是的,这是常见低频陷阱的一种,不过假若您想精确针对某个低频来做吸收,那就不是随便钉个斜面就成,您必须了解多大的斜面、多大的内容积、里面放置多少的吸音材料才能够精确吸收该频率。 假若是随手为之,说不定会将原本就已经不足的低频再度吸收,如此反而产生不良影响。
关于Hi-Fi
是的,这是常见低频陷阱的一种,不过假若您想精确针对某个低频来做吸收,那就不是随便钉个斜面就成,您必须了解多大的斜面、多大的内容积、里面放置多少的吸音材料才能够精确吸收该频率。 假若是随手为之,说不定会将原本就已经不足的低频再度吸收,如此反而产生不良影响。
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低频能量的吸收,可以分为软质材料吸收与腔体共振二种,事实上往往是二者合一,或在腔体中另外加上振动膜片(或板材)。 大家要清楚知道一个事实,那就是声音的能量是不会消失的,只会转换成不同的形态。例如高频的吸收大多是利用多孔类材料,让波长短的高频进入多孔材料内部之后,借着摩擦,使得声能转化成热能,如此一来声波的能量就被吸收了。 而低频由于波长很长,用多孔类材料很难让声波转为热能,所以通常会以将声波转化为机械能的方式去消除。 什么是声能转化为机械能?就是振动,借着引起共振,将声能转化为机械能。 所以,如果聆听音乐时,您的木制天花板在振动,那就表示喇叭播出的某频率引起天花板的共振,当天花板在共振时,就是在吸收该频率。

一般吸收低频的方式称为低频陷阱,低频陷阱的做法很多种,有按照公式设计一个共振腔体者,有在腔体里放置大捆沉重的吸音棉者,有设计成可以调节吸收频率的木柜型,还有以复合方式吸收低频者。总之,想要吸收低频,低频陷阱不论是何种形式,其体积与所占的内容积都是相当大的。 由于低频陷阱需要针对某个频率,所以计算公式必须很准确,而且要有经验,不是一般DIY者所能够做到的,必须由专家来做。
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可以,有一个公式名为Sabine’s Equation沙宾公式,只要知道空间的容积、吸音面积、吸音系数,就可以计算出空间的残响时间。 不过现在不必这么麻烦,只要有麦克风、相关软件与计算机,就可以很轻易的测出各频率的残响时间,而这些设备在一万台币左右就可搞定,所以没有人再去背沙宾公式了。
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当发声体在空间中发声停止后,会有许多反射音持续的产生,一直到反射音能量消失为止,这就是残响(或称余响)。 通常,我们把残响时间定义为声波能量衰减到只有原来的百万分之一(负60dB)时,我们就称为残响时间,也就是所谓的RT60。 一般音乐厅的残响时间500Hz或1kHz中心频率处大约为2秒,歌剧院更短些,大约1-1.5秒。 一般家里的聆听空间残响时间则大约0.5秒以下比较适合。
残响时间不仅是中心频率500Hz或1000Hz处的时间长短而已,更重要的是各频段的残响时间分布情况。 一般来说,频率越高,残响时间要适当缩短;频率越低,残响时间要适当增长,这样的残响时间分布让音乐听起来最自然最好听。 问题是,想要控制这样的残响时间分布太困难了,即使专家设计的音乐厅都不容易达成,更遑论一般家庭的聆听空间。 所以,我们只能尽量把吸收与扩散做得均匀,藉此获得好听的声音。

残响时间太长,声音听起来会倾向不够清晰。 残响时间太短,声音听起来会不够丰润。 一个聆听空间中如果物品很少,墙面地板又是光滑的硬质材料,由于吸音很少,残响时间必然很长,听音乐时将无法开大音量,而且会觉得高频太吵。 一般家庭倒是很少遇上残响时间太短者,如果残响时间太短,声音就会变得很干、很瘦,不够丰润。 所以,聆听空间中不能太干净,什么东西都没有;当然也不能如仓库堆满杂物,太多的物品会把残响时间吸得太短。到底一个聆听空间内要自然放置多少东西?这就要靠自己聆听的经验了,用自己的耳朵来感受到最适当的残响时间。

