沉浸式視聽盛宴，家庭影院聲學(xué)簡析

文 / 郎宇福 李順

一、聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)解讀

本期標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 51091-2015《試聽室工程技術(shù)規(guī)范》

本期重點(diǎn)：

1、房間尺寸

試聽室可分為小型、中型和大型三種類型，各種類型的對應(yīng)的房間標(biāo)稱面積、房間高度和房間比例宜符合表1的規(guī)定。

表1 試聽室房間尺寸推薦值

2、混響時間

①在頻率為500Hz時，小型和中型試聽室的混響時間應(yīng)在0.3s～0.5s之間（圖1），大型試聽室的混響時間應(yīng)在0.4s～0.6s之間（圖2）。

圖1 小型和中型試聽室頻率500Hz時混響時間T的范圍

圖2 大型試聽室頻率500Hz時混響時間T的范圍

②混響時間的頻率特性，相對于500Hz的比值宜符合表2的規(guī)定。

表2 各頻率混響時間相對于500Hz的比值

3、允許噪聲級

試聽室內(nèi)噪聲級不應(yīng)超過表3的噪聲評價曲線NR值的規(guī)定。

表3 試聽室的噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)

4、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔聲

試聽室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空氣聲隔聲性能和試聽室頂部樓板的撞擊聲隔聲性能宜符合表4和表5的規(guī)定。

表4 試聽室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空氣聲隔聲性能要求

表5 試聽室頂部樓板的撞擊聲隔聲性能要求

標(biāo)準(zhǔn)解讀：試聽室的房間音質(zhì)應(yīng)滿足電聲產(chǎn)品、設(shè)備、系統(tǒng)音質(zhì)主觀評價的要求。試聽室的聲學(xué)特性不能干擾（或掩蔽）被聽信號中的聲學(xué)特性，因此，要求試聽室的音質(zhì)不能染上可察覺的附加音色，同時不得出現(xiàn)回聲、顫動回聲、聲聚焦和共振等音質(zhì)缺陷。試聽室的房間尺寸比例不好時，容易使房間簡正振動模式分布不均勻，導(dǎo)致聲場分布不均勻，產(chǎn)生染色效應(yīng)。試聽室不存在最佳或唯一的尺寸比例，只要求避免整數(shù)比。本規(guī)范推薦的幾種尺寸比例是在試聽室、聽音室、錄（播）音室聲學(xué)設(shè)計(jì)中常用的尺寸比例。試聽室的混響時間應(yīng)比以欣賞為主的聽音室更短一些。本規(guī)范推薦：小型試聽室500Hz的混響時間宜在0.3s～0.45s，中型試聽室500Hz的混響時間宜在0.45s～0.5s，大型試聽室500Hz的混響時間宜在0.50s～0.60s。試聽室內(nèi)的混響聲能很少，所以應(yīng)對室內(nèi)噪聲級的限值提出更高的要求。

二、聲學(xué)基礎(chǔ)知識分享

1、試聽室：用于對電聲產(chǎn)品、設(shè)備、系統(tǒng)進(jìn)行聽感試驗(yàn)的房間。

2、標(biāo)稱面積：試聽室因工藝要求而按特定的長、寬比例構(gòu)成的面積，在數(shù)值上一般與建筑面積相差5%。

3、聲閘：為了增加隔聲性能，在房間的出入口處設(shè)置二道隔聲門，并在二道隔聲門之間留有吸聲空間的建筑構(gòu)造。

4、隔聲門：采用特殊構(gòu)造和工藝提高隔聲能力的門。

5、隔聲窗：用特殊構(gòu)造和工藝提高隔聲能力的窗。

6、擴(kuò)散體：通過材料材質(zhì)、形狀、尺寸或特殊構(gòu)造增大聲場擴(kuò)散的構(gòu)件

7、吸聲體：利用房間內(nèi)空間主要為吸聲而制作的構(gòu)件。

三、空間聲環(huán)境設(shè)計(jì)家庭影院聲學(xué)設(shè)計(jì)

家庭影院是指在家中模擬出較專業(yè)的視聽放映場所，也稱視聽室。一般位于家庭或者寫字樓內(nèi)具有環(huán)繞聲影院視聽效果的家用視聽系統(tǒng)，是私家用于看電影、卡拉OK、Hi-Fi等的空間。

1、體型設(shè)計(jì)

家庭影院一般位于家庭或者寫字樓內(nèi)，一般房間尺寸較小，屬于小房間聲學(xué)設(shè)計(jì)范疇。在低頻部分200Hz及更低的頻段，房間會和聲波波長產(chǎn)生一定的比例關(guān)系，小房間的共振模式可能會引起某部分頻段聲音能量衰減不同于正常的衰減過程，或者共振頻率集中于某一頻段，造成聲染色現(xiàn)象。如果房間比例不合理，家庭影院會出現(xiàn)駐波、顫動回聲、簡正等聲學(xué)缺陷，極大影響室內(nèi)音質(zhì)效果。因此，體型設(shè)計(jì)在家庭影院聲學(xué)設(shè)計(jì)中是需要著重考慮的。

