2009年9月28日 星期一

[轉貼]音響空間問題診療室

特別企劃撰文 劉漢盛

音響空間問題診療室

多 聲道時代,由於喇叭數量增加,並且還增加了前所未有的超低音,因此空間與喇叭之間的關係顯得越來越複雜,許多讀者們也對音響空間的諸多問題顯得越來越迷 惘。這也難怪,當喇叭只有二支時,我們對空間內的各種聲波反射、吸收就已經很難掌握了,現在5.1聲道總共有六支喇叭,它的複雜性可想而知。要命的是原本 二聲道時代就很難解問題的中低頻駐波,再加了超低音之後更顯害處。

為此,我把過去一年多來許多讀者們在讀者回函中「音響診療室」中有關各種空間的問題(包括與多聲道有關的空間問題)做個集結回答,並且嘗試著以多聲道時代的觀點來解釋空間的總總解決之道。希望能夠為讀者們提供一條更清楚的音響空間之路。

問題:我最近改用5.1聲道,二支環繞喇叭放在聆聽位置後面,以前二聲道時按照前硬中吸後擴散的原則去佈置聆聽室,現在需要改變嗎?

回答:對 於前聲道與中聲道,「前硬」的原則不必改變。而環繞喇叭擺在聆聽位置後面,由於環繞喇叭只負責較低的音量去營造環繞包圍感,所以原本的「擴散」裝潢也不必 改變。要注意的是超低音的擺位,雖然理論上夠低的頻率沒有方向性,但超低音還是會發出具有指向性的頻率,所以假若您使用一個超低音,最好放在前聲道偏右的 地方。因為按照管弦樂團的編制,大提琴與Bass是在右邊的。假若用二個超低音,最好把二個超低音各擺在左右前聲道喇叭的內側。此時,喇叭附近「前硬」的 作法對超低音的猛爆與向下延伸也會有幫助。因此,無論您是使用二聲道系統或多聲道系統,前硬中吸後擴散的裝潢原則是不必改變的。

假若您採用7.1聲道實該怎麼辦?此時會有側環繞喇叭,我想「中吸」的原則仍然不必改變。為什麼?因為中段要吸收的是來自前聲道喇叭的二側牆第一次反射音,這會有助於定位感的清晰與聲音的乾淨感覺。側環繞喇叭發出的聲音不至於被附近的吸音材料吸收,所以不必擔心。

DTS ES建議的喇叭擺位(左) & 欣賞DVD Audio時需要的喇叭擺位(右)

問題:以前用二聲道時,音響空間沒有發生什麼問題。改用5.1聲道之後,有時候落地窗會被低音震得嘎嘎響,請問有沒有辦法改善?

回答:落地窗會嘎嘎響是因為超低音發出的低頻與落地窗的共振頻率相同,所以引起聲響。如果改變超低音的音量以及擺位都無法改善的話,那可能就沒辦法了。

問題:我最近有機會改建音響室,我想在隔間的同時就把5.1聲道的喇叭都鑲在牆裡,這樣看起來音響室比較乾淨。施工前有什麼要注意的地方?

回答:把喇叭鑲入隔間牆裡看起來當然很乾淨,不會到處都是喇叭。不過有幾個問題需要考慮:
■第一、以後是否就不換喇叭了?假若以後有機會要換喇叭,您必須預留未來喇叭可能的大小空間。
■第二、喇叭鑲入牆面的方法很適合看AV,但並不一定適合聽純音響多聲道。為什麼?因為根據ITU-R的規定,純音響多聲道時要使用五支一樣的喇叭,而且 喇叭高度最好約120公分,前聲道與聆聽者的角度是30度,環繞聲道與聆聽者的角度是110度,中聲道當然是0度正對著聆聽者。而且聆聽者的位置剛好要在 五支喇叭圍繞的中心點,您說向這種擺法怎麼能夠把喇叭鑲在牆裡?當然,ITU-R的規定不是聖經,我趕保證大部份人家裡都無法這樣五支喇叭,也不願這樣 擺。
■第三、喇叭要鑲入牆裡一定要考慮到會不會共振的問題,假若聽音樂時經常聽到木板共振的雜音,豈不大煞風景!
■第四、把喇叭鑲入牆裡,聲音有把握好聽嗎?我在英國看過的錄音室裡,他們的5.1聲道混音室都是把喇叭擺在外面的,沒有鑲在裡面者。所以,您要這樣做之前務必思考清楚。

問題:我現在想把二聲道加上側環繞與後環繞,讓它變成7.1聲道,而且我想把這四個環繞喇叭裝在天花板上,請教要注意哪些事情?

