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專業音響工程中聲場設

發布日期:2016-07-27 作者: 點擊:


舉一個相似的例子:大家都知道音箱中喇叭單元和箱體的關系,很多人將國外有名的原廠喇叭單元包括分頻器習回來,可是卻無論如何也做不出來一只好聽的音箱,主要原因就是箱體的聲學結構問題沒有解決好,專業音響工程中聲場的設計就好比制作音箱時設計箱體那樣重要,一個好的聲場的設計就好比制作音箱時設計箱體那樣重要,一個好的聲場會將音響設備的優點充分發揮出來,讓人聽起來非常舒服,而一個不合理的聲場不僅不會給人以美妙的音響感受,還會使設備的表現水平降低,當然,由于受建筑裝飾水平以及用戶對音響工程了解程度的限制,許多工程很晚才與音響施工單位聯系,以至于聲場的設計無法完整進行,而聲場設計又必須依靠建筑裝飾來實現,所以導致大量的音響工程是在缺乏聲場設計是必不可少的,也只有音響設計施工單位充分認識到聲場設計的重要性,才可能讓用戶認識到它的重要性。 

一個基本的聲場設計包括隔聲的處理,現場噪音的降低,建筑結構的要求,聲均勻度的實現聲顫動,聚焦,反饋等問題的避免,室內計算等等,下面分類予以分析。

(1)隔聲的處理 

為了創造一個安靜的聲場,避免對周圍環境中的單位和居民造成影響,在聲場設計的開始,首先應該考慮隔聲的處理,以便為聲場提供一個好的先天條件,隔聲的處理涉及到建筑與外界的隔聲、建筑內各房間的隔聲;隔聲的部位包括:隔墻的隔聲、門窗的隔聲、頂部相通房間的天花頂隔聲等。 

對于與外界的隔聲,一般的建筑結構都能達到基本的隔聲要求,但如果建筑設計時完全沒有考慮音響工程的需要時,就要進行隔聲情況的調查了,必要時應該向建筑設計單位進行咨詢,向公安機關了解當地的噪音限制情況等。通常不要將樓層的高處用作音響工程對于房間之間的隔聲,如果由于墻壁太薄,就會給工程帶來一定的難度,這時機以與裝飾單位協商在裝飾時為墻壁增加一層隔來解決中高頻的隔聲。 

低頻段的隔聲要想徹底解決就比較困難,因為除了增大隔聲體的重量外,沒有其他更有效的辦法,門窗是隔聲處理的薄弱環節,對于它們的隔聲可以向裝飾單位建議提高門窗的制作質量,必要時采用皮革包門和雙層玻璃窗,或者在門外增加隔離通道及窗戶上懸掛厚重的雙層窗簾等等,對于頂部相通房間的天花頂隔聲也比較關鍵,尤其是在近年來興建的一些大型***所里,其大廳的音響對周圍包間的影響很大,其中一部分干擾就是從天花頂傳來的,這部分的隔聲方案不能提出太晚,否則很難實施,所以要求音響設計人員盡早向裝飾單位提出問題,協調一個可行的方案,例如:在天花板上面再覆蓋一層防火吸音棉或在天花頂上面一定距離再增加一層吊頂等等,總之,工程的隔聲處理意義重大,既得提高工程的質量又利于用戶的正常使用,同時應該注意慎重考慮隔聲處理是否必要,處理方法是否可行,否則會增加一些不必要的工作和開銷。

(2)現場噪音的降低 

對于現場的背景噪音許多人不術重視,而在國家有關標準中卻都提出相應的要求,如:一級歌廳應小于35dB,一級迪廳應小于40dB級,原因就在于:背景噪音的增大相應就降低了擴聲系統的信噪比影響了工程質量,要想有效地解決這個問題,前面提到的隔聲進行限制,例如:中央空調的風口噪音是否讓安裝單位幫助解決;排風機的噪音、大小、安裝位置是否得當等等。

(3)建筑結構的情況 

應該說一般的音響是沒有能力讓建筑結構完全按照自己的意圖設計的,但是對于工程質量要求嚴格、建筑工程屬于改建結構上進行處理的部分情況,音響設計人員都有必要盡量提出相應的要求,其中結構部分的長、寬、高的最佳比例,墻體的形狀,控制室的位置設置,在前面的總體規劃中已經有所提及,這里主要說說與工程安裝有關的一些建筑局部結構情況,首先必須征得建筑單位對音響工程中需要吊裝設備的墻面或房頂的承重能力的認可,尤其是燈棚的份量較大時,吊裝安全性就更為重要;其次需要對已有建筑中的房間結構,預埋管線位置,出口有較為細致的了解,以利于可能進行的穿插管、布線施工,再者就是對建筑內部結構的薄弱環節進行了解,弄清什么地主可以改動,什么地方不行。

