音响空间常识100问 之二.docx

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音响空间常识100问之二

音响空间常识100问之二

21问：

什么是「聆听空间的黄金比例」呢？

答：

所谓「黄金」比例，简单的说就是不会产生长宽高共振频率重迭的长宽高尺寸。

虽然聆听空间还是保持矩形，但因为长宽高的共振频率都没有相互重迭，因此单一共振频率的量感并不会让耳朵觉得有压力，音乐听起来也不会觉得中低频、低频轰轰然。

22问：

到底要如何找出聆听空间的长宽高黄金比例呢？

答：

原则很简单，就是不要让长宽高相互可以除尽。

例如上述例子的3公尺（高）、6公尺（宽）、9公尺（长）空间我们可以改为3公尺（高）、5公尺（宽）、8公尺（长），这样的房间就不会产生相互重迭的共振频率了。

让我们实际来算算看：

   长度的最低共振频率：

343公尺除以（8公尺X2）＝21Hz

   长度的倍频共振频率：

21Hz、42Hz、63Hz、84Hz、105Hz、126Hz、147Hz。

   宽度的最低共振频率：

343公尺除以（5公尺X2）＝34Hz

   宽度的倍频共振频率：

34Hz、68Hz、102Hz、136Hz、170Hz。

   高度的最低共振频率：

343公尺除以（3公尺X2）＝57Hz

   高度的倍频共振频率：

57Hz、114Hz、171Hz、228Hz。

   请观察以上所有的共振频率中，完全没有相互重迭之处，因此3公尺、5公尺、8公尺的比例1:

1.67:

2.67也就是所谓的「黄金比例」了。

23问：

一个聆听空间中只有一个黄金比例的长宽高尺寸吗？

答：

不！

一个房间内依照空间的不同大小，可以找出几个不同长宽高的黄金比例，我们只需要把高度当成1，其他宽度与长度都不要跟高度尺寸相互除尽就可以了。

当您要布置一间理想的聆听空间时，只要依照现有空间的长宽高比例稍做修正，就可以获得聆听空间的黄金比例了。

例如1:

1.14:

1.39；1:

1.28:

1.54；1:

1.60:

2.33等都是不错的黄金比例。

其中1是房间高度，第二个数字是房间宽度，第三个数字是房间长度。

24问：

一旦聆听空间按照黄金比例去打造，就可以获得好声了吗？

答：

不！

以黄金比例来打造聆听空间，只是获得好声的方法之一，即使没有以黄金比例来打造空间，透过不同的改善方式，一样可以获得好声。

因为聆听空间要解决的不是仅有长宽高比例而已。

适当的声波扩散与吸收，以及找到最佳的喇叭摆位、聆听位置，还有器材、线材的搭配、调声都是好声要素。

25问：

适当的声波扩散与吸收是什么意思？

答：

一般聆听空间中，由于都是二二相对平行墙面，因此会产生各频段的驻波，这些驻波必须要以适当的方式打散，让声波平均，频率响应曲线才会均匀，耳朵不会有压力，音质才能更好。

想要达到打散驻波的目的，扩散（Diffusion）是最好用的方法。

   在聆听空间中，会随着空间大小而存在着不同长度的残响（Reverberation）。

太长的残响会导致声音相互干扰不清晰甚至噪耳，太短的残响会导致声音听起来过于干燥沈闷，所以在聆听空间墙面做适当的吸音（Absorption）处理是必须的。

除了扩散与吸收之外，墙面或室内的物体还会造成声波的反射（Reflection），驻波也是声波反射的一种。

26问：

到底残响（Reverberation）时间是怎么定义的？

答：

所谓残响时间（ReverberationTime）通常又称为RT60，R是Reverberation，T是Time，60则是一个猝发音从发出开始最高的能量衰减到60dB（百万分之一）所需要的时间。

残响时间可以用来评估公共场所、球场、音乐厅、聆听空间等的声音清晰与否。

一般音乐厅的残响时间大多定在约残响2秒，此时是指500Hz或1,000Hz的中心频率残响时间。

频域越往低走，理想的残响时间应该适当增长；频域越往高走，理想的残响时间应该适当缩短。

如此一来不仅可以获得清晰的声音，也可以让声音听起来厚实温暖。

如果是歌剧院，由于对于对白、歌词的清晰度要求更高，因此歌剧院的残响时间要求低于音乐厅，一般而言500Hz或1,000Hz的中心频率残响时间约为1.5秒左右。

27问：

一般家里聆听空间的残响时间要多长才适合呢？

答：

音乐厅的残响时间约为2秒，歌剧院的残响时间约为1.5秒，那么一般聆听空间呢？

视聆听空间大小而有不同的残响时间，就以我家开放式大空间来说好了，面积大约40坪，实测的残响时间1,000Hz时大约0.6秒，到了132Hz时就超过1秒，而在8,485kHz处大约0.5秒。