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一般而言从200Hz到2000Hz这段频域要注重的是扩散,2000Hz-4000Hz这段频域要注重的是吸收,4000Hz以上的频域其实不必费心处理,因为室内的家具摆设等就能把过多的频率吸收掉。 而200Hz以下大多受制于Room Mode所产生的中低频、低频峰值,这么低的频率如果想要用二次余数扩散器来处理,其体积势必会很巨大,这是不切实际的,必须以低频陷阱(Bass Trap)方式来处理。 所以,聆听空间需要的是二次余数扩散器,以及吸收高频的一些声学处理器,这些在市场上都可以买到,每件声学处理器都会列有吸收频域的规格,以及吸收的量。
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Quadratic Residue Diffuser二次余数扩散器。此处的“二次”指的是二次方,余数指的是自然数除以质数(除了1以及本身之外,无法除尽的数)这后所剩的余数。二次余数扩散器就是音响迷常见的美国RPG扩散器,不过RPG扩散器并不称为二次余数扩散器,这里面有一段故事:二次余数全名为Quadratic Residue Of Prime Numbers,这是一种数学序列模式,但被德国物理学家、声学专家Manfred R. Schroeder拿来研究出一种有效扩散声波的Reflection Phase Grating(反射相位栅格),这也是RPG公司的名称由来。

在1970年代,Schroeder接受委托,研究欧洲二十几个被大家认为音响效果出众的音乐厅。当时他发现受欢迎的音乐厅都是鞋盒子形状,也就是狭长的长方形空间,而非宽度比长度大的空间。经过研究,发现原来鞋盒型空间的二侧墙距离观众比较近,从二侧墙传到二耳的声波听起来差距较大,从天花板传来的声波二耳听起来差距不大,或许是这个原因,让鞋盒型空间更受观众欢迎。

当然,音乐厅的声学情况很复杂,并不是以上简单的推测可以涵盖。总之,Schroeder据此研究出声波的扩散对于人耳的聆听有极大的帮助,并于1975年发表二次余数扩散器的论文,从此把室内声学空间的处理带入新的时代。到了1983年,在Naval Research Laboratory任职,专精研究声波绕射的物理学家Peter D’Antonio创立了RPG公司,开始大量生产以二次余数扩散理论为基础的声波扩散器,并且推广到各录音室与音响空间,RPG的产品以及二次余数扩散理论慢慢被大众接受。
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如果把吸引材料紧贴墙面,其吸引能力不如在吸音材料与墙面之间留有空气层。留有空气层不仅能提升吸音的能力,还可以产生隔音的效果。通常,如果把吸音材料与墙面之间留有四分之一波长的空间时,吸音能力会是最好的,这就是所谓Quarter Wavelength Rule。例如,假若您想以吸音材料吸收100Hz的频率,让我们先计算100Hz的波长是3.43公尺,3.43公尺的四分之一就是大约0.85公尺。这也就是说,您必须把吸音器材跟墙面之间留下0.85公尺的空隙,这样才能达到最佳的吸音效果。同样的,假若您想吸收1000Hz频率,就要在吸音材料与墙面之间留有8.5公分的空隙。

我们就说界面好了,声波遇上界面,会有三种结果,第一种是被吸收,第二种是被反射,第三种是穿过去。被吸收的情况通常是被软质多孔材料吸收,让声能转为热能;或者是激起板子或墙面振动,让声能转变为机械能。 至于穿过去,通常都是频率很低,波长很长,可以穿到户外或隔壁人家,让人听到远远传来的低频,或其他频率。 声波被吸收,或穿过墙面很容易了解,唯有反射比较难处理,由于杂乱的反射音会造成聆听音乐的干扰,所以我们通常都要让声波「均匀扩散」,这样才能听到好听的声音。
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为何在环境噪音强的地方,我们必须把音响的音量提高才能听得清楚?这就跟人耳所谓遮蔽效应(Masking Effects)有关。 最常见的例子是,当我们开车听音乐时,如果引擎声与风声较强时,就会不自觉的把音量调大,这样才能听得清楚音乐。 如果把车停下来,马上会觉得音量太大了,超过耳朵能忍受范围。这就是遮蔽效应,是噪音遮蔽了音乐,使得耳朵的音量门槛提升了。 一旦噪音移除,耳朵的音量门坎又恢复正常。
所以,当我们家里的聆听空间很安静时,音响的音量不必开大声,我们就觉得音量已经足够了。 而当我们在吵杂街边的音响店听音乐时,音量通常都要开很大,我们才会听得清楚音乐,这是因为噪音遮蔽了音乐。 当音响开大声时,各种失真也会相对提高,聆听空间的反射音量感也会增强,这都不利于聆听音乐。
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德国声学家Helmut Haas于1949年发表著名的Haas Effect,其实验内容大概是这样的:以两个喇叭播放连续语音,其中一个喇叭播放的语音频号有经过时间延迟,另一个则是原音,两个喇叭连接两部独立的扩大机,可单独调整喇叭音量,并将两个喇叭的音量调到一致。 此时受测的听众坐在两个喇叭中间位置,进行聆听测试。结果发现人耳对于左右两个喇叭播放语音的时间差距在千分之5~30秒以内时,有经过时间延迟那个喇叭的音量即使加大10dB,人耳也无法感受到两个喇叭的声音有时间先后的差异。 如果两个喇叭时间差在千分之40~50秒时,不必增加音量,人耳就可以明显觉得有回音现象。