回答:想 要把環繞喇叭裝在天花板上,這樣比較不會佔空間,的確是不錯的想法,不過我自己沒有這種經驗,不知道音響效果會如何?要把環繞喇叭安裝在天花板上,一般的 環繞喇叭可能在安裝上會比較有問題,因為您必須讓那些喇叭有向下的俯角。我知道Thiel有專門為天花板安裝而設計的環繞聲道,使用起來應該會比較美觀, 效果也可能比較好。不過我想安裝這種天花板喇叭可能需要另外釘天花板才行。對了,假若您想把環繞喇叭安置在天花板上,為何不把中聲道也安置在天花板?當 然,其他喇叭都在天花板,地上只留二支前聲道,這樣聲音能不能夠融合?這也是必須嘗試後才知道的。

問題:我改用5.1聲道之後,覺得聲音比較吵了。使用5.1聲道喇叭時,聆聽空間內的吸音材料是否要比二聲道時代更多?

回答:空 間內吸音材料使用的多寡並沒有一個公式可言,它與空間內的家具多寡、空間的容積大小都有關係。大空間裡所需要的吸音材料要比小空間還要多,如果室內已經有 許多家具,吸音材料的量也可以適量減少。到底要安置多少吸音材料才是最適當的?這很難用數字表示,不過可以用經驗來傳承。以我的經驗來說,只要在室內以正 常音量講話,可以感覺到自己的聲音具有豐潤的特質,那就差不多了。如果覺得自己講話的尾音很短,甚至聲音乾乾的,或要講得更大聲才能維持原來的聽感音量, 那都代表吸音材料已經太多了。反之,如果以平常音量講話時就可聽到講話的尾音很長,甚至覺得環境有點吵,那就代表吸音材料不夠。

在多聲道時代,由於更多的喇叭 發聲,而且發聲地點也增加了,再加上音樂或電影音效軟體在混音時可能都已經把堂音、殘響等加料混入,所以聽二聲道時已經會有一點吵的空間有可能會更吵些。 在這種情況下,為了降低吵雜的感覺,同時得到良好的定位感與環繞包圍感,把聆聽空間內的吸音材料適當增加是有其必要的。不過,最後的聽感檢驗仍然是相同 的,您絕對不能讓聲音變得乾乾的沒有光彩。

問題:裝潢音響室時,到底使用什麼吸音材料會是最好的呢?

回答:這 個世界上沒有最好的吸音材料,只有最適當的吸音材料,我們必須先瞭解想要吸收什麼頻率,才能去找到正確的吸音材料為之。許多人都以為「吸音」就是把聲波吸 掉不見,其實這是錯誤的觀念。「能量是不滅的,但是會改變成不同的型態」這句話用在聲音的能量上一樣準確,一般說來,吸收聲能最常見的方式就是利用振動把 聲能改變為機械能;或者是利用多孔物質來把聲音經過多孔摩擦而改變成熱能。所以嚴格說來,任何會振動的材料都是吸音材料;任何有細孔的材料也是吸音材料。 磚牆、木板、玻璃等都是屬於會振動的吸音材料,各種泡棉、各種布料都是屬於有細孔的吸音材料。會振動的吸音材料一般都是吸收比較低的頻段,例如500Hz 以下;而多孔材料一般都是吸收比較高的頻率,例如4000Hz以上的頻段,當然這還要視吸音材料的密度、厚度、重量而定。

各種吸音材料的吸音範圍與吸音 係數與材質本身、厚度、密度、重量等都有關係。例如不同的礦纖板也不同的吸音範圍;不同的泡棉也有不同的吸音範圍,三分厚的木板與六分厚的木板其吸音範圍 也不同。所以,當您在使用吸音材料時,必須先瞭解您的聆聽空間中那個頻段的聲音量感太多,那個頻段的聲音量感太少。此外,您還必須瞭解每種吸音材料的吸音 係數,這樣才能選擇適當的吸音材料做有效的吸音處理。

