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老烧教你打造黄金尺寸家庭影院影音室

发布时间:2015-01-08 13:17 来源:索兰影音 阅读:

家庭影院从入门到精通

  矩形刚性界面房间简正频率计算公式反映了影音室房间的固有谐振频率,一旦受到外界声源激发时,这些频率是最容易被激发起来的频率。

老烧教你打造黄金尺寸家庭影院影音室

  在刚性矩形封闭房间中,空气振动的谐振频率主要由房间尺寸的大小来决定。而房间内所激发的谐振频率的分布则决定于房间长、宽、高尺寸的比例。如果谐振频率(简正模式)分布不均匀,使一些谐振频率(特别是低阶次三个轴向模式)重叠或非常靠近,产生简正模式的简并现象,就会使得某些声频频率的声能出现明显增强,造成声音传输过程中的失真。在小房间声学设计中我们应尽可能避免出现这一现象。

  如何解决这个问题是小房间家庭影院影音室声学设计必须面对的重要课题。它体现在两个方面:

  (1)如何了解小房间简正模式分布情况;

  (2)如何控制小房间简正模式的均匀分布。

  对于第一个问题,我们可以采用公式一个模式一个模式地计算出它们自低向高排列的频率序列。但是这是一件让人非常头痛的事情。随着计算机技术和软件的技术进展,有许多“房间模式计算器”工具软件相应推出,给我们的设计工作带来了极大便利,因而这个问题也就迎刃而解了。

  对于第二个问题,我们需要寻找一个合适的房间长、宽、高尺寸比例,在该比例下使房间简正模式分布均匀.特别是轴向模式,频率之间不出现重叠或者接近。这个问题的解决可用通过两种方法解决:一种方法是通过前人找到并推荐的房间长、宽、高尺寸“合适比例”,另一种方法就是通过专用计算软件,输入房间尺寸的允许范围,通过软件自动找到合适的房间长、宽、高尺寸比例的最佳解决方案。

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  房间模式一图形计算器

  按照该计算器网站名称也可以把它称为RealTraps房间模式一图形计算器。它是业界使用较多的一种房间模式计算器,是一款免费绿色软件,可以从网址:http://www. realtraps.com/modecalc. htm下载。

  界面上方设有房间尺寸长、宽、高三个输入框:当输入英制尺寸时,无需输入尺寸单位:当输入公制尺寸的时候要标注m或cm。界面下方设有两个计算按钮,左起第一个按钮是以模式随频率按图形方式显示;第二个按钮是以数据列表的形式显示各个轴向模式的频率。

  下面以房间长度为5m、宽度为4m、高度为3m进行输入,并计算房间模式:

  这里特别需要强调的一点是,输人数据时一定不要忘记输入尺寸单位“m”,否则它按默认单位“英尺(ft)”进行计算,并得出相应结果。

  左列1 4个频率分别对应{l,O,O},{2,O,O},{3,O,O},…{14,O,O}共14种长轴轴向模式;中间列11个频率分别对应{O,1,0},{O,2,0},…{O,ll ,O}共11种宽轴轴向模式;右列8个频率分别对应{0,0,l},{0,0,2},…{0,0,8}共8种垂直轴轴向模式。本模式计算器所计算的长、宽、高三个轴向模式所出现的计算值,仅仅是理论上的数值。在实际的小房间模式计算中,包括长轴轴向模式在内的数值,都会受到房间长度的限制,达到{8,O,O}就很少见了,该模式相财应的频率大致在200Hz以内。

  在该数据下面有如下说明:本次输人数据高:宽:长=1:1.33:1.67,长:宽=1.25 0容积为60m3。建议高:宽:长比例可选项为1:1.14:1.39或1:1.26:1.59或1:1.28:1.54或1:1.4:1.90或1:1.50:2.10或1:1.50:2.50…。

  这款房间模式计算器仅仅考虑了轴向模式对小房间声场的影响。在以200Hz为分界频率的小房间的容积大约为几十立方米,此时我们仅计算200Hz以下的房间模式。此时声场组成中,轴向模式大约占十三四个,而切向模式大约占40多个,斜向模式约占30个。由此可见,在房间简正模式的大家庭中也不能忽视切向模式和斜向模式的存在。

