房间声学设计实例和讲解
第二张的图片中是高频部分声能在室内形成的 稳定声场。图中显示声场起伏较小。高频部分声 波的波长较短,能再在房间内形成多次反射。
降低室内噪声和振动干扰
家庭影院中的声环境问题
家庭影院的空间特点(一): 由于小空间内房间尺寸较小,与声波波长能发
生一定的比例关系,尤其是在低频部分200Hz甚 至是更低的频段左右。因此小房间固有的共振模 式会引起某部分频段声音能量衰减不同于正常的 衰减过程,或者共振频率集中于某一频段,造成 声染色现象,造成室内听音效果变差。
音响系统的重放频率的下限可以达到20Hz,成熟 的室内音质控制技术是125Hz,因此在家庭影院 这样的小空间内,如何处理低频部分的声场分布 和混响问题是解决室内音质的首要问题。解决途 径主要有室内体型、比例、吸声和扩散材料布置。 其中,混响时间可以进行计算,其他指标只能定 性考虑,根据工程经验进行解决。
在一个6mX7mX8m 的房间内,房间共 振频率随频率的分 布情况。从右图可 知,房间容积越大, 频率越高,共振频 率的峰值越接近, 声场分布越趋于均 匀。
房间的最小容积与房间需要重放频率下限存 在如下关系:
Vmin 4max
其中:V是房间最小容积m3,λ是下限频率对 应的波长m。
规则的体型容易在室内造成声学缺陷。尤其是 空间的长宽高比例是整数比的情况下。因此可在 空间体型设计之处,确定室内空间大小时调整长 宽高的比例。理想的长宽高比例应该是无理数的 比,这样可以避免简正波发生简并。
(在家庭影院中主要以电声为主)
最佳的混响时间
室内声场建立和衰减过程
不同混响时间计算公式的区别
赛宾公式:适用于房间内吸声能力较弱的空间,例 如音乐厅等长混响的房间。(可用于简单条件下 的估算)
艾润公式:适用与房间内吸声能力较强的房间,例 如录音室等短混响的房间。
赛宾—努特生公式:在赛宾公式的基础上增加了针 对高频部分的空气吸收。适用与房间较大,且吸 声能力较弱的房间。
家庭影院特点(二):
家庭影院一般位于家庭或者写字楼内,因此家 庭影院与周围空间的相互干扰问题需要妥善的解 决。同时要求满足家庭影院内背景噪声的要求。
小空间内的声学指标
根据小空间使用要求不同,其声学指标也不尽 相同。例如录音室,其声学指标要求背景噪声满 足NR-20曲线要求,混响时间一般要求小于0.5S, 个别用途的录音室混响时间要求小于0.3S;家庭 影院、试听室等一般要求背景满足NR20曲线要求 即可,混响时间一般控制在0.3~0.4S即可。
普通小空间内的空间尺寸较小,与低频部分波长相近 或者与低频部分波长的 呈简单的倍数关系,房间产 生共振现象。
f
λc =
nc 2L
轴向共振c fnx,ny 2 nx Lx2
ny Ly
2
切向共振
f nx , ny , nz
c 2
nx Lx
2
ny Ly
2
nz Lz
2
斜向共振
房间声学设计实例和讲解
家庭影院对声环境的要求
音质良好房间的要求和对策
要求
对策
足够的响度
最佳的混响时 间
声能均匀分布
不出现回声
降低室内噪声 和振动干扰
正确选择体型,必要时安装扩声系统 按照用途选择合适的混响时间和它的频
率特性 让室内声场充分扩散 正确的选择体型,并进行吸声扩散处理
采取隔声和减振措施
房间的响度问题
通过实验发现,当反射声的延时不超过100ms,反 射声是从侧面反射向观众,且各个反射声毫不相 干的情况下,主要保证能存在几个反射声,也能 塑造良好的空间感。
高1 1 1 1 1 1 宽 1.14 1.28 1.60 1.40 1.30 1.50 长 1.39 1.54 2.33 1.90 1.90 2.10
当房间内原有的尺寸及实际中可调的尺寸不能 满足理想的比例要求时,可以通过调整室内墙面 和天花的形状使简正波均匀分布。或者通过增加 房间的共振阻尼来减弱房间的共振效应。
艾润—努特生公式:在艾润公式的基础上增加了针 对高频部分的空气吸收。适用于房间较大,且吸 声能力较强的房间。
室内声能均匀分布 不出现回声
前面所示的两个图片是典型的室内声场分布的形象 化表示。
第一张图片中显示的低频部分在室内形成的稳定 声场。从图中可以看出室内声场的起伏较大。造 成这个现象的主要原因是低频部分声波波长较大, 与房间室内的几何尺寸能够形成简单的倍数关系, 因此不能再室内形成稳定的混响声场,加之平行 墙面造成的驻波现象存在。
对于较低频率的共振引起的室内声场分布不均匀 的问题,调整室内空间效果并不明显,建议通过 电声系统对其进行弥补。
家庭影院的声学设计—室内反射声
小房间内的反射声分布是为观看者提供空间感 得重要来源。 在混响时间过短的房间内,反射声不足,人们 听到的只是音响发出来的声音信息,会感觉声音 苍白无力,没有空间感。即使依靠扬声器重放加 有混响效果的声音,声像会更加立体,但是不可 能重塑空间感。
家庭影院声学设计—房间体型
当房间内存在声源发声时,激发信号会引起房间 的共振。在激发频率范围和相邻频率内形成简正 波。房间内声压等于所有简正波声压之和。当简 正波的密度足够大时,听觉上就会感觉到声压分 布均匀。
室内的容积和几何尺寸决定了室内简正波的数 量和密度。房间内简正波的数量和房间的容积 和频率的三次方成正比,简正波的密度与房间 容积和频率的平方成正比。
小空间内避免出现的声学问题
所有的小空间内都要求消除驻波、振颤回声、简 正等声学缺陷。
小空间内需要达到的声学效果
对于用于视听视听使用的小空间,室内直观的听 音效果包括:清晰的对白、准确的声音定位、空 间感十足的环绕声场、平滑的声像移动、均衡的 音色、宽广的动态范围、每个座位都有好的效果。
小空间内存在的声学问题
当声波接触到界面后被反射回来,墙面的吸收系数太小, 经吸收衰减的反射波能量较大,仍然能够与入射波发声干
涉现象。产生驻波或梳状滤波现象。
在视听空间内过强的一次反射声会误导观众对声 像定位的判断,影响室内立体声场的分布。当一 侧的音箱发出的直达声经过另一侧的墙面反射后 达到另一侧的人耳时会略晚于另一侧音箱的直达 声到达人耳,且存在一个极小的时间间隙。当反 射声强度足够大或方向性足够强的情况下,会扰 乱大脑对声音来源的判断,造成声像定位偏移。