（1）家庭影院設(shè)計(jì)成規(guī)則的體型，特別是空間的長寬高比例是整數(shù)的情況下，室內(nèi)容易出現(xiàn)聲學(xué)缺陷。因此，在需要在做空間體型設(shè)計(jì)，確定空間大小時，調(diào)整長、寬、高的比例。為了避免簡正等聲學(xué)缺陷，體型設(shè)計(jì)時理想的長、寬、高比例應(yīng)該是無理數(shù)（表6）。

表6 體型設(shè)計(jì)比例

（2）當(dāng)房間內(nèi)的尺寸已確定或?qū)嶋H中可調(diào)的尺寸不能滿足理想的比例要求時，可以通過調(diào)整家庭影院內(nèi)墻面和天花的形狀使簡正波均勻分布，或者通過增加房間的共振阻尼來減弱房間的共振效應(yīng)。

（3）對于較低頻率的共振引起的室內(nèi)聲場分布不均勻的問題，調(diào)整室內(nèi)空間效果并不明顯，建議通過電聲系統(tǒng)對其進(jìn)行彌補(bǔ)。

2、音質(zhì)設(shè)計(jì)

家庭影院作為家庭或單位少數(shù)人的娛樂空間。要設(shè)計(jì)合理的混響時間以及盡量均勻的聲場，無明顯聲缺陷。

當(dāng)室內(nèi)混響時間過長，會造成反射聲過于密集，混響聲壓較高，能夠掩蔽室內(nèi)的部分聲學(xué)缺陷；雖然由反射聲造成的空間感較強(qiáng)，但是音響系統(tǒng)的聲音效果會變得含糊不清。當(dāng)室內(nèi)混響時間過短時，混響聲壓較低室內(nèi)存在聲學(xué)缺陷會比較明顯；雖然音響效果明顯，但是反射聲卻相對較弱，會影響空間感的塑造。由此來看，混響時間和反射聲的處理方式存在著一些矛盾。家庭影院有較好的音響設(shè)備，要使每座都有較好的聽覺感受，那就必須使室內(nèi)擁有較均勻的聲場環(huán)境。為消除室內(nèi)可能產(chǎn)生的聲缺陷，在布置聲學(xué)材料的同時，需在空間內(nèi)部增加擴(kuò)散體，通過對墻面進(jìn)行凹凸的變化，使房間簡正模式均勻分布從而實(shí)現(xiàn)平滑的低頻響應(yīng)，營造均勻的聲場。

2.1 墻面

為了保證室內(nèi)音質(zhì)更加清晰，必須要聽到更多的直達(dá)聲，直達(dá)聲是指音箱發(fā)聲后，直接達(dá)到人耳的聲波。直達(dá)聲的傳播路徑是最短的；是揚(yáng)聲器與觀眾之間的直線距離。聲音清晰度和聲像定位的質(zhì)量主要是由直達(dá)聲所決定的。所以我們要盡可能的吸收掉首次反射聲（圖3），在墻面首次反射區(qū)域采用強(qiáng)吸聲處理。

圖3 墻面首次反射區(qū)位置示意圖

（1）前墻

家庭影院前墻需要做強(qiáng)吸聲處理，可以使用聚酯纖維吸聲板等吸聲材料；如果追求美觀，則可以采用布藝軟包吸聲板，布藝顏色、圖案比較多，美觀性較強(qiáng)。多孔性吸聲材料主要吸收中、高頻聲為主，為不出現(xiàn)各頻段聲失調(diào)，吸聲板后還應(yīng)加空腔，增加低頻吸收。目的是消除反射聲，避免家庭影院后墻反射回來的聲音與音箱發(fā)出的聲音相干涉，同時可以降低混響時間。

（2）后墻

家庭影院后墻主要做的處理就是擴(kuò)散，不需要太多吸聲，保留反射聲創(chuàng)造室內(nèi)空間感。故后墻應(yīng)多使用擴(kuò)散體，輔以吸聲處理?？墒褂玫臄U(kuò)散體有木制弧形擴(kuò)散體、AGG吸聲折板、QRD等，以及多寶格；使用時可根據(jù)美觀要求、客戶要求進(jìn)行選擇。

（3）側(cè)墻

家庭影院側(cè)墻在前半部分的首次反射區(qū)需要做強(qiáng)吸聲處理，同時為防止室內(nèi)側(cè)墻之間出現(xiàn)顫動回聲，保持適當(dāng)?shù)幕祉懧?，在后半部分可以采用擴(kuò)散處理。擴(kuò)散可使用壁柱，木制、石膏擴(kuò)散體（形狀可自選）等，以使室內(nèi)聲場均勻擴(kuò)散，有效消除聲缺陷。側(cè)墻采用吸聲板材及板材后留空腔（或薄板共振結(jié)構(gòu)），能夠有效控制混響時間，材料和結(jié)構(gòu)可根據(jù)聲學(xué)要求和裝飾效果進(jìn)行選用。

