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    發燒怪咖Epos實戰教你視聽室設計與搭建

    時間:2013-06-20 10:57:00  來源:深圳市中樂影音科技有限公司  作者:EPOS

    發燒怪咖Epos實戰教你視聽室設計與搭建

    寫在前面
    這是一篇有史以來寫得最艱辛的文章,數次坐在鍵盤前都不知如何下手,,因為在這間視聽室在歷時100多天的建造過程中所經歷的事情太多了,流水帳式的都記敘下來恐怕沒多少人有耐心得看下去,太多理論性的東西擔心初階朋友看不明白,而過于平鋪直敘又惟恐引起資深人士的質疑,誠惶誠恐之間苦思良久也找不到切入點,但之前答應過網友要寫一寫聲學處理方面的過程,丑媳婦終要見家翁的,再難寫也要嘗試一下,因此內容上盡量多添加插圖來表達自己的意思,目的就是希望能做到深入淺出,吸引更多的朋友來關心、參與這方面的探討,謝謝!


    一個很偶然的機會,認識了一位從事IT行業工作的H先生,閑談中得知他也是影院愛好者,話題自然就多了起來,近期他也想在家里上一套家庭影院,聊了一通器材搭配、裝修風格等問題之后,得知他最困惑的并不是預算方面,而是居室的隔音問題,據他說平時晚上在家里用等離子收看電視節目時,即使是開到中等的音量,有時也會引起樓上樓下鄰居的投訴,問我有什么方法能改善?聲學處理工程不到現場考察而隨便給出的意見是缺乏專業精神的,所以在一個風和日麗的下午,我們來到了H先生的住所——海濱城。
    這是一所格調不俗的高尚住宅區,環境幽靜、視野開闊,在陽臺憑欄遠望,美麗的深圳灣盡收眼底。
     

    深圳灣海濱城

     

    海濱城賞海景

     

    H先生要做視聽室的房間

    H先生已經將兩間小房打通來準備做一間視聽室,合起來約十七、八平方的樣子,要知道在深圳高層海景住宅的售價非常不便宜,所以即使有這么大的獨立空間已經是十分了不起的事情。

    為了驗證隔音效果,H先生特意來了趟惠州,帶他參觀了某音視頻錄制間和我那間比較簡陋的視聽室后,H先生對帶專業風格的裝修格局分外感興趣,特別是我那間視聽室播放90dB以上音量、而樓上樓下均不受影響時,他立即決定放棄常規風格裝修方案,重新設計視聽室,一切以高品質視聽效果為先決考慮條件,預算上沒太多限制,具體方案由我們全權自由發揮。
     

    Epos的聽音室HIFI房

     

    Epos的視聽室2

     

    以為限制寬松的工作最好做,恰恰相反,越是沒要求越是等于高要求,記得幾年前某歐洲客戶委托我設計制造一款自動晾衣盒,研發成本和研發周期都沒有限制,結果這款產品足足花費了11個月的時間、前后共試驗修改了60多次才達到收貨標準。當客戶給出寬松條件時,實際上是要求你把潛力和技術水平發揮到最高!所以對這間視聽室的規劃真不敢掉以輕心了。

    重新來到了現場,仔細測量了各項物理數據,并在電腦上建立了3D實體模型。
     

    視聽室3D建模

     

    視聽室3D建模

    一間理想視聽室的標準有以下5點要求:

    1.足夠的響度(聲壓級)。在沒有噪聲干擾情況下,觀眾聽到的重放聲應既不感到費力,又不感到震耳。通常要求有85dB的平均聲壓級,考慮到音樂高潮的不失真重放,可再留有10dB余量,數字環繞聲系統更應有20-30dB動態余量。

    2.均勻的聲場分布。聲場分布均勻,可保證整個廳堂內各點聲能分布均勻,各區域內觀眾聽到的響度基本一致。通常,均勻的聲場分布應保證整個廳堂內最大聲壓級和最小壓級之間不超過6dB,最大/最小聲壓級與平均聲壓級之間最好不超過3dB。

    3.合適的混響時間;祉憰r間是影響影院音質的一個重要參數,混響時間控制合適就能提高語言清晰度和音色豐滿度,有助聲像定位,同時增加響度和聲擴散。對于視聽室所要求的最佳混響時間,可按其實際容積用公式T=KV/{S[-2。3lg(1-a)]+4MV}求得。

