的吸聲系數。 故,穿孔板的吸聲表現為諧振特點。 當然如果願意研究穿孔板吸音的我也給出公式 當然還有很多公式我就不給出了,具體的使用我會給到之後的小竅門裏。 小竅門(家庭工作室的註意!主要針對家庭工作室改善的竅門~) 我啥也不想買怎麽做建聲? 這些多孔吸音材料在咱家裏太多太多了,而且可以運用以上的理論搭配出非常非常靠譜的效果。我手頭正好有一些家裏常有的東西的吸音系數資料。 1,沙發, 這個雖然沒有統一的資料,但是布藝沙發放在房間的角落裏確實對低頻改造以及降低混響時間有很大的作用,由於沙發體積大,距離地面距離墻面都可以人為的空出空氣層用來改進對低頻的吸收,(具體原理參看BASSTRAP那段)而且坐著舒服,還有沙發用的棉纖維都很不錯,植物纖維不僅僅很環保而且吸音效果也不錯,簡簡單單,實用美觀的一個大BASS TRAP原來家裏就有現成的! 2,窗簾。 距離墻面或者窗戶保持一定的背空距離,同時使用高褶皺度(簡單的說就是1米的窗戶用3米的窗簾)會有很好的吸收高頻的效果,對於想要降低混響時間的也可以酌量使用。而且安裝方便,改變混響時間也方便,往往家庭影音室經常會用到的。給一些常用的參數~ 3,衣服。 這個太太太太好找了,而且借助衣櫃我們可以讓衣服道道50CM的距離墻面距離,更好的處理低頻。並且到處都是。而且更容易具有針對性,上次聽一堆導向孔在背後的音箱,因為背後30CM就到墻了,導向孔的反射聲嚴重影響聽音。於是我就找朋友那的衣服,把從導向孔到墻壁間都塞上了衣服,這樣很簡單的減輕了這個問題(導像孔在背後的音箱要求距離墻壁50CM並且背後強吸音)而且穿在人身上的衣服也可以啊。 4,人 人也是具有吸音功能的(原理是人身體的反射,共振和衣物的多孔材質),當時在錄制引子裏那個音樂的時候我就讓能進屋的人都進屋,盡量避開MIC拾音的軸向位置(別告訴我你用全指向……),怕錄入人發出的噪音,但是讓他們在別處呆著控制混響時間。當時一個10多平米的屋子做了7個人。呵呵 效果還不錯,有效的抑制混響過長。而且頻響很均衡 5,一切一切多孔吸音材料 比如被子一類的,只要是吹氣氣流可以透過的都可以使用。比如被子,毯子一類。但是千萬註意對低頻的控制,高頻很容易吸收過量而造成低頻無法均衡大量的悶灌聲,有一些誤區比如泡沫塑膠。咱們常常見到的泡沫塑膠確實有中空的氣泡,但是這些氣泡是獨立的,空氣質點無法穿過,所以無法作為多孔吸音材料使用,僅僅能用來做高頻的共振吸音(高頻一般不用共振吸音,用普通的多孔材料可以很好的控制了)因此要認真判斷材料是否為可聯通的多孔材料。 附錄,常用多空吸音材料參數 —————————————————————————————————————— 擴散體,共振板,赫爾姆赫茲共鳴器 開始還是大家煩的不能再煩的理論基礎。 眾所周知,把耳朵靠近海螺可以聽到大海的聲音。其中的道理大家也都了解:海螺周圍任何的聲音,包括空氣在海螺外側發出的沙沙聲,都會使海螺裏面的空氣產生振動,海螺能聚攏並放大的振動頻率與它的內腔所決定的共鳴頻率(即固有頻率)相同。哪怕是極微弱的聲音也會被增強。因為海螺內的空氣振動起伏不定,所以人們能聽到波浪般的聲音。 赫爾姆霍茲共鳴器 上個世紀,德國人赫爾曼?馮?赫爾姆霍茲(Herman von Helmholtz)在海螺共鳴原理的基礎上發明了球形的玻璃共鳴器(如圖1所示):他借助多個共鳴器對一個復雜聲音(就像一件樂器發出的聲音一樣)的各種諧波進行分析。把共鳴器的小口貼在耳朵上,較大開口朝向聲源。只有與球體的共鳴頻率相同的聲音才能被放大,而球體半徑的大小是決定共鳴頻率的因素之一。在其他因素不變的情況下,半徑越大,共鳴頻率越低。樂器的共鳴箱也是基於同樣的道理,其形狀彎曲而富於變化,這都是為了更好地放大所有的樂音,也就是說樂器的共鳴箱具有很多共鳴頻率而不像共鳴器只有單一共鳴頻率。 赫爾姆霍茲正是利用他的共鳴器來分析樂器發出的聲音的頻率,即頻譜。 那麽這個東西運用於聲學中如何體現呢~(有現成的文章,還是借用星爺――傳媒大學高才李星雨同學的文章,) 赫爾姆霍茲共鳴器,也是一種低頻聲陷,不同於玻璃棉構成的聲陷,其可以吸收更低的低頻成分。其擁有可調節的空腔結構,對某一頻段的吸收非常有效。吸收頻率範圍與品質因數Q有關,赫爾姆霍茲共鳴器的空腔結構吸收頻寬公式為:f2-f1=fr/Q ,(F2-F1為吸聲頻率頻寬)fr為共鳴頻率也就是最大吸收頻率。透過添加玻璃棉或者增加幾個不同大小的開口,可以使吸收頻段變寬。赫爾姆霍茲共鳴器的種類有很多,通常的設計是使用一個大盒子,內部填充玻璃棉,前端覆蓋一連串間距不同尺寸不同的薄木板。這種設計稱為狹板共鳴器。雖然赫爾姆霍茲共鳴器可以有效吸收某一頻段,但是它的可吸收範圍有限,並且使用多個共鳴器拓寬其頻率吸收範圍會對聲場的活躍產生影響,所以使用起來必須非常小心。 擴散體 首先我說理論部份,後邊依然參照星爺的一篇文章 現代的擴散體最早源於曼弗雷德,施羅德。他找到了一種定量分析聲音擴散過程的方法,以數論為基礎。施羅德建立了聲擴散面設計方程式。