2.2 吊頂

吊頂首次反射區(qū)（圖4）同樣需要采用強(qiáng)吸聲處理，削弱反射聲，增強(qiáng)直達(dá)聲；同時為避免頂面和地面產(chǎn)生共振、顫動回聲等聲學(xué)缺陷，保持適當(dāng)?shù)幕祉懧?，須在家庭影院頂面采用擴(kuò)散體。例如：根據(jù)數(shù)論計(jì)算確定QRD擴(kuò)散體、MLS擴(kuò)散體等。

圖4 吊頂首次反射區(qū)位置示意圖

3、背景噪聲控制

（1）地面

在地面鋪地毯可降低走路或音響發(fā)聲引起的振動，還能夠吸收部分聲能，降低混響時間。地面振動傳聲是噪聲傳播的主要方式。如果家庭影院在樓上或者周圍環(huán)境中有需要背景噪聲較低的空間，則必須做浮筑地板。

（2）門

家庭影院一般在家庭或者公司內(nèi)部使用，周圍無過大噪聲產(chǎn)生，故一般使用隔聲門即可，要求隔聲量≥40dB，門縫周邊需用密封條處理，門下設(shè)置門坎或橡膠掃地條。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境噪聲，噪聲過大時可做聲閘。

（3）窗

使用隔聲窗。外墻內(nèi)側(cè)窗簾建議使用厚重的吸聲窗簾；目的是①為了增加室內(nèi)吸聲量，降低混響時間；②能起到良好的遮光作用，保證室內(nèi)觀賞影片時不受外界干擾。

四、聲學(xué)材料介紹

材料名稱：聚酯纖維板 （圖5）

圖5 聚酯纖維板

材料詳情：聚酯纖維板是采用100%聚酯纖維為原料，經(jīng)高技術(shù)熱壓融合并以繭棉形狀制成的一種新型吸聲材料。該吸聲材料具有吸聲、阻燃、無害無毒、無刺激性、無異味的特點(diǎn)，是集吸聲、隔熱及裝飾效果為一體的新型室內(nèi)裝飾材料。聚酯纖維板物理性能如表7。

表7 聚酯纖維板主要物理性能

材料特點(diǎn)：1、聚酯纖維吸音板產(chǎn)品主要用于室內(nèi)（墻面，吊頂）；2、聚酯纖維吸音板是一種多孔材料，具有吸音、防火、環(huán)保、降噪、防潮等特點(diǎn)；3.保溫性：特殊的吸音機(jī)理，創(chuàng)造了出色的保溫性能，從而營造十分舒適的恒溫空間；4.抗沖擊性：柔順、自然的質(zhì)感、高彈，在巨大的外力沖擊下也絕不斷裂，可以承受體育場和各種運(yùn)動場所內(nèi)任意的撞擊；5、穩(wěn)定性：良好的物理穩(wěn)定性，決定了不會因溫度和溫度的改變而膨脹和縮小；6、應(yīng)用場所：家庭影院，酒店，錄音棚，音樂室，KTV，酒吧，影劇院，會議室，多功能廳，室內(nèi)體育館等。

材料規(guī)格：聚酯纖維板密度應(yīng)該在120-200kg/m3不等；常用厚度： 9mm、10mm、11mm、12mm厚，常規(guī)尺寸為1220mm×2440mm (可根據(jù)設(shè)計(jì)要求)。

安裝方式：聚酯纖維板安裝分為兩種，平貼和后空腔安裝；聚酯纖維板背板和襯板之間使用建筑膠水按照點(diǎn)涂粘接劑的方式進(jìn)行粘貼。

聚酯纖維板吸聲系數(shù)和吸聲特性見表8。

五、常用室內(nèi)裝飾聲學(xué)施工節(jié)點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)（圖6）說明：房中房常用浮筑地板結(jié)構(gòu)，先對原建筑樓板進(jìn)行水泥砂漿找平之后，鋪設(shè)阻尼橡膠減振墊，減振墊厚度應(yīng)根據(jù)聲源隔振計(jì)算確定，減振墊貼墻起邊高度必須超過墊層，高度略高與裝飾飾面，避免與墻體的剛性連接。減振墊上需先鋪設(shè)一層塑料布，避免混凝土墊層砂漿滲透。浮筑地板適用于家庭影院、試聽室、錄音棚、琴房和演播廳等要求較高的專業(yè)演藝空間。

圖6 施工節(jié)點(diǎn)1

節(jié)點(diǎn)（圖7）說明：房中房浮筑地板結(jié)構(gòu)，先對原建筑樓板進(jìn)行找平之后，鋪設(shè)減振彈簧，減振墊的技術(shù)參數(shù)應(yīng)參照聲學(xué)設(shè)計(jì)隔振頻率計(jì)算確定，與墻面連接需使用軟質(zhì)阻尼材料隔離，避免與墻體的剛性連接。減振塊上層先鋪設(shè)一層鋼板或木板，避免混凝土墊層砂漿滲透。減振彈簧浮筑地板適用于截止頻率較低，要求較高的房中房構(gòu)造。

圖7 施工節(jié)點(diǎn)2