    4.頻率響應和有效頻率范圍。頻率響應是指在饋給揚聲器電壓(一般為1/10額定噪聲功率電壓)不變情況下,揚聲器在參考軸上距參考點為一定距離時輸出聲壓隨頻率變化特性,它反映了揚聲器對不同頻率聲波的幅射能力。頻率響應通常用揚聲器輸出聲壓級隨頻率變化曲線表示,稱為頻率響應曲線。

    5.信噪比應滿足要求。室內環境噪聲對正常聽覺會產生干擾和掩蔽作用,影院內噪聲應低于42dB。

    有了指導方針,我們就可以找出現場的聲學缺陷,再針對性地采取措施加以克服
    視聽室升學測試

    第一點.足夠的響度。

    我們可以在選擇器材時加以考慮,這是后話,暫時按下不表。

    第二點.控制聲場的均勻分布,消除低頻駐波

    用電腦3D實體模型進行建聲分析時,我們發現各個頻段內的聲級很不均勻,特別是125Hz以下的低頻,在墻角的聲聚焦比較嚴重,這就是人們所常說的駐波了。
    3D實體模型建筑聲學分析


    駐波產生的原因是聲音在兩面墻(主軸)或者四面(切線)及六面(橢球)墻之間來回反射,自己和自己的反射波碰在一起,而產生增強或減弱的效果,最后的波動變成在原地振動、不會移動的波,所以叫做駐波。
    視聽室駐波產生原因模擬


    一個密閉空間有三組相對的墻面,所以會有三組不同的駐波產生。即使一對無響室中頻率響應量起來±0dB的超級喇叭,放到普通空間里面,頻譜分析儀看起來低頻段仍然是高高低低,主要原因也就在這里。駐波的害處很多朋友都知道,這里就不再重復,消除中低頻駐波的辦法不外乎有兩種:擴散和吸收。

    大型演奏廳多采用弧面擴散的方法,但在空間比較小的家庭視聽室就不太可能了,特別是對付波長較長的低頻駐波,這么大的弧面是容不下的。
    大型演奏廳弧面擴散

    視聽室弧面擴散原理

    吸音尖劈的效果很好,但體積龐大,造價昂貴,多用于大型錄音室和科研部門的無響室,但對付63Hz以下頻率的吸音尖劈長度竟達到1米以上,在家居環境里,這個龐然大物顯然是不能用的。
    視聽室吸音尖劈


    在專業錄音室、小型演奏廳里,他們對付駐波另有一套方法,也就是量身建造的低頻空箱(Bass Trap,俗稱低頻陷阱)。這種空箱的制造有一套公式可以計算,材料以MDF板為主,里面再塞進玻璃纖維棉。它的主要作用是吸收某一特定范圍頻率,當聲波進入空箱后會因能量轉換作用被衰減、吸收。需要計算的理由則是每個空間的條件都不同,需要衰減的頻率與能量多寡也不一樣,所以低頻陷阱無法大量生產。錄音室的控制間里頂多不過20平方大小,卻能完整而平直的聽到20Hz極低頻,主要秘訣就在這里。
     

    視聽室低頻陷阱處理

     

    錄音室低頻陷阱處理


    因此,我決定在這間視聽室的四個墻角按電腦分析的結果安裝上4個針對不同頻率、不同吸收量的低頻陷阱。
     

    視聽室聲學設計之低頻陷阱

     

    視聽室聲學設計之低頻陷阱


    國外生產商的產品資料介紹以及DIY一族制作Bass Trap的過程。
     

    國外生產商的低頻陷阱資料

     

    國外視聽室的低頻陷阱資料

     

    國外發燒友diy低頻陷阱

     

    第三點.混響時間的控制

    混響時間就是我們俗稱的殘響,通常定義反射時間為聲音減少到60dB所需要的時間(Reverberation Time),縮寫為RT60。

    混響時間太長就會產生像山洞里說話的回聲,使音質模糊不清晰,混響時間太短則聲音枯燥發干;聽感上不舒適;200立方米以下的家庭影院,0。3秒(300ms)左右的混響時間是比較理想的。

