家庭影院论坛

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

家庭影院网官方网店
查看: 172|回复: 0

家庭影院音箱摆位与房间模式

[复制链接]
  • TA的每日心情
    开心
    2015-12-26 14:57
  • 签到天数: 83 天

    连续签到: 1 天

    [LV.6]常住居民II

    发表于 2016-11-3 15:13:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

    马上注册,结交更多好友,享用更多功能,让你轻松玩转社区。

    您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

    x
    音箱的摆位主要影响重放的低、中频特性,使频率响应曲线恶化,对音质影响很大。那么,决定音箱摆位的因素究竟有哪些呢?一句话,音箱摆位取决于房间的驻波和墙面的反射特性。下面听我细细道来。——城东大头

    一、驻波的影响

    声波在两个平行的表面持续反射,当频率和振幅均相同、振动方向一致、传播方向相反的两列波叠加后形成的波。波在介质中传播时其波形不断向前推进,故称行波;上述两列波叠加后波形并不向前推进,故称驻波的现象,称为驻波。技术上来说这是由房间的模式即房间中空气的震动模式所决定的,所以我们也称之为房间模式。简单地说,驻波就是房间共振。

    驻波容易出现在两个反射面距离为该频率波长一半的整数倍的空间内。对于一个给定的距离,将会有很多的频率可能产生驻波。
    设平行墙面距离L米,驻波频率fs=n×(344/2L),n=1时称为基波(一次谐波),n=2时称为二次谐波,n=3时称为三次谐波……

    声音看不见,看一下弦丝上的驻波吧。从图中可以看出:1、驻波中,振动的振幅在空间有一定的分布规律。2、不同的激励源可激发不同频率的驻波(n×fs)。

    20090210_34050bb5de219cb11642CdfDYPmmEfN0.jpg

    类比弦丝上的驻波,房间平行墙面间声音不断反射,产生驻波,在某些区域声压(SPL)值较高,在另一些区域声压值(SPL)值较低。上述区域分别成为波腹波节。在波节处就听不到这一频率的驻波声音,而在波腹处听到的声音特别强。画出房间长度方向驻波的声压分布如下图,注意是声压分布图而不是波形图。
    20090210_046438ecaaf8fd4313f4qSqXdrDew7Mx.jpg

    复习一下中学物理,这是弹簧振子的受迫振动实验装置。弹簧振子有自己的共振频率,但稳定状态下是不振动的,当通过摇把给它一个驱动力,它就以自己的固有频率开始振动,停止驱动,由于阻尼作用(能量有损耗),振幅慢慢减小,最后停止振动。同理,房间驻波频率是一定的,但没有激励是不会起振的,研究发现,当音箱置于驻波节点位置,就不会激励该频率的驻波,这是一个很重要的结论,也是我们分析最佳摆位的依据。
    20090210_69c446600b7bd95091a5zDdvbm4Kmr7e.jpg

    驻波是听音室的大敌。就象清水中滴入了墨水,原本纯净的音乐声音中被加入了附加的成分,产生了扭曲,有了声染色。而且,驻波强度大,房间阻尼不良时衰减时间很长,使低频混响时间过长,产生隆隆声。

    消除平行墙面可消除驻波。驻波能通过低频吸声处理来降低,增大低频阻尼,使它振不起来或很快衰减掉,低频平直了,也干脆利落了。
    我们今天要研究的是利用合理的摆位,把驻波的影响最小化。

    二、反射声的影响

    音箱发出的声音,有两种途径到达人耳,一种直线传播到人耳,称为直达声,另一种经过墙壁、天花板、地板等刚性表面一次或多次反射到达人耳,称为反射声。由于反射声经过的路径长,会比直达声晚到,于是产生了时间差(相位差),根据波的干涉理论,会在人耳处产生干涉作用,使频率响应曲线产生梳状效应。
    20090210_cddcb26d9af52b8342a3XFHNYlhcNzQS.jpg
    20090210_6f1d12350981242ed9ectxMzPskEtq64.jpg

    实际对频响的影响如下图的红线。
    20090210_81e30661d7a147442eb1EjnU4BMMn1aH.jpg

    来自侧面的反射声干涉通过调整与侧墙的距离、通过吸声或扩散解决。来自音箱背墙的反射声也会与直达声产生干涉,使低频产生增强或减弱的现象,称之为低频凹陷。它的影响远远超出你的想象,听感上就是下潜不深。

    要消除低频凹陷,应使音箱与背墙保持一段最小距离,计算公式如下:
    dmin =1.4 c / 4 f-3dB
    这里:
    dmin 是音箱与背墙间的距离,c 是 20°C时空气速度 = 344 m/s,f-3dB 是音箱的-3dB低频截止频率

    管善群教授给我们整理出了下表,根据频率查表即可得到最小距离:

    信号频率(Hz)

    100

    90

    80

    70

    60

    50

    40

    30

    20

    10

    1/4波长(m)

    0.86

    0.96

    1.80

    1.21

    1.43

    1.72

    2.15

    2.87

    3.44

    4.30

    最小距离(m)

    1.20

    1.34

    1.51

    1.70

    2.07

    2.41

    3.01

    4.01

    4.82

    6.02



    真力公司的推荐值:
    20090210_b05eee5e316579eb2e69KOz9VnJTcnag.jpg

    这组数据也是决定摆位的依据之一。

    三、房间分析

    这里就不用 CARA 软件来进行仿真了,杀鸡焉用牛刀!