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  下面我们介绍两款能够计算所有房间模式的计算器,即“在线房间模式计算器”。

  鲍勃·金在线房间模式计算器

  1.鲍勃·金在线房间模式计算器网址

  采用鲍勃·金在线房间模式计算器就离不开上网。我们输入下面网址:http://www. bobgolds. com/Mode/RoomModes. htm就可以看到画面:最上面书写“房间模式计算器”(Room Modes calcula-tor)几个大字。这大约是2014年初更新后的版本,较前一版本页面更加整齐,而计算功能也更加完善。

  2.房间模式计算功能

  在房间长、宽、高尺寸输入栏,你可以输入英制尺寸,也可以输入米制尺寸,但均不写尺寸单位。界面自下起第1行,左起第1个按钮是“按照英制尺寸计算”按钮(compute imperial( feet/inches));左起第2个按钮是“按熙公制尺寸计算”按钮(compute metric(meters))。计算时依照输入尺寸单位制按动相应的计算按钮即可。

  比如我们输入房间长度为5m,宽度为4m,高度为3m,按动公制计算按钮展现计算结果。按频率( Hz)、频率间距(%)、波长、172波长、1/4波长、p、g、r、简正模式

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  旧版本中博内洛1/3 0ct模式频率密度曲线上面叠加一些计算数据字符(但是曲线下面的频率尽管不整齐,但是都有标注。纵坐标也标注模式数量)画面较凌乱;新版则分离出来单独成图,虽然画面清晰,但什么标注都没有。下左图说明是笔者根据旧版曲线整理,添加中文标注而成。请注意,在曲线左上角标明曲线随频率递增为“好”( Good);右上角标明出现非递增为“坏”( Bad);当然持平仅为合格。该曲线用于初步评估房间长、宽、高尺寸比例是否合适及简正模式频率分布是否均匀。

  3.其他计算功能

  计算数据复制区的右面还可以选取其他计算功能输出数据,选中复制到剪贴板上,再粘贴到空白Word文档中,从中我们可以发现不少其他项目的计算结果,分别介绍如下:

  1)简正模式频率间隔

  相邻简正模式频率间隔大于5%被认为是安全的。这一频率间隔源自钢琴相邻键盘半音程,即钢琴中一个八度音阶(即loct)包含七个白键,五个罴键,合计有12个半音程。核算相邻频率间隔均为半音程,大约为Ⅳ≈6%的频率间隔。读者可以参见本书附录2:钢琴键盘对应频率分布。

  2)房间尺寸比例核算

  根据欧洲广播联盟对试听室几何尺寸长、宽、高需满足彼此关系的一定要求。

  3)对房间建议采用的混响时间

  在计算过程中根据房间算出的容积大小推荐房间的中频混响时间。房间混响时间根据两种不同标准分别是:

  (1) IEC/AEC N 12 -A标准。

  (2) ITU/EBU(国际电联/欧广联)控制室建议。

  4)房间吸声量建议

  应该指出'这个数据计算数值可能有误,读者需要根据混响时间计算公式核实一下。

  5)显示房间频率等参数

  (1)显示房间施罗德频率(临界频率)fc。

  (2)频率范围。包括无房间模式频率范围;房间模式频率范围;衍射和扩散频率范围(声(3散区);镜面反射和声线占优势频率范围(镜面反射区)。

  (3)模式数量统计。包括轴向模式频率;切向模式频率;斜向模式频率。

  (4)临界距离。

  6)显示博内洛173 0ct模式频率密度分布

  计算器设置这样的功能其目的就是发现模式频率密度分布是否呈单调递增趋势。要获得精确统计数据,可以在计算的频率列表中通过人工统计的方法。本书第8章涉及这一问题时就采用人工统计的方法实现的。