在这样的聆听空间下听起来讲话的声音轻松自然，不会吃力，也听不到任何回声。

   如果是在10坪、20坪的聆听空间，1,000Hz中心频率的残响时间一般应该在0.5秒左右，残响时间太短表示吸音过度，声音听起来可能会太干不够丰润。

如果是更小的空间呢？

例如5坪、六坪的小空间？

我认为0.5秒应该也是适当的残响时间。

无论是大空间或小空间，聆听空间内如果讲话声音听起来有如双手围在嘴巴所发出的声音（闽南话说瓮声，也就是带着不清晰的鼻音），那就代表中频段声音浑浊；如果拍手可以听到清楚的铃振声（Ringing），那就代表高频段反射过强。

如果讲话可以听到回音，那就更不妙了，聆听空间内绝对不允许可以听到回音。

28问：

残响时间除了用仪器测试之外，可以用公式计算吗？

答：

可以，有一个公式名为Sabine'sEquation沙宾公式，只要知道空间的容积、吸音面积、吸音系数，就可以计算出空间的残响时间。

不过现在不必这么麻烦，只要有麦克风、相关软件与计算机，就可以很轻易的测出各频率的残响时间，而这些设备在一万台币左右就可搞定，所以没有人再去背沙宾公式了。

29问：

残响与回声（Echo）有什么不同？

答：

残响与回声本质上是一样的，都是原音发出后声波在聆听空间内不断反射，而留下的「残留声音」，只是时间的长短不同。

通常我们在音响上使用残响这个名词，指的是我们只听到一个声音，这个声音包括原音与微弱的残留音，这些残留音其实就是反射音，不过因为时间差与原音很接近，所以耳朵不会察觉是第二个声音。

而如果我们说回声，那是指除了听到原本的原音之外，还可以听到第二个声音，那个声音是声波反射回来的声音，因为时间差与原音很大，大到能够让耳朵分辨出来，所以我们称为回声。

30问：

到底什么是声波扩散器？

答：

声波的扩散是利用扩散器（Diffusor、Diffuser）来让声波均匀扩散，其中最有名的就是ManfredSchroeder博士在1970年代所发展出来的二次余数扩散器QuadraticResidueDiffuser（QRD），这是一种利用简单算数就可算出的公式，制造出规则性的凹凸表面，让声波能够做宽幅的扩散。

如果您想自己动手制作二次余数扩散器，网络时代不必背公式了，您只要上网搜寻QRD，就可以了解如何计算，计算机也会自动帮您计算出来。

    最早的二次余数扩散器是一维（1D）平面的，后来发展到二维（2D）立体造型。

二次余数扩散器可以采用多种材料制造，有薄板制造的，有木块制造的，有保利龙材料制造的。

要注意的是，木造的二次余数扩散器由于重量相当重，会引起一定程度的中频、低频吸收作用，稍一不慎可能会造成聆听空间中频段与低频段的凹陷。

而保利龙材料制成的扩散器由于重量轻，对中频段与低频段不会产生吸收作用，也不会对高频段产生太大吸收作用，是最无「副作用」的二次余数扩散器。

不过，保利龙材料因为软质，通常只适用在2D二维扩散器，1D一维扩散器并不适用。

   二次余数扩散器踏步（Well，也就是一格一格处）的宽度决定了可发生扩散作用频域的高端截止频率，踏步的净宽度就是高端截止频域波长的二分之一。

例如踏步的净宽度如果是10公分，那么高端截止频域就是1,715Hz（343公尺除以（10公分X2））。

利用这个公式，您很容易就可看出某个二次余数扩散器最高可以扩散到那个频率。

31问：

二次余数扩散器有什么好处？

答：

二次余数扩散器最大的好处就是声波扩散的频域很宽，往下可以延伸中心频率的半个八度，往上最多可以延伸到中心频率的（N-1）倍（N是踏步数）。

假设二次余数扩散器的中心频率是200Hz，那么往下可以延伸到150Hz，如果这个二次余数扩散器是7个踏步，往上就可以延伸到1,200Hz。

您看，制作一个7个踏步、中心频率200Hz的二次余数扩散器，其扩散声波的频域为150Hz-1,200Hz，这是多么好用的声波扩散器啊！

32问：

聆听空间使用二次余数扩散器时，聆听位置要距离扩散器多远？

答：

 一般而言，聆听位置要距离二次余数扩散器最低有效频率波长（也就是最长波长）的三倍。

例如您所用的二次余数扩散器最低有效频率是300Hz，300Hz的波长大约1.1公尺，此时聆听位置至少要距离二次余数扩散器3.3公尺，如此一来才不会听到如梳形滤波（CombFiltering）一般不均匀的疏密声波。

