环境与声音的互动Q&A

weixin

　　Q：大多数音乐爱好者对听音乐的环境都有很多的问题， 同样的音响搭配为什么搬回家听起来就不一样?
       A：音响搭配一样， 听音乐的环境不一样就是问题所在。室内建筑物的形状、空间配置、装潢、室外的环境影响都不一样，即使声音来源相同，加上不同的室外环境噪音，室内反射音的差异，当然搬回家听起来就不一样。

　　Q：有什么方法可以消除环境噪音?
       A：一般人对于环境噪音，有几点错误的认知：

　　 · 第一个错误认知是：以为扰人的环境噪音可以被附加的地毯、窗帘及吸音砖减低，其实这些材料只有一点效果， 甚至没有效果，它们无法阻止声音的能量进出聆听室，因为它们都太轻、太多孔，传统的吸音装置，例如吸音砖、地毯、窗帘、碳纤羊毛及玻璃纤维等都是渗透式吸音，其厚度只有1~4英吋甚至更小，对高频的吸收比较有效率，因为高频率的声音，其波长较短，从几英吋到只有几分之英吋(1英吋=2.54cm)，这些波长短的声音，在反射时很容易陷入多孔物质的小空间内，摩擦力将声音能量转换为热，因此声波能量被吸收，低频率的声音，波长较长(最大可达15公尺)，不会陷入这小空间，因此不会被它们吸音。这些材料的功能主要是改变聆听室内建筑声学环境的个性，减低高频率反射的结果，会使房间变得沈闷无回音，这些材料是无法阻止低频率声音的穿透力(如交通噪音、机械声、冷气)，低频率却是噪音的重要组成份子。因此，这些材料并不是降低环境噪音， 控制环境噪音的解决办法。

　　 · 另一个错误认知是：误信我们耳朵的听觉，觉得房间内很安静，就认定环境噪音很小，这是不对的。因为人耳有一种很厉害的习性：(排斥)拒绝背景噪音，这种心理现象和听力系统的结合，是为了保护我们不会被来自各方的声音影响，导致听觉过载。我们可能不会注意每天都在身边发生的声音，如交通噪音，风声或连续的机械声，不幸的是听音乐时就会干扰的很严重。

　　其实，消灭室外环境噪音是隔音工程的目的是，不让房间外的声音侵入到房间内，这和不让房间内的声音传到房间外类似。但也不一样，都要敲敲打打改变原来的面目，会花不少钱效果也只能靠自己的耳朵去评断。所幸，也有不必改变原始装潢，不必全数敲敲打打，也可以改善聆听环境的套装商品或零件，甚至可以DIY，可以随意改变放置的位置，以求得最佳效果。吸音板、扩散板、隔音毯/垫等声音处理的商品，当然在室内使用都得符合防火法规。

　　想要控制或预测声音回放的结果必须了解声音，知道声音来源及反射音的关系，还要有残响、残响时间、回音、驻波、音色渲染、 扩散、直接及残响音场的观念，才可以继续深入探讨。

　　Q：残响是什么 (Reverberation)
       A：残响的定义是，当音源停止发声后，在屋内仍有逐渐变小的声音，它们会影响室内的声音回放。我们先比较在衣橱及浴室唱歌的差别，衣橱里所有的衣裤可以帮助吸收我们的人声，残响只有一点点，感觉上我们的声音很弱或很干;在浴室里残响却很多，浴室里的磁砖与卫浴设备将人声反射回来，这些残响加强了我们的人声，使得听起来很强，很现场，很有活力。

　　在聆听室里，我们希望能够控制残响的数量，并能为各种音乐颣型做调整，增加聆听的乐趣。残响太多，将使得音场定位不清，细节清晰度不够;残响太少，将使得音乐太干或毫无生气。

　　Q：残响是如何形成的?
       A：当声波离开音源，它们向着三度空间传送出去，某些声波直接传至聆听者，我们称之为直接波。其他的声波(大部份的比例)会弹射到墙壁、地板、天花板及房间的装潢，然后反射回室内，这些反射波通常又再会弹射到其他表面，并一直重复进行。声波会因为传送的过程而损失能量，弹射至某些表面也会损失能量，重复的反射动作将使它们的音量愈来愈弱，一直到听不到为止。

　　这些反射音是以一种连续不断的形式传到聆听者，它们很密集，使得人耳无法分辨出各别的声波，反而人耳的感觉是一个逐渐衰弱的房间声音，有时候音源停止发声后，残响还会有数十毫秒钟之久的衰减时间， 才真的听不到，将声音衰弱至其原始强度的百万分之一 (60dB) 所需要的时间，就叫做残响时间。

　　残响时间受到两个主要因素的影响：

　　  · 房间的容积：大房间内，声波要旅行长一点的距离才能到达反射表面再反射回来，因此残响时间长，大型天主教堂的残响时间甚至可达6~7秒，小起居室的残响时间可能只有半秒钟而已。
　　  · 房间的吸音能力：如果房间内的表面吸音力很强(有壁毯、窗帘、沙发套等家具)， 反射回房间的声波能量会很小，因此吸音力强的房间，其残响时间就很短。

　　Q：回音是什么?
       A：回音是反射声波延迟到达而产生的连续声音，我们认为延迟35毫秒以上才反射回来的声音，叫回音。比35毫秒提前到达的声音和原始音无法区分，听起来像是原始声波的加强。

　　既然直接音和反射声波到达的时间和最近的反射表面距离有关，大房间(大于85立方公尺)的回音就比小房间的回音多，小房间具有硬质互相平行的表面会产生反射时间短而连续的回音流，称为Flutter Echoes颤动回音。