(4)聲均勻度的實現 

對聲均勻度的概念,一般都不是十分清楚,工程中也沒有過多的考慮,是不是就不重要了,呢?不是,不光重要,還非常重要,舉個例子:你遇然去一個娛樂廳,發現現場各處聲音情況不同,有的地方音樂很動聽,有的地方又好象缺點什么似的,聲音飄忽不定;又比如:前面舞臺區音量很大,而后面的觀眾卻說聲音小(當然有些娛樂廳是專門設計后區讓觀眾輕松的)這些現象的發生都是均勻度不好造成的影響,在國家有關標準中,它是以聲場不均勻度的概念來表術的,一般要求各點場壓級測試值偏差小于是2dB,怎樣實現一個均勻的聲場呢?首先建筑結構中應該沒有明顯的缺陷,例如:房間中不能有太多的立柱,墻壁應避免有圈套的弧形,尤其是舞臺一側的墻面不能有較大 形結構;不能在擴聲范圍內出現較大的聲陰影區等,但是由于在建筑結構施工后期裝飾完工后無法進行大量的改動來滿足這些要求,所以在音響工程中應該盡量利用經驗,巧妙地安排擴聲區,避開較大的缺陷結構,將它們帶來的影響降到最低;其次可以及時有效地向裝飾單位提供一些簡單的提高聲擴散效果的方案,例如:所有的音樂廳都有很好的聲擴散效果,原因是其內部采用了大量各種形狀的聲擴散體,而且這些結構可以通過一些簡單的裝飾方法來完成,所以只要方法得當應該可以達到較好的效果,當然要想對擴散體的形狀,位置、數量進行合理恰當的設計不是件容易的事,一般比較經濟可行的辦法就是采用墻體水泥拉毛的方法,雖然這種方法顯得比較陳舊而且不太美觀,但它對廳堂的聲擴散能起到非常有效的作用,再者就是,合理地布置音響系統,尤其是音箱的擺位一定要嚴格要求,假如在設計中能采用某些音箱廠商提供的電腦設計軟件進行聲場模擬就再好不過了,如果沒有,就應該在實際調整,直到現場聲場最佳為止。

(5)聲顫動、聚焦、反饋的避免 

對于聲顫動、聲聚焦、聲反饋帶來擴聲效果不佳的問題,一些人就只能籠統說音響效果不好,全部歸為設備的原因,這樣不太恰當,其實它們都應該屬于聲場的范疇,通常這些問題也不是時時都發生,所以在一般工程中往往不能引起足夠的重視,即使是發生了這些問題,許多人也意識不到這是聲場的不合理造成的,或者就是知道是聲場院不合理,也沒有辦法解決,例如這樣的現象,音響系統工作一般都還正常,但偶爾突然在現場能聽到有節奏的象脈沖一樣的“撲撲”聲或“嗡嗡”的聲音,通常在中低頻段的某一地方最易發生,在廳堂較大時這種聲音與直達聲相隔較長,讓人聽起來非常不舒服這就屬于聲顫動,原因就是:聲音在廳堂內相對平行墻壁間來回反射,而墻面的反射性又很強,聲能很難減弱,所以要求在裝飾的時候就隨時檢查廳內有沒有出現兩個反射性強的大面積平行面,有沒有出現太多的玻璃,不銹鋼結構,因為這些在裝飾單位看來很平常的事情,都有可能導致問題的發生;聲聚焦發生的弧形面放軒一些大件的裝飾物品或懸掛幕布、窗簾等,以降低聲聚焦發生的可能性;聲反饋的前期預防比較困難,而且設計時也不能準確預見反饋發生的頻點,但聲反饋的防止對實際應用又比較重要,所以可以靠設計前期進行裝飾材料的選用時,分析其在不同頻點的吸聲系數,并參照混響時間的計算來大致判斷,為施工和調試提供必要的參考,當然要想徹底地解決以上多方面的問題,光靠后期的設備調試來完善,一般要在工程完工后,用信號發生儀及頻譜儀對擴聲區域靛點進行檢測,利用設備的反復調試來彌補聲場的不足。