从以上实验发现,人耳对于时间差距在千分之5~30秒范围内的反射音,大脑会自动把这二个音融合在一起,感觉上只会增加原来声音的响度与改善音色。 然而,当反射音与直接音的时间差距超过千分之50秒,人耳感觉就是听到明显的回音。 这样的现象被广泛应用在录音工程中,让录音师可以迭音,增加声音的厚度。所以,当我们在聆听音乐时,如果有反射音,只要是低于千分之30秒的时间,这些反射音可以增加声音的丰富性。 不过,如果反射音延迟太长,不仅影响定位感,也会影响音色,甚至还会造成回音的感觉。
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这是跟声学理论中的领先效应(Precedence Effect)有关。 有关这样的研究,最早在1948年有Lothar Cremer发表的相关论文「Law of the First Wavefront」,1949年有Hans Wallach发表的「Precedence Effect」,同年还有Helmut Haas发表的相同内容论文,称为Haas Effect,其中以Haas Effect哈斯效应最为人知。

什么是领先效应?简单的说,我们对于发声体的定位,通常来自该发声体第一时间进入耳朵的直接音,随后而至的反射音并不会改变发声体的定位,只是会影响定位的清晰程度而已。 所以,当我们在布置聆听空间时,为了获得最佳的定位感,都需要降低反射音的量,尤其是第一反射音。
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这跟我们听耳机时的Head Related Transfer Function头部关联转换函数(请参阅耳机篇章)异曲同工,也是心理音响学的层面。 当我们在一个自然的环境中,二耳所听到的声音不可能只有「直接音」,而是混合着各种反射音的声音,直接音加上各种反射音营造出我们从出生开始就习惯的「空间感」。 而当我们在聆听音乐时,不论是在音乐厅,或是在其他场所,也都不可能只有听到乐器或歌手所发出的直接音,而是混合空间中的各种反射音,这就是大脑所习惯的声音,也是大脑赖以判断声音是否「自然真实」的依据。 一旦把所有的反射音抽离,大脑就会产生误判,也就无法「感觉」这是自然真实的声音。
所以,当我们在聆听空间中听音乐时,该做的是布置适当的声波扩散与声波吸收,尽量降低波峰与波谷,让空间所产生的扭曲尽量降低,营造出大脑所「认知」的良好空间,而非全吸收或全反射。
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理论上,当我们在听音乐时,如果能够把房间内所有的声波反射去除,我们听到的应该就是录音中的「原音」,这也是有极少数人主张聆听空间应该如无响室般强烈吸音。 不过,也有一派人认为喇叭所发出的声音能量极其珍贵,我们不应该将其吸收,而是应该把房间布置成全反射,这样才能保存原本喇叭所发出的能量。
其实,这二种说法都错了。 如果把聆听空间布置成全反射,没有任何吸音材料布置其中,我们耳朵所听到的声波将会是喇叭原本发出的声波加上房间中所有的反射音,这怎么是喇叭的「原音」呢,事实上反射音的量可能还超过喇叭所发出的「原音」。
而在无响室所听到的声音的确是喇叭原本发出的声波,不过,它并不是我们大脑中所听到的日常习惯的声音,人耳对声音的「感知」并不只是从耳膜接收到声波而已,更重要的是大脑处理声波时的「心理音响学」范畴。所以,当我们在无响室听音乐时,您的大脑会告诉您,这是很奇怪的声音,因为跟生下来就开始累积的聆听经验不符。 所以,也从来没有人提倡在无响室中听音乐。
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无响室的英文是Anechoic Chamber,也就是没有声波反射的房间。无响室通常是用来量测电子产品的一些特性,喇叭的规格,甚至噪音高低等等,它的基本要求就是要做到隔绝外界噪音,让室内的环境成为自由空间或半自由空间。 所谓自由空间就是发声体周围没有任何边界,可以让声波充分传递。而半自由空间就是发声体有一个接触面(例如地面),声波只能做一半的自由传递。

在无响室中,用来吸收声波的是厚重的楔形玻璃纤维棉,楔型玻璃纤维棉的长度(也就是厚度)决定了能够吸收多低的频率,厚度是以四分之一波长吸收理论来决定的(后面会有说明),例如想要吸收到20Hz频率,其楔型吸音棉就必须要有17公尺波长的四分之一,也就是425公尺厚。
无响室通常都是把受测物品放在室中一半高度的位置,底下铺铁网以供行走,铁网下面还有楔型玻璃纤维棉,所以想要能够吸收20Hz频率的无响室非常巨大,般小无响室所能够量测的频率范围是受到限制的。