　　聆听室的回音可以完全的破坏声音回放结果，它们特别对打击乐器破坏最大，打击乐器回音的能量很大衰减时间又快，使得回音很容易和原始音分辨出来，因此回音会对钢琴、低音贝士及打击节奏乐器产生干扰。

　　聆听室最容易造成回音的因素，就是聆听室内有透明玻璃门窗、光秃秃的墙壁、地板、天花板等坚硬的反射表面，这样，一连串的Flutter Echo颤动回音会在聆听室各个表面之间发生，有时候只有一个反射音，就会由玻璃反射回聆听区域，打扰了原音重现，这种回音称为Slap back Echoes回音，这两种回音都要消灭。

　　Q：吸音是什么?
       A：声波打到一个表面，会产生三种现象：

　　  · 一部份声音的能量，经由障碍物传送出去;

　　  · 一部份声音的能量，被反射回房间;

　　  · 一部份声音的能量，被吸收。

　　所谓声音被吸收的意思就是声音的能量被转换成另一种型式，一般来说是被转换成热，因为声波的能量很小(每平方公分只有一亿分之一瓦)，被转换的热很难被侦测出来，然而这种能量转换现象确实发生，而且也符合物理定律。

　　声音能量被物体吸收的比率称为吸音系数或吸音性，某件物体对某一频率可吸音83%时，我们称其对该频率的吸音系数为0.83。

　　物体的吸音系数依很多外部因素影响，例如声波的频率、 声波的反射角度(声波垂直碰撞物质表面时吸音率最大)， 以及吸音物质安装的方法。

　　例如：美国AURALEX 厂 StudioFoam Metro系列2”厚吸音绵的吸音系数为0.70, 4” 厚的吸音系数为1.10，为什么会大于1.0? (完全吸音不是1吗)因为吸音系数是以正面计算，然而吸音绵的四个边框也有吸音作用所致。

　　Q：驻波是如何形成的?
       A：驻波的形成有几种方式，最简单的方式是一个低频率声波，在房间内平行的两面墙之间产生共鸣，利用建设性交替干涉的方法(每一次反射会加到前一次反射上)使得该频率的震幅加大，这种型式的驻波叫做主轴模式，并会发生在波长为两倍反射面距离的频率，因此房间内最低频率的驻波，其波长等于该房子最大尺寸的两倍。主轴驻波可以在长方形房间(长， 宽， 高)的每一个尺寸发生。

　　以上驻波的作用， 将会使房间在这些特定的频率上变大声或加强，使得房间的声音整体特性，变得极端不平衡或被渲染。

　　其他型式著名的驻波尚有正切式驻波Tangential及斜角式驻波Obligue等模式，数以百计都有复杂的数学计算程序，幸运的是， 房间有了人、器材、装潢、声音处理的材料之后，这些其他型式的驻波都因为被它们挡住而消失了。因此，它们对于声音的影响不大，也不必仔细研究。

　　大部分没有适当处理的房间都存在严重的驻波，影响它们的声音质量， 染的声音造成的主要问题：

　　  · 自然的乐器录音改变了;

　　  · 驻波频率或低频，一般来说的残响时间会被夸张，造成声音回放的干扰;

　　  · 频率响应的平衡已被改变，使得不能分辨出CD/DVD音响讯号的平衡和房间产生的平衡，那个是真的?(低音是确实录的很多，还是因为房间的驻波造成如此的?)这种情形将会使得均衡器过度的补偿或过度的衰减，使得各频率音量及等化失调，破坏了原始录音/混音制作的成果。

　　低频率声波的减轻，可以使用低音陷阱BassTraps，低频率声波放肆的地方无非是墙角、两个或三个面互呈90°的地方，低音陷阱的造型也特别考虑到安装的方便。

　　Q：共鸣是什么 (Resonance)
       A：所有物质不管尺寸大小，都有一个自然或共鸣的频率，产生共鸣频率的部份因素取决于它们的质量及硬度，水晶玻璃如果呈现在自己的自然频率中时，会产生哼声，最后会粉碎。通常一个物质，如果被一个与其自然频率相同的声音迫近时，会自己震动，这种现象叫做交感式共鸣。交感式共鸣可以是一个很具影响力的建筑声学现象。

　　Q：什么是音色渲染 (Coloration)
       A：有时候，因为房间本身的大小及造型，房间对某些频率的残响表现特别突出，都是因为当音乐进行时某些频率会特别加强及缓慢消失，这种效果叫做音色渲染，它将造成自然声音的变异。

　　音色渲染是因为驻波或房子共鸣所造成的，这些声波的原始震动，因为自己的反射行为不断地被加强，房子都会有很多驻波及音色渲染的可能，听音乐的环境，这些一定要消灭掉。

　　减少驻波或房子共鸣，就要通过装吸音设备来减少残响的量，改变平行的反射面和残响反射的路径。

　　Q：什么是扩散 (Diffusion)
       A：在室外的声音是不可能有好的扩散效果的，音场强度永远都是最靠近喇叭的最强，离喇叭愈远的最弱。在室内是有可能把音场集合成上千个反射音，使得声音(能量)在房间内的各处保持相对一致。

　　Q：什么是直接及残响音场 (The direct and reverberant fields)
       A：因为扩散现象，大部分室内音场可以分成两个区域：直接音场及残响音场。直接音场是音源的立即表现，音场的变化源自音源的改变，具有比较不稳定及不可预测的自然本性;残响音场距离音源较远，系由很多反射音组成，其特性为均匀分布及扩散良好， 直接音场与残响音场交界之处，正是直接音能量等于残响能量之处，此处距离音源的距离称为临界距离。

　　来源：中国音响网微信公众号(ID：chinaaudio)