家庭影院中低频驻波的危害与消除

家庭影院中低频驻波的危害与消除 

一个出色的家庭影院，不仅仅在于软硬装上给人愉悦，更需要内能氛围满满，外能舒适不被打扰。当我们开始接触家庭影院后，也慢慢了解到更多声学处理的技巧，同时也开始体会到驻波干扰的烦恼。不管房间大小格局如何，只要是封闭的空间，都会形成各种各样呈分布状的驻波。规则的长方体房间，比较容易预测分析，可以大致计算出各个频率驻波的分布状态；而不规则的房间，切了角的房间，不平行墙面的房间，其驻波的分布则会比较散乱。

什么是低频驻波

低频管理不当就会极容易出现驻波，这种现象通常在我们组建家庭影院时，当加入低音炮后，房间的声音就变得奇怪。

相比传统的商业影院，家庭影院空间相对较小，因为空间越小低频越散不去，极大的低频能量就有机可乘，在空间的每个角落驻足不散，形成驻波，低频轰鸣不断；加上墙面来回反射，形成颤动回声等声音缺陷，造成声音混乱、模糊不清。一般来说，驻波是因为声波在密闭的室内的对立面间反射（对立面指相对立的两堵墙，包括左右、前后以及天花板与地板）多次反射后出现的一种既无法消散又无法停止震动的驻留声波，当驻波所造成的能量增益过强时，不仅会让人不舒服，同时还会盖掉其它声音细节。

总结而言，在相对密闭的空间内聆听低频，就会有驻波的问题。驻波的形成与音箱本身的设计和空间特性都有关系，尤其会随着空间型态的不同而有不同效应，但其物理特性仍有一定规则。原则上越靠近墙壁越容易形成驻波峰值，虽然驻波不易消除，但是可以处理，我们可以尽量减少驻波的产生，或尽量避免让自己在聆听座位上受到驻波影响。

解决低频驻波的几个方法

每一个房间都有对应的长、宽、高尺寸的驻波，这个是无法避免的事实。如果不幸长、宽、高尺寸的驻波都恰好叠在一起时，驻波的音量强度便大为增加。目前，我们常见的家庭影院房间，小则约十平米，大则数十上百平米。房间内的低频很容易因为驻波而存在各种各样的问题，比如低频轰隆隆消散慢，比如曲线峰谷交错，造成某个频段有缺失，某个频段又过量。另外房间内的各个位置由于驻波的存在，低频的曲线相差巨大，导致低频的体验差别也非常大。要解决这些低频驻波问题，通常可以采用以下几种方法：

1、房间尺寸和形状的布局

房间的尺寸和形状对低频驻波问题有显着影响。据研究，通过调整房间尺寸和形状，可以改善低频驻波现象。例如，过小或过长的房间会增加低频驻波的频率和强度。研究表明，调整房间尺寸的宽高比在1.2至1.5之间，可以减少低频驻波现象。此外，通过增加房间内的隔板或使用倾斜的墙壁、斜屋顶等不规则结构，也能打破驻波形成的条件，减少低频驻波的影响。

2、适当使用吸音材料

放置适当的低音吸收材料是解决低频驻波的有效方法之一。根据研究，合理布置低音吸音材料可以显着减少低频驻波现象。例如，在墙壁和天花板上添加吸音板或吸音泡棉可以达到低音吸收效果。根据吸音材料的吸声系数，可以选择合适的材料和布置方式。例如，具有0.8以上吸声系数的低音吸音板可以有效吸收低频能量，减少低音驻波。通常建议覆盖房间面积的20-30%的表面使用低音吸音材料。

3、调整超低音位置及皇帝位

音箱和听众的位置对低频驻波问题的解决也有影响。在小房间中，音箱和听众的位置应避免位于低频驻波节点的位置。低频驻波节点是声音压力极小的区域，声音的能量相对较弱，听众在此处会感受到低音响应的减弱。通过合理调整音箱和听众的位置，使其避开低频驻波节点，可以获得更均衡和自然的低音效果。此外还要设置合理的皇帝位，避开驻波谷的位置，建议的位置为长度方向离后墙20%，32%，45%的位置。

想要聆听到理想的音响效果，聆听位置也是关键之一，因为当您决定座位的同时，也决定了座位、音箱与侧墙的距离。要知道，只要是在有墙的空间聆听就可能产生驻波，也就是低频声波会在空间中产生能量强与弱（音压大与小）的不同区域而座位区域也会有驻波现象，所以您可以尝试稍微让座位作前后”位置的微调，如果原本听起来能量不足、低频虚弱就可以选择能量较强的位置。反之，如果感觉能量偏高、低频过肥就可以选择能量较弱的位置来取得平衡。不过这样的调整是有限度的，同时要谨慎，因为太大幅度的前后移动，势必也会改变座位、左右声道、环绕声道和其它墙面之间的相对位置，那么音质音色、音场宽度、舞台深度都会连动影响，所以包含Tonn角度、放大器参数等设定就必须重新调整。那么初次使用时该怎么决定聆听位置呢？因为超低音不可能单独使用，一定是配合多声道剧院系统（少数是组成2.1声道音响系统），为了整体声音的正确与平衡，座位位置必须按照基础多声道或2声道摆位法则。