  综上所述,“鲍勃。佥在线房间模式计算器”是一款功能比较全面的计算器。尽管它的界面不算美观'甚至有些凌乱(更新版本已经有所改善),但所包含的计算信息量是十分丰富的。对于想更全面获得小房间简正模式以及更多计算信息的读者而言,值得强烈推荐。

  这款计算器特点是支持模式相关计算数据的复制。

  “鲍勃·金在线房间模式计算器”并不会把各个模式频率无限制地计算下去,它是有一个与房间长度尺寸数值相对应的截止计算值。因为它是小房间模式计算器,经它判断,一旦频率超出了小房间的界限并开始进入声学意义上的大房间的时候,就马上终止计算。这个界限稍微超出了大、小房间的分界频率fc一定范围。很显然不再计算的频率就已经进入了声学大房间的频率范围。

  安迪·梅尔彻在线房间模式计算器(Andy Melcher Room Mode Calculator)的网址为:ht.tp://amroc. andymel. eu/

  安迪·梅尔彻在线房间模式计算器的程序开发者是一位声频工程师,通过阅读一些关于音响网站和科技论文,注意到房间模式广泛地出现在小房间,的确是一个“房间音质”的麻烦制造者。编写此程序在于采用输入房间长、宽、高尺寸快速实现房间模式频率计算,并尽可能找到均匀分布的尺寸比例。本计算器版本是在原有版本的基础上进行更新(大约在2013年8.9月之后)简化的版本,简明扼要,易于操作,更加实用化。

  现版本的改进之处至少表现在如下三点:

  1.博内洛1/3 0ct模式频率密度统计图的宪善

  在旧版本计算器中,以两种不同房间尺寸比例为例,房间高、宽、长比例分别为1:1.6:2.4和1:1.5:2. 39,如表4-2所列。博内洛(Bonello) 1/3 0ct房间简正模式频率密度统计图中,1/3 0ct的起止频率不同,也就是说它是出于非标准的1/3 0ct取值统计。这样在不同房间尺寸比例情况下进行比较时可比性就要差一些。

  这种标准的1/3 0ct,它的起、止频率是一致的,便于房间尺寸不同比例下计算比较。但是其标称频率值并不是1/3 0ct的中心频率值。然而大家却都保持取值一致,便于比较罢了。真正的标准1/3 0ct其标称频率应该是该1/3 0ct的中心频率。

  2.房间模式频率频谱排列的改善

  在新版本房间模式频率频谱排列中,用鼠标沿频率方向移动时,其下面显示蓝色小数点l位数的频率(不管你是否选中模式频率),当选中模式频率鼠标右侧显示框中出现模式频率的精确值,模式数{m,n,r}以及调式符号,下面的森特表随之摆动。

  在鲍勃·金在线房间模式计算器中计算列表右侧放置一钢琴键盘,给出的钢琴调式。新版房间模式计算器似乎受到启发,加入了更为详实的调式符号,同一调式符号下,尽管频率不同,但是同调,这意味着这些不同频率处于同一个l/120ct中。

  还有就是增加了模式频率声音播放(扬声器指向右上方时),关闭声音采用鼠标单击扬声器,使其指向右下方。

  3.房间模式频率列表的改善

  老版本房间模式频率列表包括序号、模式频率、房间长、宽、高模式数(例如{1,O,O})三项;新版本房间模式频率列表包括序号、模式频率、调武符号(意味着频率间隔范围)、房间长、宽、高模式数以及模式性质(例如轴向、切向、斜向)五项。

  新版安迪·梅尔彻(在线)房间模式计算器。进入网站页面,输入房间长、宽、高尺寸并执行后,呈现如图4 -7所示的安迪,梅尔彻(在线)房间模式计算器界面。首先应该指出的是,本程序仅用于刚性矩形的房间模式频率的计算。

  输入矩形房间长、宽、高尺寸后,用鼠标单击尺寸输入框右上角“+"字即可计算出相应的房间模式频率数据。这些数据包括模式频率频谱排列图(鼠标选中一频率则显示该频率的精1/3率,模式,调式符号),布尔特围线右下角显示的房间长、宽、高尺寸比例以及所计算的1/3 0ct简正模式频率数密度,该密度属于标准1/3 0ct密度值(而老版本采用的是非标准1/3 0ct密度值)o只有该密度呈单调递增时房间模式频率排列才趋向均匀。当然在该界面下面还出现(根据房间现有输入尺寸)房间模式频率计算数据78行(每符依次是序号、频率、调式、模式{m,n,r}以及模式类型)。