    現在這個未經處理的視聽室里,無論用RT60公式模擬還是用分析儀器實測,混響時間都大于1秒,這是不符合使用標準的。
     

    RT60公式計算視聽室混響時間

     

    視聽室實際測量混響時間


    究其原因,這個房間6個面都是由混凝土、磚墻、大塊的玻璃等反射系數強烈的材質構成,要改善就得大量敷設吸聲和擴散材料,幾經周折,后來幸得軍內某科研生產部門在技術上的大力支持,他們提供了國內領先水平的聲學建材以及大量的技術參數,幾經分析和測試之后,最后決定用這種穿孔率為12%的13/3M型吸聲板來敷設4墻。
     

    視聽室敷設吸聲和擴散材料改善吸音

     

    視聽室混響時間測試
     

    這種吸音板是引進德國技術、基體材質采用進口超高密度板制成的,價格與過內其他同類產品相比,售價較為昂貴,但在質量第一的前提下就毫不猶豫地采用它了。
    德國技術材質國外引進的視聽室吸音板

    裝修師傅們正在安裝吸聲材料和敷設13/3M型吸音板,用他們的話來形容:一邊安裝一邊發現自己的說話聲音在變化,變得越來越清晰、越來越不費勁了
    視聽室安裝吸聲材料與敷設吸音板


    第四點.頻率響應和有效頻率范圍的處理對策。

    由于揚聲器采用的是JBL S2500、4410A等優質產品,所以電聲器件的頻率響應還是是比較平直的,影響頻率平直響應的主要因素來自室內聲學環境,現場實時頻率分析也顯示出頻率響應特性峰谷比較嚴重。
    視聽室現場實時聲音頻率分析


    圖中31Hz、63Hz、250Hz幾個峰通過幾個特制的低頻陷阱可以吸收抑制,但谷底部分特別是從6。3KHz就開始滑落的高頻就需要通過反射體來增強了,反射體利用特殊的幾何型狀,將直線傳播的聲音改變路徑,從而均勻地擴散到整個空間里,只要留心觀察,音樂廳、高級電影院都能發現它們的存在。
    經過計算和用電腦模擬效果之后,決定天花板采用藻井式格柵加金字塔式擴散塊。

    視聽室天花板采用藻井式格柵加金字塔式擴散塊的聲學設計

     

    視聽室天花板藻井式格柵

     

    視聽室天花板效果圖

    其中金字塔式擴散塊也是給出數據后委托軍內某科研生產部門設計制造,對特定頻段吸收,其他頻段連續擴散,為帶通式設計。
     

    視聽室天花板施工裝修

     

    視聽室天花板金字塔式擴散塊

    至于兩側墻的第一反射點就采用QRD擴散板,由于右方第一反射點恰好是窗口位置,為了兼顧采光,所以就將右方QRD擴散板設計成為活動式,平時打開增加自然照明,使用時關上,也避免了窗口大塊玻璃的強烈反射。
     

    視聽室側墻聲學設計

     

    視聽室側墻裝修效果圖


    如果一個人在具有平坦側墻的矩型大廳中聽音樂,他聽到的聲音將是脆的,硬的或刺耳的,這種現象稱為頻率染色效應。QRD的反射體是一種不規則平面設計,目的是在反射中產生擴散,它產生的早期聲音非常豐富而圓潤,混響聲似乎是從許多方向-從側向,從頭頂以及前方到達聽眾的,可顯著地改善廳堂的音質條件。QRD擴散板是由一系列裂變深度的平行“藻井”組成,當聲波135度入射到水平放置的擴散板時,它就能在30度 ~150度之間以相等的強度將聲音反射出去。
    視聽室側墻采用QRD擴散板聲學設計


    兩側墻的第一反射點采用QRD擴散板加上天花板的金字塔式擴散塊之后,主觀聽感變得豐潤自然,堂音細節也很豐富,就好像房間增加了高度與縱深,對樂器結像的重現大有幫助。某些樂隊在演奏現場也安裝了QRD擴散板和低頻陷阱來改善聲音品質。
     

    這個門口上方的中央空調風機盒原是由薄夾板做的,大聲壓時會引起共振雜音,將它拆掉,用厚夾板加13/3M型吸音板做了一個堅實的近弧型多面反射體,既消除了共振雜音,又希望它能散射改變56Hz的空間分布路徑,糾正頻響偏差。
     