一般音響迷最常見的問題是自己 根本不知道那個頻段的聲音量感太多或太少,而以為要吸音就是在室內多用泡棉材料,結果該吸的沒有吸,不該吸的卻吸得太多,這樣聲音怎麼可能會好聽。事實 上,泡棉並不是最好的吸音材料,只不過我們很容易取得而已。普利龍是不是好的吸音材料?也不是!因為普利龍的表面並不是多孔結構,因此也會反射聲波,只不 過它的材質比較軟比較輕,所產生的振動吸收作用很低,加上加工容易,所以經常被拿來當作聲波擴散器的製造材料。

比較好的吸音材料應該分頻段來說,換句話說,也就是聆聽空間內最好要有幾種不同的吸音材料,這樣才能夠得到比較均衡的吸音效果。音響空間最忌諱的是只用一種吸音材料,這樣會把某段頻率吸得過死。

問題:平常我們聽音樂覺得太吵,如果想要改善,到底要吸收那個頻段的聲波比較有效呢?

回答:要 談到這個問題之前,我們要先瞭解另外一個問題:樂器的基音與泛音。所謂樂器的基音就是構成音階高低的主體,例如我們所說的Do Re mi Fa…等不同的音階就是基音。每個基音就是不同的頻率,例如中央A(La)音就是440Hz(也有訂為441Hz、442Hz者),這就是基音。各種樂器 的基音上限其實不高,以大家熟悉的小提琴為例,其基音最高也大約在5000Hz而已。人聲的基音更低,男聲最高大約到1000Hz,女聲最高大約 2000Hz而已。

基音是決定音調高低的主體,那 麼泛音呢?泛音就是基音的多重倍頻聲音,樂器的不同音色就是由泛音所構成的。例如當我們在拉小提琴中央A音與吹小喇叭中央A音時,基音都是440Hz,但 是為什麼我們所聽到的聲音是不一樣的呢?這就是因為泛音的關係,由於各種樂器的泛音結構都不同,雖然在相同的基音下,但是仍然會發出完全不同的倍頻泛音結 構,所以產生了不同的樂器音色。

基音的頻率不高,泛音呢?由於 是多重倍頻,所以泛音的頻率可以很高,不過就算再高,我們人耳可聽範圍大概也只到20kHz而已。雖然泛音的頻率可以很高,不過它的量與強度與基音相比, 相對的小很多,所以通常泛音並不是我們處理空間時要吸收的範圍。反而經常會因為吸收了過多的高頻段而使得泛音減少,讓聲音變得沒有光彩,乾乾澀澀的。我們 真正想解決刺耳問題的重點是在於吸收比較多的基音。

一般而言,我們耳朵容易覺得 「吵」的頻段大約在4000-8000Hz之間(器材失真也導致我們覺得吵,不過那是另外的範疇,在此不談),因此,想要讓聆聽空間內聲音不吵,我們就必 須針對這段頻率下功夫。 到底什麼材料對於4000Hz-8000Hz的吸收比較有效呢?越厚的絨布對於這個頻段的吸收越有效,越厚的地毯對於這個頻段的吸收也越有效。問題是,音 響的吸音往往有一好就有一壞,這二種材料對於2000Hz的吸收能力更強。換句話說,當您解決「高音會吵」的問題的同時,也把女高音的光澤吸走不少了。

還有一種材料也對於4000Hz左右的頻率吸收很有效,那就是玻璃纖維棉與礦纖板。不過玻璃纖維棉如果外露,對於健康有害,所以最好不要在外露的情況下使用,因此剩下比較好用的就屬礦纖天花板了。購買礦纖天花板時,請先問明它的吸音特性,不要隨便買。

還記得前面我說過,基音能量比 較強,泛音能量比較弱,而且樂器的基音很少高過5000Hz的嗎?所以雖然4000-8000Hz之間的頻段過多會讓我們覺得比較吵,但是您並不需要刻意 去吸收8000Hz的頻率,因為那麼高個頻率波長很短,很容易就被室內的家具吸收或在空氣中自然衰減。

問題:有朋友告訴我,聆聽空間中千萬不要用薄板來釘牆面或隔間,說這樣聲音會不好聽。為什麼?

