什么房间比例最合适?家庭影院设计基础

发布时间: 2019-08-13

  家庭影院的设计成功与否,最直观的表现就是所得到的音画效果。然而声音好不好听,除了使用的音响器材本身因素以外,还存在着器材搭配、调整和空间因素的影响。在这其中,空间因素是影响最大的,也是最难以克服的。各种不同类型房间的声学特性,将会对声音的回放造成各种各样的影响,这其中的房间大小与比例则是至关重要的部分。

  下面,小编就与大家一同来了解视听空间房间比例设计的原理,认识国际公认的效果比较理想的视听空间房间比例。

  在上个世纪早期关于房间比例的研究与讨论过程中,取得最大成果的当数来自著名声学专家Bolt所带来的波尔围线(Bolt-Area),将生硬的数字比例转变为具体的图像范围。Bolt假定刚性矩形房间的固有共振频率被均匀分开,那么在声音频率响应曲线上将会更加平坦,不会出现过多的峰谷。不过就现在的声学理论来看,利用平均模式间隔作为基本理论并不够理想,但是在当时来说,不能不说是重大的突破。

  波尔围线对后世房间比例的研究带来极大的帮助,图中的横轴为W(房间宽度比值),纵轴为L(房间长度比值),房间的高度比例定为1。Bolt认为封闭曲线内部的范围是较为理想的房间比例取值,而这条封闭曲线是针对中小型房间推导出来的,曲线内部左方对应的是体积相对较小的房间,右方则是对应体积较大的房间。当年Bolt也留意到在封闭曲线之外的区域同样也存在多个可以接受的房间比例,这正是由于他所依据的平均模式间隔作为基础的理论仍然存在缺陷所确定的。

  谈及家庭视听空间的声学缺陷,就必然联系到小房间声学系统。由于房间容积较小,三边的长度与声波波长能产生一定的比例关系,必然会由于房间的固有共振频率模式而引起某部分频段的声音叠加或者衰减的现象,造成房间声染的问题,导致房间声音质量下降。

  家庭视听空间的声学缺陷包括了驻波、梳状滤波、共振与简并等声学缺陷。当中与房间大小与比例相关的包括驻波、共振与简并。当房间的尺寸与低频部分波长相近或与低频部分波长呈简单倍数关系时,房间就会产生驻波现象。房间共振方式有三种,包括轴向共振、切向共振以及斜向共振。

  当用户的音响系统发出的某一声音频率与房间中的某个固有频率相同之时,整个房间便会在该频率上产生共振,使得房间中某几个固定位置上的声音出现叠加变成峰值,声音变得响亮;同时也会使得房间内的某几个固定位置上的声音出现谷值,声音变得柔弱,这就形成了驻波。

  从上个世纪开始,声学界对视听空间房间比例的探讨就层出不穷。下面我们将从早期视听空间房间推荐比例、目前著名的视听空间房间比例范围计算方法和目前国内外组织与机构关于视听室房间大小与比例的推荐标准三个方面着手,对视听空间房间大小和比例研究发展历程来做回顾。

  对于视听空间的房间大小与比例的研究,其实从上个世纪40年代就陆续得到了不少著名声学专家的重视,并发现房间的比例与大小是两个互相影响的房间声学特性。起初大多数的研究是围绕演奏厅、录音室等环境而进行的,经过数十年的发展,随着家庭影院逐渐成熟与普及,国际上也出现了针对小空间家庭视听空间房间大小与比例的标准。现在,绝大多数优秀的家庭影院视听空间的建立都是基于这些标准之上。

  关于视听空间房间的形状,这些声学专家认为矩形的房间易于建筑以及进行声学控制,同时任何环境都要尽量避免凹表面,因为它会引起声学上的聚焦点与盲点,难以消除影响。以下为最著名的几个声学专家推荐房间比例(高:宽:长):

  此外,还有早期欧洲声学专家们推荐的1:1.67:2.67。从这7个推荐的房间比例可以得知,大致将房间比例的范畴定于1:(1~2):(1.5~3)区间之内,虽然上面几个房间推荐比例多是针对容积较大的音乐厅而设定的,但也为后期的小房间比例标准的建立打下了坚实的基础。当中值得留意的是由Boner所推荐的1:1.26:1.59,这是为容积较小的广播演播室而推荐的房间比例,也最终成为家庭影院视听空间房间推荐比例国际标准的前身。

  在早期声学专家对房间比例方面取得的研究成果的基础上,自上世纪60年代到现在,不断出现全新的寻求最佳房间比例范围的计算方法,当中较为出名的包括以下几种:

  Gilford对大约20Hz的驻波带宽进行查找分组,改变房间的尺寸,不断计算,直到出现一个令人满意的平均分布。当年,Gilford是通过手工计算的方式来完成,工作量之巨大让人佩服。Gilford当时也指出了Bolt所建议的1:1.5:2.5比例存在着一定的问题,原因在于轴向模式导致房间声学特性的改变。

  1971年,著名的声学专家Louden使用共振频率分布标准差的均匀度统计方法,计算精度比早期Bolt所提出的采用平均差统计法的更加精确。Louden在1:(1.1~1.9):(1.1~2.8)的房间比例范围内,比例间隔为0.1的125个矩形房间分别计算出前36个共振频率及其标准差。为了避免房间容积方面的影响,Louden所选取的各个比例的体积均选取了201.6 立方米,然后再以标准差为判断方式列出统计所得出的125个房间的尺寸比例的优劣次序。

  于是就产生了现在国际广播电视组织与欧洲广播联盟推荐的1:1.4:1.9的房间比例,天论坛手机报码另外1:1.5:2.1、1:1.4:2.1以及1:1.6:2.1等经典房间比例都出现在Louden的研究成果之中。从Louden的研究所得出的房间比例数值与Bolt所带来的波尔围线相比较,最佳的三个数值均在围线的中部,与波尔围线相当接近,为后人选取最佳的房间比例尺寸提供了便利。

  1981年,又一位声学专家Bonello对房间比例的统计方法展开全新的研究。Bonello的研究的主要根据是:当进行1/3倍频程至更高带宽时驻波密度是不会减少的,5个或更多一致的频率模式在1/3倍频程中是可以接受的。Bonello认为一个良好的视听空间共振频率在1/3倍频程内的共振频率密度是单调递增的,后一频程中的共振频率数量总是比相邻的前一频程更多。

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