在无响室中,由于楔型玻璃纤维棉可以把声波吸掉99%,所以当我们踏入无响室后,会觉得跟自然环境有很大的不同,因为没有听到周围的反射音,这跟大脑从出生开始所接受到的环境经验完全不同,所以大脑会发出奇异的反应。
在无响室中,由于声波几乎都被吸光,人处于无响室中说话的感觉会很奇怪。
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严格来説,应该是声波的反射,是反射造成了房间各种问题,包括二平行墙面之间的驻波、声波的波峰与波谷、增强与抵消、共振频率等,因而扭曲了原本正常的声波。举例来说,如果我们在户外,由于没有边界,此时喇叭所发出来的声音就会是它们本来该发出的声音。同样的道理,无响室的建立也是因想要去除房间中的反射音,让测试麦克风能够拾取喇叭原本发出来的声音而设计的。
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建议保留原本的大空间,大空间里不仅墙面反射音的影响比较小,驻波的能量也会降低,对于聆听音乐有其正面的效果。 只是大空间中要使用的声波扩散器、吸收装置数量要更多而已。

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如果您把长宽高的数字分别带入上述的算式,就会发现,只要长宽高的尺寸不要互为倍数,就可以避免产生重迭的频率,由此就衍生出一个名词:聆听空间的长宽高黄金比例。 换句话说,如果您能够打造一间聆听空间,就从长宽高的黄金比例开始做起,这样可以把聆听空间自然共振的困扰去除。
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其实也不必计算,用常识就可以判断。 通常我们会把空间高度看做是宽度如果是3,长度如果是5,这样的比例相互除不尽,就可以是黄金比例。 假若房间的真实高度是3米,那么宽度就是9米,长度就是15米,这样一个房间容积很大,一般人可能无法拥有。


如果再把尺寸缩小,高度是户宽度是1.26,长度是1.59。 换算成实际尺寸,那就是高度3米,宽度3.78米,长度4.77米,这就是一般公寓的小房间尺寸。 1:1.4:1.9的比例也常被使用,以台湾的居家空间而言,假若高度有3米,那么宽度就是4.2米,长度就是5.7米,这大概是7坪多的空间。 如果再大些呢?可以用1:1.6:2.33,高度3米,宽度4.8米,长度6.99米,这就是比较大的空间了。


有关聆听空间的长宽高比例,网络上有太多数据可以查到,计算机已经帮您计算好。 要注意的是这些尺寸都是净尺寸,也就是已经做好内部装潢的净空间。


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最简单又最有效的方法就是去买一套测试聆听空间频率响应曲线的软件,这种软件包括一支校正过的测试麦克风,一套输入计算机的测试软件,一片上面有测试频率的光碟(有的版本测试频率已经在软件中)。 这种测试软件可以量测的范围很广,不仅是聆听空间的频率响应曲线,还可以量测残响时间、瀑布图、Impulse Response等等,非常好用,而且不难使用,一般没有相关技术背景的人都可以使用。 例如Dayton Audio所推出的OmniMic V2就很好用,全套售价3美元,可以上网购买,台湾也有卖。

想要调音,必须先了解聆听空间的声学状态,而这样一套测试软件可以让您用肉眼看到聆听空间内的声波行为,对症下药去处理,绝对比用瞎子摸象的想象还有效。 可能有人会说,就算测出频率响应曲线平直也不一定好声,所以测了也是没用。 没错,频率响应曲线平直不一定代表好声,因为还有其他因素影响声音好听与否。 不过,频率响应曲线越平直,代表聆听空间的基本条件越好,可以让我们做更正确的判断与调音、调出好声的成功率更高。

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很简单,只要知道声音每秒的速度与房间长、宽、高尺寸就可以了。 声音每秒行进的速度大约343公尺,我们以3公尺来计算比较方便。 假设房间长度是10公尺,那么共振频率就是340公尺除以10公尺,等于34Hz。 不过34Hz并不是最低的共振频率,最低共振频率还要除以2,也就是17Hz。 简单说,如果房间长度有10公尺,那么这个房间的Room Mode最低共振频率是17Hz,第二个共振频率是34Hz(17Hz×2),第三个共振频率是51Hz(17Hz×3),第四个共振频率是68Hz(17Hz×4),以17Hz一直往上乘N,就是10公尺长的所有共振频率。
房间的长度会有共振频率,房间的宽度、高度也同样会有不同共振频率,其算法跟长度相同。 一旦房间长、宽、高的共振频率出现相同的数字,就代表着在这个频率上的声波能量相加,让共振增强很多倍,这也是我们在小房间中经常听到轰轰然低频的原因,也是音响迷最容易碰上的扭曲。
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