回答:要 回答這個問題,就必須從夾板的吸音率說起。我們通常所說的薄夾板大概有一分或二分的,到了三分板就已經很厚了,六分板就是一般厚度的上限。三分板在 125Hz 時吸音率最高,有0.28,頻域越往上吸音率就越下降。板子越薄,125Hz的吸音率就越低,但250Hz的吸音率就越高。以一般家庭裝潢而言,木工師傅 大多喜歡用二分板來隔間,而且板子後面還有空腔,空腔會讓吸音率增加。這樣一來,大約從125Hz到500Hz之間的頻率會被一分、二分甚至三分夾板吸收 不少。想想看,假若您的空間在這段頻域的量感本來就不夠,被薄板一吸之下將顯得更少,這就是為什麼用薄板釘牆面聲音可能會不好聽的原因之一,因為人聲中頻 部份以及許多樂器的較低頻域變得比較單薄了。

不過,有些時候薄板也有正面效果。例如一般空間可能在125Hz左右都會有中低頻駐波,假若能夠善用石膏板(125Hz 吸音率0.29)與三分板(125Hz吸音率為0.28)來做一部份牆面的隔間或空腔裝潢,適量的把中低頻駐波吸收,這樣反而會讓聲音更平衡好聽。

問題:我的聆聽室裝潢想要用木頭地板,但有人說釘地板會變得沒有低頻,這是真的嗎?

回答;這 個問題也與吸音材料有關,前面我們說過,越厚的木板對於越低頻率擁有較強的吸音率,一般地板所使用的厚度都有六分厚,這麼厚的木板對於100Hz以下的頻 率具有很強的吸收能力。不過,大前提是這些厚木板被釘成空腔,而且很容易引起振動的情況下。假若木板直接釘在水泥地板上,這樣的木質地板與水泥磁磚的地板 差不多,對於聲波只有反射作用,吸收低頻的能力很低。

假若在地板施工時先以角材架 高,於角材之上先釘六分板,六分板之上再釘木條地板的話,這就比較容易吸收低頻了。不過只要釘得牢固,也不會有「沒有低頻」的問題。我自己的經驗就是活生 生的例子。在我以前的家中,我的地下室就是釘架高地板,結果低頻的量感仍然非常足。而在我現在的家中,我也是釘一樣的架高地板,只要喇叭夠大,在我這個四 十幾坪開放客廳空間中,還是有足夠的低頻。所以我的經驗是:架高地板可能會吸收低頻,但只要施工得當,它所吸收的量並不會讓您覺得「沒有低頻」或「低頻不 夠」。我說過很多次,低頻量感不夠的最主要原因是因為聆聽空間把高頻段反射得太多,以至於您無法開大音量聽。在無法開大音量之下,擴大機根本就無法把低頻 量感推出來,所以造成嚴重高頻段與低頻段量感失衡。

問題:為了便於整理,我的地上想鋪磁磚,但是這樣又怕高頻太吵,有什麼方法可以既鋪磁磚,高頻又不吵嗎?

回答:台 灣由於地處亞熱帶,潮濕高溫的環境的確不太適合鋪地毯(一般人鋪的薄地毯對於降低高頻的吵雜效果也不大),地面鋪上木質地板或磁磚是大部份人的選擇。其實 這也沒關係,假若地面鋪上磁磚,我們就從與它相對的天花板來著手吸音。我常說最廉價的天花板吸音處理就是採用輕鋼架與礦纖板,一個四、五坪的小空間幾千台 幣就解決了。輕鋼架與礦纖板還有一個好處,您可以更換不同的礦纖板,甚至自己做二尺見方的吸音體架上去,總之運用之妙存乎一心。當然,您也可以在礦纖板之 間夾雜以普利龍製成的聲波擴散板來調節。

假若採用礦纖板之後您仍然覺得高頻太吵,那就表示您用錯礦纖板,此時可以自己用漂亮的布裡面包裹吸音泡棉,作成二尺見方一塊,取代市售礦纖板使用,這樣應該會有效解決問題。

