听音室内的声学现象谈摆位——界面反射干扰

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听音室内的声学现象谈摆位——界面反射干扰

听音室内的声学现象谈摆位——界面反射干扰

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1、什么是界面反射干扰？
——低频声音从扬声器箱发出后，它会类似球形波向四面八方辐射，当遇到地面及旁边的墙壁（距离较近的界面影响较大）会被反射回来，这时候，低音纸盆离开地面及旁边墙壁的距离就非常重要，这个距离如果刚好是某个频率波长的1/4时，这个距离的4倍（波长）的频率就会受到相位“反相抵消”干扰。而其等于某频率波长的1/2波长时的频率，界面反射干扰的结果是相位“同相加强”。

2、界面反射干扰的结果会怎样？
——如果低音纸盆离开地面及旁边的墙壁如果是大约在1米的时候，一个4米波长的音频就会受到这两个界面的干扰。一个4米波长的频率是 86Hz（344m／s ÷ 4m＝ 86Hz），当 86HZ的声音从音箱放出来时，大的空气压力在1／4周内刚巧碰到地面及墙壁，再过l／4周就反射回到音箱的纸盆面前，但这个时候刚巧纸盆要后退，原来从地面及墙壁反射过来的强空气压力就会被纸盆后退的动作抵消很多，造成86HZ的这个低频严重丢失。如果“假定”扬声器箱的频响曲线原本是比较平坦的，这时候如果进行频响曲线测量，我们一定能看到在86HZ处出现了一个非常深的“谷”；听感上，这个频率的低频几乎被“掩蔽”消失了，这样就失去了很重要的低音（80HZ～100HZ的低频是表现低频弹性和低频力度的）。

而其等于某频率波长的1/2波长时的频率，界面反射干扰的结果是相位“同相加强”，形成界面反射干扰“峰”。

仍然是上面这个例子：如果低音纸盆离开地面及旁边的墙壁如果是大约在1米的时候，在86HZ处出现了一个非常深的“谷”的同时，还会形成这个172Hz为中心频率的非常高的“峰”。使原本平坦的扬声器箱频响曲线变得“面目全非”，不堪入耳。（自己计算一下，你会发现除了上面提到的两个“主要的”频率外，将还会产生一系列不同频率的“峰、谷”现象）

3、如何通过扬声器箱的摆位去处理这些问题？
——对于通常的两声道立体声系统，左右声道任何一个扬声器箱在大多数情况下，总是会与地面及侧墙、后墙距离较近（这里我们【设定】天花板进行了中低频强吸收处理，可以忽略），由于距离较近的界面影响较大，必须优先认真考虑对待。

扬声器箱的低音扬声器单元（中心）与侧墙、后墙的距离是可以人为改变的（通过摆位），而低音扬声器单元（中心）与地面的（高度）距离常常是不能（或不方便）改变的。因此，摆位过程中我们首先需要考虑的是低音扬声器单元（中心）与地面的界面反射干扰问题（并联双低音单元靠近安装的以两低音单元垂直中心计算；哑铃式远离安装的以靠近地面的单元优先考虑）。如果【设定】一个箱子的低音扬声器（中心）距离地面高度是70cm，那么他的4倍长就是2.8m，这时候波长为2.8m、频率为122.9Hz（344m／s ÷ 2.8m＝ 122.9Hz）的频率将会产生明显的界面反射干扰，使122.9Hz（为中心频率）处出现一个很深的低频“谷”。

怎样解决这个深“谷”问题呢？还是要利用界面反射！！俗话说：“解铃还须系铃人”。如果我们把扬声器箱移动到（扬声器单元中心）距离后墙（或侧面墙）为1.4m的位置时（2倍高度的距离），这时候从后墙界面上反射回来的声波压强就正好与扬声器纸盆“相位同相”而获得加强；与地面反射到达低音扬声器的声波压强“相位相反”而抵消；虽然由于距离不同，两者反射到达低音扬声器单元的声波压强不能完全“等量抵消”，但是效果仍然是非常明显的。实际测量频响曲线时，这个由于界面干扰产生的122.9Hz（为中心频率）的“深谷”就已经得到明显改善。
但是距离后墙1.4m这个长度，又会对（1.4m的4倍长）5.6m波长（61.4Hz）的低频产生界面反射干扰，使61.4Hz的低频出现低频谷；不过，【假设】如果这时候箱子距离另一侧面墙正好是2.8m（后墙距离的2倍），那么这个61.4Hz的低频谷也同样能够得到明显改善。

再下来是2.8m这个墙面距离的界面反射干扰问题，但是2.8m的4倍为11.2m（30.7Hz），如果再【假设】前墙距离箱子正好是5.6m，那就太好了（正好是2.8m的两倍），这样就同样可以降低30.7Hz这里的低频谷效应。但是，这样“巧合”的环境尺寸，实在是可遇不可求的。不过没有关系，其实没有这样的环境条件，也是不用过分担心。因为：一方面这个距离达到了2.8m，界面反射回来的声波压强已经明显减弱，界面反射干扰问题已经不是“十分”突出；另一方面，40Hz以下的低频在音乐中是很少出现的，我们只要把40Hz以上的频率回放好，实际上就基本可以满足在Hi-End（或HIFI）系统上获得良好的音乐享受。