(6)混響時間的計算 

對于聲場設計而言,一般人能直觀理解,同時接觸較多的就是混響時間了,因為它是設計中最能控制的量化指標的重要性就在于;如果設計得當,合理的混響時間反映在聲場上就會使音響系統的表現非常出色,給人的感覺就是聲音飽滿圓潤,不拖沓,不干擾,可以說如果前面聲場設計的要求都能較好地得到滿足,混響時間又能控制得好的話,就能使音響效果增色不少,計算之前首先必須選擇一個合理的混響時間目標值,對于該值的選取一般都根據廳堂的體積和用途。 

而在具體的取值上,多數設計從員偏向于將推薦的聲場混響時間再取得偏小些,理由是:聲場混響時間長了后無法調控,因此有人建議,讓廳堂自然聲越干越好,希望在調試和使用中,在系統中加入人工混響來達到混響的要求,同時,近年來室內裝飾材料的日益更新,吸音系數較高的材料被廣泛應用,使得大量廳堂的混響時間普遍偏小,由此可以看出,這種設計原則的出發點和受客觀條件的影響都是不必懷疑的,但是要知道,聲場院中的混響聲指的是聲源產生的自然混響聲,它是靠襯托直達聲來顯示其特殊性的,是聲場中的重要特性而在系統使用時加入人工混響,等于把信號中的直達聲也一道另入了混響,這時再由音箱播放出來的聲音里,已經沒有了錄音師希望你聽到期的直達聲,盡管錄制節目時通常都會加入不同程度的混響,等于破壞了節目源(聲源),所以這種方法不僅打亂直達聲和混響聲之間良好的襯托關系,而且違背了聲場混響是為了使房間擁有恰當的“堂音”的目的,這點筆者認為可以提出來,供工程設計售貨員們進行一番討論。 

簡要的混響時間計算公式如下: 

一般的工程可以在家500Hz或者說kHz處進行細致的計算,各種材料的吸聲系數應該嚴格按照產品參數或建筑材料手冊中提供的數據,否則計算結果有可能出入較大,當然對于與推薦值基酊 近的計算結果,設計人員不必要過多地去要求裝飾單位改進,因為混響時間的要求并不是一個具體的絕對值,只要不是懸殊太大就可以了,計算中還應該考慮觀眾多少對混響時間的影響。

(7)聲場設計的最后還應該考慮聲壓級的計算 

其目的不光是為了給使用者提供可行的工程電聲參數,以利于他們安全正確地使用設備,創造一個健康衛生的聽音環境,同時還中為了給音響工程中的電氣設計提供依據,為設備的選型提供參考。 

在進行聲壓級計算前,必須選擇一個相應合適的環境其準聲壓級,而基準聲壓級的選擇就必須了解正常人耳的等響曲線,即弗萊切——芒森曲線。 

該曲線反映了人耳對不同頻率、不同聲壓的聽感響度反應,曲線上的數字表示相應頻率和聲壓下的響度值,單位是:Phono,人耳對相同聲壓不同頻率的聲音的反應是不一樣的,同樣聲壓級的低頻聲音在人耳里產生的響度感覺要低于同聲壓級的高頻聲音;要想各頻段的聲音在人耳里產生的響度基本一致,不出現某些頻段聽感的不足,就必須使聲壓達到足夠的聲壓級,這就是聲壓計算時基準聲壓選取的依據。 

用以語言擴聲的工程,由于語言信號主要集中在中頻段,這里的等響應曲線度相關較小所以基準聲壓級可以取70~80dB;用于一般音樂重放的音響工程,這個基準聲壓可以取85~90dB作為計算的依據;同時為系統的擴聲留下12~18dB的峰值的余量及1~3dB的環境噪音余量,那么在平均的聽音距離上,設計的額定擴聲聲壓級應該是:P額=(85~90)dB+(1~3)dB然后需要根據廳堂的實際擴聲范圍確定平均的聽音距離L,額定的聲壓級就應該是在此位置的實際聲壓級,然后依此可以通過計算得出音箱的1m位置聲壓級P: 

根據前面提及的:距離變化一倍,聲壓相應變化6dB的關系,則音箱在1m處需要提供的聲壓級為:P=P額+6LogL至此聲揚的設計便基本結束,其后的工作就是與建筑裝飾單位密切配合將設計要求付諸實際。