將屋頂作成吸音面的同時,您還可以在磁磚地板上鋪上一塊小的厚地毯,這塊地毯的位置也可調節高頻段的噪耳程度。決定地毯位置的方法是讓地毯在喇叭與聆聽位置之間移動,一直找到高頻段最不噪耳的地方才罷手。

問題:我的聆聽室有三面磚牆,一面落地鋁門窗,我的聆聽位置就在落地鋁門窗前面,我感覺從鋁門窗反射的高頻太強,但是我又不想在聽音響時把窗簾拉上,這樣就沒有光線了。到底要怎麼辦?

回答:如 果不想擋住光源,我們可以在落地鋁門窗的對面牆(也就是喇叭後牆)做努力,因為喇叭後牆是喇叭發聲之後聲波反射最強的地方,在這個地方做吸音處理也會有助 於讓過多的高頻反射降低。後牆做吸音的方式很多,最簡單的方式就是把整面後牆以木條釘成幾個框每個框內再以布包裹吸音泡棉,一塊塊的塞入每個框內。只要把 木框適度美化,再配上漂亮的裹布花紋,這面牆就很美觀了。此外,在落地鋁門窗上加裝半透明薄紗窗簾也是輔助動作,這樣一來,光線不至於被遮住,玻璃上的高 頻反射也會稍微降低。

要注意的是,千萬不要在喇叭後牆以三分板或六分板釘空腔,這樣會吸走過多的低頻,讓您的聲音聽起來虛軟無力。我要強調,就算您想要把空間以釘薄板或釘石膏板的方式改變成軟調空間,也千萬不要在喇叭後牆釘空腔。

問題:我想在頂樓加蓋音響室,到底要用木板隔間還是磚牆隔間比較好?空間比例要怎麼算?

回答:在頂樓上加蓋音響室是很多音響迷的普遍作為,通常都必須先搭鐵棚,然後在鐵棚裡砌磚牆或釘板隔間。我的建議是用磚牆,因為木板不耐風吹雨打。不過,用磚牆也必須考慮整個建築基地能否支撐,因為磚牆畢竟比木板還重。

砌磚牆前,您可以先用幾組數字 來決定空間大小。一組是1比1.14比1.39;另一組是1比1.28比1.54;第三組是1比1.6比2.33。通常我們把高當成1,另外二個數字就是 寬與長。從這三組數字中,我們可以知道這三組數字代表著小、中、大空間。當年在丈量尺寸時,其實並不需要如那三組數字般那麼精確,只要不讓這三組數字相互 可以除盡就好。請注意這三組空間比例是淨空間,也就是說當您在以磚牆隔間前要先預留室內裝潢的牆面餘裕。
用這三組數字做為音響空間長寬高比例的用意是降低空間中低頻駐波的強度,不過您可不要以為用了這三組空間比例之後,中低頻駐波就可以完全消除,這是不可能的。

問題:我的音響室按照黃金比例去隔間,室內裝潢也做了吸音、擴散等設施,但是聲音聽起來還是不好聽?為什麼?

回答:很 多人以為,只要將音響空間理想的佈置好,就可以隨便選用音響器材。其實,這是錯誤的。無論您怎麼佈置,每個音響空間難免都會有自己的聲音特質。這些聲音特 質還需要找到適合的喇叭,才能發揮紅花綠葉之效。我們只能說,如果將音響空間盡量理想的佈置好,我們選購器材的搭配範圍會寬廣得多。反之,如果音響空間佈 置得不理想,一定會產生嚴重的偏頗。此時,我們只能找到少數的器材來適應這樣偏頗的空間。
再者,每個人的音響空間大小都不同。不同的空間大小也要搭配不同尺寸的喇叭。通常,小空間配大喇叭、或大空間用小喇叭都會增加困擾。如何替您的音響空間找 到最適合的喇叭尺寸?我認為非得有豐富的經驗無法成事。我自己在家裡聆聽室聽了那麼多的大小喇叭,這種經驗與感受尤其深刻。請記住,喇叭過小,您將會過度 的驅動喇叭,引起喇叭嚴重的失真而不知。喇叭過大,您也將會為了如何消化過多的聲音能量而傷透腦筋。喇叭聲音太亮,硬調空間不適合;喇叭高音太柔,就要注 意室內不要吸音過度。這些都是我們在裝潢好了之後還要注意的事情。

問題:我雖然用總編所說的空間比例來隔間,但是仍然無法避免中低頻駐波的困擾,請問有什麼方法可以降低房間內的中低頻駐波?