    计算房间的驻波可以手工计算,也可以使用房间模式计算器,详见家庭影院网知识库(http://www.hdav.com.cn/play-hometheater/20150205_1764.html)。
    一般认为模式计算器也就是计算计算频率,实际还能反映驻波在某个方向上的声压分布。找到了规律才能寻找合适的摆位。输入房间的长宽高,就能显示三个维度上的驻波频率和分布情况。洋人喜欢用英制单位,只能自己先进行单位转换了。
    20090210_80c00f223bdf23a88fb7YWQ0Oe5wYnIg.jpg


    下图就是长度方向的计算实例,包含基波(黑色)、二次(红色)、三次(蓝色)、四次谐波(绿色)。请注意看图中顶点和节点的分布规律。

    20090210_e5253e1bec05987cb5860a9sMyDw7j8n.jpg


    20090210_742e5c59bde8ef0cead1s5te1nefAh18.jpg

    墙面处声压最强,意味着音箱或听音位靠墙是最糟糕的情况。节点分布,一次在1/2长度处;二次在1/4、3/4处;三次在1/6、3/6、5/6;四次在1/8、3/8、5/8、7/8处。

    宽度方向同样分析,规律相同但频率不同。高度方向就不考虑了,就是找出了最佳高度也不能把人悬在空中。{[

    查找最佳摆位的过程,就是查找上图中四条曲线的幅度都较小的位置,优化的过程就是妥协的过程。这个位置还与你的音箱低频范围有关。如重低音频率在20-120Hz之间,在AV功放把分频点降低到100Hz,就不用考虑绿色的线(115Hz)。

    四、确定主音箱摆位

    首先假定一个房间尺寸,选典型的高6米、宽4.5米、高2.8米。主音箱低频截止频率50Hz。当然实际操作时以自己的房间和音箱性能进行计算。

    上面的分析仍不够清晰,下面用一种全新的更直观的方法来进行分析。首先画出房间的矩形图,然后把长、宽方向模式图分别贴到矩形的边上,如下图。呵,没有做不到只有想不到啊,活学活用很重要啊。

    20090210_9d19210b307bb3a53e514lzKkXR3VbSj.jpg

    下面开始动工,找出驻波最轻的位置并用直线画在图上。由于主箱低频截止频率50HZ,长度方向上29Hz、宽度方向38Hz的黑线就不用考虑了,因为在频带之外,不会激励出这么低的驻波。150HZ以上的驻波,也可以不用考虑,因为它比较容易用吸声的方法解决。同时,权衡各频率时,频率低的优先度高。

    因此,长度方向剩下红蓝绿三线,宽度方向仅剩下红蓝两线。根据上面的原则,画出几条直线,距离前墙在1/6-1/4长度,即1-1.5米,宽度方向距侧墙1/6-1/4宽度,即0.75-1.13米,即图中划出的几个小方块区域。根据互易定律,最佳吸音区,至少要离后墙1米。

    再根据低频凹陷数据,得到最小离背墙距离2.41米,不可能达到,要么入墙安装,否则只能将就点了。

    确定大致的区域以后,根据实际听音进行调整,得到最终的最佳位置。

    比较一下 Linkwitz 实验室给出的摆位图吧,注意要折算成比例来看,你会有启发。
    20090210_d39b80f21c4932491b4aW7Vp4C1c6ss6.jpg


    五、确定低音炮摆位

    首先计算低频凹陷频率,假定炮的厚度0.5米,由于频率抵消发生在1/4波长处,计算频率为172Hz,已经在炮的工作频率之外了,不予考虑。
    怕麻烦,就不另画图了。先根据频率范围决定所需考虑的曲线。长度方向考虑黑红蓝线,宽度方向考虑黑红线。根据前述的优先原则,重点是黑线。毫无疑问,最佳位置是在房间中心。当然这是不现实的,但摆放的位置要尽量靠近墙的中点,千万不能放在墙角。

    THX 推荐的低音炮摆位就是墙的中点,如果是双炮,优先考虑分别放在左右两侧墙的中点。

    ===============================

    后半贴写得匆忙,讲得不易理解,因此,将国际著名电声学家 Floyd E. Toole 的《Loudspeakers and Rooms for Multichannel Audio Reproduction : Part 3 - Getting the Bass Right》中,关于位置与驻波(模式)的部分内容整理如下,原文可在哈曼国际的官方网站找到。

    20090211_de9be220146414468877WCMDBZNzEqso.jpg
    20090211_267434d272afe8f1fbbdFzb8BEVE4QEH.jpg
    20090211_0510cf968d330ffa74626WkQMVHUaueh.jpg
    20090211_bdbc3173178b62586368xULX4rYTvv73.jpg
    20090211_c692f25ffc0361403b9cit7Pqg5T0nvR.jpg
    20090211_3220eb24684a61fd9037Vo6aes1oDuJZ.jpg
    20090211_853b63d24e17cf69fb2fzLQ58y7vDUo9.jpg
    20090211_f643edc2cd13b6bd711bzuhXZ3bV2hxV.jpg

    回复

    使用道具 举报

    您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

    关闭

    编辑推荐 上一条 /2 下一条

    QQ| Archiver|手机版|小黑屋| 家庭影院论坛 ( 吉ICP备11003082号 )  

    GMT+8, 2017-3-23 12:17 , Processed in 0.161417 second(s), 32 queries .

    Powered by HDAV.com.cn

    © 2001-2013 家庭影院

    快速回复 返回顶部 返回列表