按照上述界面反射干扰控制原理，（仍然以【假设】低音单元中心距地面高度70cm为例）从“回放低频尽可能平衡”的角度看，（如果箱子的頻响原本是平坦的），那我们完全可以将箱子摆放在低音单元中心距离侧面墙35cm（距地面高度的1/2）处，这样，波长为1.4m的245.7Hz处的低频谷也会相对得到缓解。那么，对于这个低音单元中心高度为70cm的扬声器箱，最适合的房间听音环境尺寸为长（5.6+1.4=7.0m）7m，宽为（2.8+0.35=3.15m）3.15m，高度不小于或等于3m（以方便天花板上可做内空间深约30cm的低频强吸收处理）是最好的。（注：不同的扬声器箱会有一个最适合的房间尺寸比例。）但是现实生活中，房间的尺寸比例不会专门为某个扬声器箱去设计，且“摆位”还要兼顾其他的因素，因此，当我们解决好低音单元高度与后墙距离的关系后，箱子与侧面墙距离的关系往往就另有“企图”，或是作出无奈的“妥协”。

这里所说的另有“企图”，是要利用界面反射干扰这些声学原理（现象）来纠正扬声器箱低频段上可能出现的某些頻响“峰”或“谷”。例如：某箱子在125Hz处有一个頻响峰，我们把箱子低音单元中心摆放到距离侧面墙68.8cm的地方，这个峰就会消失变得“平坦”起来，或者出现一个“不太明显”的谷；如果低频段没有需要抑制的“峰”，她原本就很平坦，我们只有无奈的“妥协”了，但是妥协也是有原则的，重要的原则是侧面墙到低音单元中心的距离不能与地面到低音单元中心高度相等。房间足够宽大的，距离侧面墙可大于80cm；房间较小的，距离侧面墙可小于60cm；以避开70cm这个尺寸约10cm或以上。但是这个距离除了为高度的1/2一点外，頻响都会有相对更明显的“谷点”，这个“谷点”就在侧墙到低音单元中心距离的4倍（波长）的频率上。这是无法避免的事实，一种无奈的“妥协”。（纠正扬声器箱低频段上可能出现的某些頻响“谷”，是利用1/2波长界面反射达到纸盆时相位“同相加强”的原理达到的，与1/4波长界面反射效果正好相反。）

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4、音箱摆位需要了解一些声学基础知识吗？
——个人认为，摆位并不是盲目进行的，她需要遵循声学原理和声学现象的科学规律，从这个角度讲，要真正“玩好手上的音响系统”，是需要一些声学基础知识的，如果不了解这些基本的声学原理和声学现象的科学规律，指望数百万器材搬回家就出“好声”，哈哈！恐怕那只是一个美好的愿望而已，或是自我感觉良好而其实不然。因为越是高级的系统其頻响原本就越是平坦，偶然摆位正好抵消掉某个“峰”、补平某个“谷”的可能性基本没有，如果环境不经过足够的、适当的声学吸收处理，并“因地制宜”的认真摆位，低频段总是会出现明显“峰谷”问题的，这些“峰谷”现象不用测量，人耳就能够非常明显的感觉到，例如低频缺少控制力、连贯性、弹性、力度、质感等等。这样的情况相信许多人都会亲身体验过吧。（例如天花板上没有进行中低频强吸收处理，天花板将“强烈”参与界面反射干扰，使情况变得更加复杂而令人捉摸不定。）

5、“因地制宜”适应环境者是真正的高手！
——上面提到的环境尺寸都是假设出来的，但摆位的尺寸计算方法却是不含糊的。现实生活中我们的听音环境（房间）尺寸基本上是已经固定了的，怎样用好（包括改造）它才是实际问题。进行尺寸“切割”把听音室独立出来是有效又省钱的方法之一，但不是唯一的；听音环境里的天花板进行中低频强吸收，四周墙面进行中高频适当吸收，对于普通的两声道立体声系统玩法来说，却是非常必要的。试想，如果天花板不进行中低频强吸收处理，他就会“强烈地”参与界面发射干扰，使界面发射干扰问题更加复杂化。当然，尽管我们如何努力地去对天花板进行中低频强吸收处理，几十赫兹的低频还是很难完全控制的，专业消声室对于80赫兹以下的低频都无法完全消除，更何况普通听音室的所谓吸音处理了。但是，只要认真对听音室的天花板进行了中低频强吸收处理，效果还是明显的，只要40赫兹以上的频率从天花板反射回来的低频声强小于“掩蔽阀”以下（小于声源15dB以上），声音还原时的听觉感受还是好的，这时候，天花板“参与”的界面反射干扰就可以忽略。

怎样才能把扬声器箱玩好呢？除了必要的环境声学吸音处理外，理解扬声器箱频响曲线，低音单元的高度和地面反射干扰影响的频率，以及自己的听音环境详细尺寸，都是非常重要的。怎样利用界面反射干扰的声学原理去纠正扬声器箱原有的低频段“峰谷”缺陷，怎样利用界面反射干扰的声学原理去获得相对最平坦的低频还原效果，怎样改变扬声器箱的摆位条件去适应自己的听音环境，并获得相对最平坦的声音还原，这些才是真正把手上的扬声器箱玩好的基础中的基础，根本中的根本。成千上万的器材、线材换来换去，还是不能解决根本问题的。

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