    視聽室通風口消音處理

     

    視聽室中央空調口消音處理

     

    視聽室通風口處理效果圖

    在風口里安裝了光觸媒殺菌燈管,保證了密閉的視聽室里的空氣質量。
    視聽室通風口安裝光觸媒殺菌燈管


    5。改善室內的信噪比

    室內環境噪聲對正常聽覺會產生干擾和掩蔽作用,所謂的動態范圍,不單純指高聲壓能達到多少分貝級,室內環境的安靜性提高后,能讓音頻系統重播出更細微的弱音部分,動態范圍也就擴展了。要達到安靜的室內環境就必須采取有效的隔音措施,除雙層天花、4墻敷設13/3M型吸聲板外,地表上安裝由葡萄牙 AMORIM國際集團所生產的軟木地板也起到了很大的隔音作用,軟木是華櫟木的保護層,即樹皮,在100多年前,歐洲的一些發達國家就已經開始制造和使用軟木裝飾材料了。
    視聽室地板采用葡萄牙生產的軟木地板


    由于軟木其獨特的蜂窩狀木質結構,內存大量的空氣,具有極好的彈性和耐磨性,其耐磨性是硬木地板的200倍。顯微鏡下,軟木地板表面是由無數個被切開的木栓細胞形成的小吸盤,減小了腳步與地板的相對移動,增大了摩擦系數,減少了摩擦,達到了防滑的目的,即使地板上有水或油,也不致于使人滑倒。摩擦系數為0。4,達到6級的優秀標準(最高為7級)。1932年,僅有1厘米厚的簡易的軟木地板被用在北京首都圖書館,使用了70多年僅磨損掉0。5mm!由于軟木良好的聲阻尼特性,使軟木地板成為優異的減音、降噪鋪地材料,特別適宜于鋪裝在錄音棚,會議室,圖書館、閱覽室、老年人居所、電教室和高層建筑中。蜂窩狀的細胞結構成就了軟木地板“天然吸音器”這個美名。
    視聽室軟木地板吸音效果優良


    作為唯一的聲音泄露口----門的處理上也頗費了一番工夫,由于市面上所售的成品套門不合乎使用要求,只能用原實木在現場制作,門背加封上吸聲板后,總重量竟接近200KG!所以門鉸、門鎖都要采用堅固可靠的進口產品。
    視聽室隔音門


    完工之后,即使是車水馬龍的中午時分,只要關上視聽室的門,便感到有如置身于山村深夜般的寂靜,連自己輕輕的呼吸聲都清晰可聞,聲壓計實測的背景噪聲數據分別是31。9dB(A計權) 、41。1dB(C計權),完全符合關于”SR型立體聲影院內噪聲應低于38dB(A計權),數字立體聲影院內噪聲低于35dB(A計權)”的標準要求。
     

    視聽室裝修完畢背景噪聲數測試

     

    視聽室裝修完畢背景噪聲數測試

     


    隔音的功能是雙向作用的,在視聽室內播放100 dB以上的連續性粉紅噪聲,僅一門之隔,聲壓就下降到80 dB左右,拉開2米的距離后就下降得更多了。
     

    視聽室隔音效果測試

     

    視聽室隔音效果測試

     

    視聽室隔音效果測試

     


    音箱、低音炮的花崗巖墊板底部再加上這種橡膠阻尼墊,減震墊下面還有軟木地板,有效地避免了發聲元器件與建筑結構的剛性耦合,H先生從今以后就可以在深夜肆無忌憚地開著12吋大炮來看大片了。
    音箱、低音炮橡膠阻尼墊


    建造過程甘苦談

    雖然以前也參加過不少專業聲學場所的建造,但那時是以大鍋飯形式來做事的,一個蘿卜一個坑,設計、規劃、出圖、采購、施工、安裝調試都有專人負責,只要把指派的工作完成就可以吹著口哨下班了。但是這項工程一切還得靠自己。
    每天清晨乘坐大巴到羅湖,繼續乘地鐵到終點站,再搭轉的士到工地,一來一回每天的交通費用都要百多元以上,加上同伴的開支就更多了。
    視聽室建造甘苦過程