人們可以根據散射板上槽的寬度和深度確定聲音的擴散頻率。而擴散的好處除了增加最大聽音範圍,還可以無需吸聲就衰減反射聲幹擾。而在錄音室可以消除拍音混響還能增加混響的活躍度改善音質。 同時擴散體往往還是一個共振板吸音體,可以擴散高頻的同時吸收低頻。 找一個大家看的懂的數據,這是一個二維聲擴散體。他將聲波散射直半球。因此衰減效率是普通QRD聲擴散體的兩倍。 最後借用星爺的文章正題闡述一下擴散體 擴散體對改善聲場以及聽感有著重要作用,二次余數擴散體由於其具有良好的擴散能力以及方便安裝的特性,如今被廣泛套用。二次余數擴散體的公式為hn = (λ0/2N)‧'Sn,其中,Sn為以n平方除以N的余數,λ0為擴散中心頻率的波長,N為擴散體格子數(必須為質數),h為格子的高度,n=0,1,2,3,4,5,6……。二次余數擴散體的擴散頻率下限大約在中心頻率下半倍頻,上限則取決於格子數,可以達到中心頻率的N-1倍。擴散體與光滑反射面相比,其可以有效的避免聲聚焦。當聲波經過光滑墻面反射後,所有的聲能都將沿同一方向反射,其反射方向固定,取決於聲源的位置。而當聲波經過擴散體表面反射後,聲能將被分散反射向不同的方向,且具有不同的相位差,如圖。 這些形成的均勻能量的不規則的反射聲會使人耳主觀產生一種空間感,同時運用在中高頻擴散時會提高聲音的「明亮」度。其反射方向大致為一個半圓,聲能平均擴散。擴散體還有另一個作用,如圖所示。 黑色圓點表示側墻反射,O為錄音師位置。聲波經過後墻反射,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。而當反射面為擴散體時,由於聲波以半圓方向擴散,則有無數條不同頻段的反射路徑匯聚在錄音師的位置,以此類推,有無數相同性質的匯聚點,這樣便無形中擴大了最佳聽音區。擴散體不只可以用來打散聲音能量,起到防止回聲和駐波的作用,同時可以改善聲音的明亮度,在早反射路徑上適當添加擴散體反射2K附近高頻可以增加明亮度,但是不能過多使用,應與吸聲材料相互配合 共振板 用膠合板、木纖板等具有一定彈性的薄板大面積的釘在龍骨上,以便使板後留有一個空氣腔。該板與空氣層組成一個共鳴吸聲結構,同時可以在與龍骨接觸端使用毛氈等彈性摩擦材料迅速消耗掉共振板共振的能量。同時也可以在空氣層中填充彈性材料或吸聲材料作為吸聲減震,增加共振板的吸聲系數。如圖所示。 共振板通用法則 增加共振板單位面積的重量可使其共振頻率降低。 增加共振板背面空氣層的厚度可使其共振頻率降低。 共振板多用於低頻吸收,其共振頻率多選於(80~300)HZ範圍,其吸聲系數α可在(0.2~0.5)。 為增加吸聲系數,可在板與龍骨交接處置一些毛氈、軟橡皮、海綿之類柔軟材料,或在空氣層中填充多孔吸聲材料。 共振板公式 演化而來的還有一種薄膜吸聲體 薄膜聲陷也叫面板聲陷是一種窄帶聲陷,其可吸收頻寬為大約一個倍頻程,它可以使用一連串一平米左右的面板聲陷去覆蓋整個低頻,而不必使用非常厚重的材料去增加吸音範圍。由於低頻成分有將近4個八度,所以可以透過不同厚度的面板聲陷的組合來吸收不同頻率的低頻,並且由於高頻成分可以被其面板反射,所以安裝多個面板聲陷亦不會使得聲能被全部吸收造成聲場過於沈寂。 當作用頻率範圍內的聲波接觸前面板時大部份能量傳導至面板帶動其振動(註意必須完全密閉),此時由於密封腔內空氣被壓縮,空腔內部絕緣吸聲材料提供反作用力,動能相互抵消而轉化為熱能。透過改變前面板的密度與厚度可以改變其吸聲頻帶。需要特別註意的是,面板聲陷必須嚴格密封,否則內外壓強相等,便破壞了其物理結構,相當於單一吸音材料的吸收。通常面板聲陷的安裝是平行於墻面的。角落的通常要安置兩個聲陷,用於分別控制兩個墻面的反射。 如果需要看影片的話,正好有一個涉及這方面的聲學影片,我給IMUSIC講堂講的。 【撥開室內聲學的迷霧】 iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(附錄:一例失敗的頂級視聽室) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMjU3MTU2.html iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(上篇:室內聲學是什麽) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMTIwMjQ4.html iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(中篇:常見聲學材料) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMTcxMzAw.html iMusic 講堂:撥開室內聲學的迷霧(下篇:聲學改善小竅門) http://v.youku.com/v_show/id_XMzYzMzU0MTI4.html