  鼠标在频谱坐标沿左、右移动,选择模式频率时鼠标下方显示选中频率值55.1Hz,与此同时下面的森特表指针左、右摆动,指针下面的方框显示Al。Al的含义读者可以参见该图右侧钢琴键盘旁边的调式符号。Al所对应的频率为55Hz,这里55Hz是调式Al(l/120ct)的中心频率(对应森特表指针O位置)o其上、下边界频率分别是56. 31Hz和53. 37Hz(分别对应森特表指针+50和一50)o鼠标在频谱坐标沿左、右更大范围移动则显示的调式符号亦发生改变,意味着模式频率的改变。例如从56. 31Hz继续向右移动鼠标时,森特表就陆续显示调式符号Al#、B1、C2、C2#、D2,等等。

  当只选择显示轴向模式频率时,在其频率列表中相邻频率如果调式符号相同,说明这两个频率处在同一个1/120ct频率范围中间。

  综上所述:前面三款房问模式计算器足为r解决如何r解小房问简正模式分布情况的课题。

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  如何控制小房问简止模式的均匀分和。声学小房问设计可以根据刚性矩形房问驻波公式,选择合适的长、宽、高比例降低驻波影响来实现。但是采用该公式用人工计算,要找到合适的长、宽、高比例的计算也是一件相当不轻松的事。当然现红可以采用计算机软件实现快速数值计算,从中找出房问合适的长、宽、高比例和尺寸。该软件就是美国RPG扩散系统公司开发的房间尺寸优化设计软件Room Sizero它是用来快速获得房间长、宽、高最佳尺寸比例或者寻找房间合适长、宽、高尺寸比例的一款工具软件。

  房间尺寸优化软件Room Sizer

  Room Sizer是美国RPG扩散系统公司开发的一种计算机程序,可以帮你找到营造声环境最好的小房间优化尺寸,例如音乐练习室(琴房)和录声控制室。

  输入你能接受的房间最小尺寸(声学装修后的房间实际尺寸)和最大尺寸(房间装修前的标称尺寸),在这些(长、宽、高)尺寸限定范围内Room Sizer将搜索最好的房间尺寸。从本质上讲它是一种智能化的搜索跟踪(尺寸、驻波计算)和误差(显示)的过程。

  Room Sizer是一种新的工具,它结合先进的计算模型与室内声学数值搜索算法。Room Sizer相对于其他系统是一个重大的进步。

  计算中它所显示的房间模式响应曲线是在声源和听声点位置于房间斜对角最坏情况下的响应曲线。在我们正常听声位置上,情况要更好些。因此,房间尺寸优化程序Room Sizer在声学小房间设计中,是寻找最佳房间尺寸(比例)的一款应用程序。

  进入软件界面出现房间尺寸输入框。输入房间长、宽、高尺寸的最小和最大范围值,按OK键即可进行计算。

  计算房间模式响应曲线是画面上出现三条颜色不同的曲线:最差的响应曲线为紫色;最佳的为黄色曲线;当前运算值为白色曲线。只有当白色曲线与黄色曲线重合的时候,就算找到了一组比较好的尺寸和比例,如图4 -10所示,此时在界面的右上角给出房间响应的尺寸和比例数据。否则的话,单击“Start"链重新开始运算。通常可以找到几种不同的解决方案,进行比较后选择其中最好的一种。

  Room Sizer房间尺寸优化软件是在给定的房间尺寸范围内进行优化计算。房间尺寸范围的确定至关重要,应尽量增加长、宽尺寸比例的选择范围,以便给出更多的优化数据。选择范围太窄,即使找到优化尺寸也难免有井底之蛙之嫌。更多家庭影院知识,尽在家庭影院网,官方微信:cnhifi。

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