33问：

声波的「扩散」与「反射」有什么不同？

答：

反射只能让「单一频率」或「某频域以上」朝「一个方向」改变声波行进的方向，而扩散却能够让「很大的频域」内声波朝「很多不同方向」改变行进方向，达到声波均匀扩散的目的。

34问：

这么说来，在聆听空间中做斜面、三角型、圆弧形等造型，其对于声音处理的效果都没有二次余数扩散器那么好？

答：

没错！

无论是斜面、三角型、圆弧，其扩散声波的「频域」都没有二次余数扩散器来得宽广，来得均匀。

所以，如果想要让声波能够均匀扩散，最好的处理方式就是装置二次余数扩散器。

35问：

为何斜面、三角型、圆弧等造型对声波的扩散效果无法跟二次余数扩散器相比呢？

答：

这是因为声波行进的一个特性所限制。

那就是：

想要改变（扩散）一个特定频率声波行进的方向，必须要有大于该特定频率波长的斜面、三角型、圆弧才能产生效果。

例如，如果想改变（扩散）1,000Hz的行进方向，这个斜面、三角型或圆弧的宽度都必须要大于0.343公尺。

换句话说，如果在聆听空间中做一个34公分的斜面、三角型或圆弧，此时，1,000Hz以上频域的声波都能够被改变行进方向，1,000Hz以下则否。

表面上看1,000Hz以上的频域都能改变行进方向，问题是这些声波都是朝「同一方向」行进，而非如二次余数扩散器般，朝非常多不同的方向行进。

36问：

34公分的斜面、三角型、圆弧可以改变1,000Hz以上声波的行进方向，那么1,000Hz以下的频域呢？

答：

34公分的斜面、三角型、圆弧对于1,000Hz以下的频域丝毫不起任何改变行进方向的作用，1,000Hz以下的频域对这些斜面、三角型、圆弧「视若无睹」。

37问：

这么说来，假如聆听空间在100Hz处有低频峰值突起，如果想要扩散100Hz的声波，就要利用面积很大的斜面、三角型或圆弧？

答：

没错！

100Hz的波长是3.43公尺，至少必须要有这么大的斜面、三角型或圆弧，才有可能让100Hz的声波改变行进方向，降低低频峰值的能量。

38问：

如果利用二次余数扩散器来扩散100Hz以下的中低频与低频，会不会比斜面、三角型、圆弧更好？

答：

理论上用二次余数扩散器来处理会比较好，不过实际上也有限制，因为100Hz以下的频域波长很长，依照二次余数扩散器的公式来计算，势必会制造出体积很大的二次余数扩散器，这么巨大的二次余数扩散器对于一般聆听空间而言是不实际的。

通常二次余数扩散器都用来扩散中频以上的频域，很少处理中低频（160Hz）以下的频域，因为处理中频以上的二次余数扩散器体积不会太大，适合一般聆听空间或录音室使用。

39问：

既然中低频以下的频域不适合用二次余数扩散器来处理，那么应该怎么做呢？

答：

理论上适当的方式是吸收（Absorption）。

依照能量不变定律，能量不会凭空消失，而是转化成另外一种型态。

要吸收声波有三种方式，一种是利用振动的方式，把声能转变为机械能；另一种是利用摩擦，把声能转换成热能。

第三种是利用共鸣，也就是依照HelmholtzResonator的原理，制造一个共鸣腔，把某一凸起的频域利用空气共鸣的方式来吸收声波能量。

40问：

什么是声能转变为机械能（振动）呢？

答：

聆听空间内的物品、墙面、柜子、木板、木作等与声波接触时，会引起某个特定频率的共振，当物体在共振时，就是把声能转化为机械能消耗掉，这就是利用共振来吸收特定频率。

通常中低频以下的频域可以借着这种方式来吸收过多的中低频、低频峰值。