    晚上九點左右回到家后還得繪圖、計算,還得安排明天的工作進度,由于QRD擴散板、低頻陷阱等構件是特別訂做的,廠家生產時還要長途跋涉到現場監工,即使是這樣還是有百密一疏的時候,例如第一次訂做的QRD擴散板將藻井方向做錯了,而廠家又堅持不肯退貨時,只得忍痛犧牲千多元的訂金另找其他廠家重做。又例如打算安裝在墻角的低頻陷阱, 廠家竟可以將圖紙上的扇型截面理解成相反的截面,哭笑不得之余還得推倒重來。
    扇形QRD擴散板定制


    做慣常規家裝工程的裝修師傅也不太理解視聽室工程的特殊要求,為什么喇叭線要分方向走? 為什么要用這么粗的電源線? 為什么電源插座要環狀布線? 為什么電源插座要規定左零右火? 為什么……這一切還得耐心解釋,言傳身教?目呐雠鲋, 工程還算進行得比較順利,當安裝好這4個低頻陷阱后,視聽室的雛形就漸漸顯露出來了。
     

    視聽室布線、視聽室裝修、視聽室

     

     


    后期的細致工作就不能依賴裝修師傅了,利用水平尺,可以將環繞箱安裝得很端正。


    空調蓋是薄板構件, 大聲壓時可能會發生共振而引起雜音,灌上玻璃膠,再粘上橡膠阻尼墊,確保萬無一失。

     


    這個空調出風口裝修師傅給裝反了,以后主人家拆卸清洗濾網時會很麻煩,雖然這不屬于自己的責任范圍內,但與人方便,自己方便,花點時間將它們重新排列好也費不了很多工夫,總之把自己所能考慮到的細節都盡量做到最好吧。


    再一次檢查電源插座的相位。


    視聽室后部的照明燈具均采用合金壓鑄工程燈,一是堅固厚實的合金外殼不會因共振而引起雜音,二是單方向照明可避免光線直射到屏幕上影響畫面效果,將來在看電影時邊找碟和邊看包裝上的劇情介紹也很方便。

     


     

    這是管線和燈具的電氣布置示意圖。

    器材一件件買回來了,擺放好之后倒也像是那么一回事。


    菊池100吋16:9高清淺灰EF硬幕的黑位細節表現出色.

     


    4個環繞均是JBL S36II,投影機訂了奧圖碼H79,但調試時先用H77來代替。

    碟機是PIONEER DV-S 969,影院放大器是SONY-DA9000ES。


    用i.LINK接駁,DA9000ES很快就鎖定了信號,并在屏幕上顯示出信號源的型號來。

     


    開聲前再進行一次頻率分析,室內頻率曲線比裝修前平直了許多。

    通過加減低頻陷阱的吸收量、調整喇叭的擺位等手段,最后利用DA9000ES的參量EQ進行微調,。頻率曲線就更加理想了,我們可以看到, 630Hz以上的頻率非常平緩的向下滑落,這是一種久聽不倦的室內頻響特性。

     


    這張曲線圖更加直觀地印證了我們的工作成效。

    室內混響時間也比較接近理想值。


    距離設定、各聲道電平設定等過程相信大家也很熟悉,這里就不再介紹了。能進行環繞喇叭位置的高低設定是SONY  ES系列影院放大器的特色。

     


    播了兩張SACD,這套系統所表現出來的聲音品質是自然、清晰,強烈的空間感給人的印象非常深刻。
    用《角斗士》和《U571》來爆機,巨大的聲壓之下整個聲場仍保持不變形,同時各發聲點在空中運動的軌跡也頗具說服力,值得一提的是售價不算昂貴的Velodyne CHT-12R低音炮在這個17平方的小空間內居然能發出結實純潔的清脆低頻,深水炸彈最猛烈爆炸時,聲壓計所錄得的最高聲壓是120 dB,而這套系統仍然未產生出任何可聞性的失真。

    主人家拍著胸口連呼過癮之極,而我們卻豎起雙耳擔心著樓上樓下芳鄰的深夜突然拜訪,過了良久仍沒有任何事情發生,終于可以長長的吁出了一口濁氣。


    新的一天又到了,燦爛的朝霞總會給人帶來無限的希望。
    END

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