另一方面，超低音的量感与“摆放位置和墙壁距离”有很大关系，只要低音炮紧邻壁面，低频的量感就会增加，而且1个壁面最多可以让低频下段增加6dB。如果是将超低音塞在墙角，那就有2个墙面加强低频理论上最多可增强到12dB，更容易产生能量堆积的情形。所以当您在使用超低音时发现，府上空间容易出现能量过多的轰隆隆听感，那就该避免把超低音塞在墙角或靠近墙边。如果本来超低音就是远离墙面，但是仍然有轰隆隆的问题呢？还有一种可能性，就物理现象来说：在一个对称的空间里面，长边或宽边的1/2位置上也容易产生某些频段的能量增强，所以这些位置也应该避免。

4、设置低频陷阱

低频陷阱是一种专门设计用于消除低频驻波的装置，一些专业的影音室和录音棚在做装修声学处理时一般都会用到。低频陷阱通常都安放在房间角落，主要功能是用来吸收特定低频驻波，相比吸音板而言是一款特殊的声学处理装置。低频陷阱可以改善房间内低频响应，延迟驻波，让声音更清晰，从而提高声音系统品质。

低频陷阱最低的吸收频率主要由它的半径决定的，合适的低频陷阱可以吸收下限至40Hz甚至更低的频率声音，扩散400Hz以上频率的声音。常见的低频陷阱一般有扇形和圆柱形两种， 扇形可以固定在墙角角落，而圆柱形低频陷阱可以随意放置在靠墙角的地方。不需要进行固定。安装简便，随时变换布置，可以直接放在墙角，亦可通过一些辅助的悬挂配件进行挂装。

低音在房间的各个角落堆积的很严重，在三面角落（两个墙壁与天花板之间，两个墙壁与地板之间的交界）中的聚积最大。从技术上讲，所有频率在三面角落的声压变化最大。自然，三面角落是放置低音陷阱首先要考虑的地方。但是，在将泡棉或吸音材料塞入房间角落之前，还需要考虑与墙壁距离的问题。声波接触墙壁时，其压力最大，但其速度为零。声波在撞墙之前，有很高的速度（343m/秒）。当它撞击墙壁时，速度瞬间变为零，但是压力肯定很高。

有关低频陷阱

接回前面说到的低频陷阱话题，解决方法有了，但我们还是不清楚该如何设置。如果房间比例接近整数比（或者接近正方形），建议在每个墙角都放置一个低频陷阱，如果比例合理，可以在后墙角落安放两个。话说回来，目前常见的低频陷阱都有哪些呢？

一是赫尔姆霍兹共鸣器，赫尔姆霍茨共鸣器是因这一领域的权威科学家Herman von Helmholtz（1821-1894）而得名。它的设计原理很简单，一个大箱子有一个小开口就会对某一特定频率产生共鸣。想一下当你沿着汽水瓶口或暖壶壶胆吹气时，它发出怎样的声音，你就会受到启发了。赫尔姆霍茨共鸣器可以设计为窄频带（只移除有问题的频率），也可设计为宽频带，适用于一段频域。但是，它要求箱体必须坚硬厚重，由于通常体积太大较难构造。

其二是共鸣式低频陷阱，也被称作嵌板式陷阱。它通常使用薄薄的夹板或类似的材料构成面板。嵌板式陷阱通常使用玻璃纤维来拓宽吸收范围，设计良好的话它可以有效的覆盖一个八度音阶。虽然依旧不够完美，但比起赫尔姆霍茨式陷阱来已经有更宽广的吸收范围。采用此种陷阱来处理房间时，通常另一种也会被采用，一种用于控制100Hz左右的频率，另一种控制200Hz。在低频80-300Hz的主要频段中如此处理是可以接受的。此外还有玻璃纤维式低频陷阱，它能被压缩为原始体积的四分之一并塞进一到四英寸厚的嵌板中。一个塞入玻璃纤维的三英寸厚的嵌板的吸音性能相当于未经压缩的一英尺厚的玻璃纤维。使用玻璃纤维的低频陷阱的最大优势在于由于它不是基于共鸣的原理，因此适用于更宽广的一段频率范围。硬质玻璃纤维嵌板也被大量用于吸收中高频。结合硬质玻璃纤维隔膜可以达到很高的性能。象这种混合式设计可以覆盖很宽的一段频率，低频可以潜至80Hz甚至更低。采用玻璃纤维的陷阱对于80Hz以下的频率很难产生充分有效的吸收。不过大多数的房间不需要吸收80Hz以下的频率，因为一面石头墙会穿透和吸收这些极低的频率。