回答:用 適當的空間比例來隔間只能夠「降低」中低頻駐波的強度,而不是能夠「消除」中低頻駐波。因此,您仍需要用一些輔助方法來再度降低中低頻駐波的能量。通常, 駐波的來源是聲波在兩相平行的牆面之間不斷反射加強能量所致,所以最有效的方式就是破壞牆面的平行。很少人會在隔間時就刻意讓牆面不平行,因為這樣看起來 比較不習慣。比較可行的方法是在二側牆面上做斜向(俯視看起來像鋸齒狀)的CD架或書架,這樣可以有效打散中、高頻,連帶讓中低頻駐波降低。您也可以在二 側牆以薄板釘成弧面,適度的利用薄板吸收125Hz的特性來降低駐波與增加聲波擴散(弧面可以擴散聲波)。此外,您也可以在二側牆安置二次餘數擴散板,這 些擴散板的面積要夠大。不過即使如此,小間格的擴散板也僅能擴散1000Hz左右較高的頻率,對於中低頻影響較低。

總之,要降低中低頻駐波,可以吸收與擴散還有避免平行牆面三方面同時進行,運用之道存乎一心。

問題:我的朋友把天花板以薄板釘成斜面,他說這樣可以對付駐波,是真的嗎?

回答:用 薄板把天花板釘成斜面的立意甚佳,唯一要考慮的就是整面天花板以薄板釘成,能否控制其吸收的頻率範圍。假若所吸收的頻率範圍落在500Hz左右,那就會讓 您的中頻聽起來不夠厚實;反之,假若天花板的吸收頻率剛好落在125Hz左右,那將對室內的中低頻駐波有很大的降低功能。此外,斜面的天花板對於聲波的擴 散也有很大的幫助。

如果有音響迷要在頂樓自己蓋音響室,也可以把屋頂灌漿成斜面或有斜面的造型,這樣就可以避免用木板釘斜面時的負面影響。

問題:我的音響室天花板想美化,木工師傅說可以釘一層薄板,四周再框線板美化,請問這樣對聲音會不會有影響?

回答:既 然要用薄板釘天花板美化,我建議您請木工師傅把天花板釘成多層藻井,這樣雖然比較費工,但美觀與音響的效果兼具。作法是請木工師傅把天花板分成等比例的幾 區(四區或六區等),每一區釘成三層內凹造型,每一區的最上面那塊平面可以固定一塊用布包裹的泡棉。這樣一來,三層階梯狀造型可以擴散聲波,最上面那塊布 裹泡棉可以吸音。當然,您還可以在適當的地方留下投射燈孔或裝上適當照明設備。

問題:什麼是二次餘數擴散器?市面上所看到那些一格格凹凹凸凸的東西就是二次餘數擴散器嗎?它們要怎麼用呢?圖片

回答:有 關這個問題,我引以前所寫「新音響空間15守則」的文章來回答,以下有些問題的回答也會引用該文。沒錯!市面上您所看到那些以木板、木塊或普利龍作成的凹 凹凸凸造型的東西可以籠統的說都是以二次餘數為基礎發展出來的聲波擴散器。在說二次餘數之前,我想先解釋擴散。所謂擴散就是喇叭發出的聲波無論從那個方向 射入一個反射體,聲波都會均勻的向各個方向反射。所以,擴散可以說是無指向的。而一般的聲波反射呢?通常是定向的。例如利用一個斜面來反射聲波。理論上, 只要是一個反射面的長度大於聲波波長,則所有波長比反射面小的頻率都會被反射到某個方向。從以上的敘述中,您可以瞭解,在音響迷的音響空間中,我們需要的 是擴散,而不是定向的反射。因為擴散會使室內的聲波更均勻,而定向反射只會對某個局部達成影響。

再來,什麼是二次餘數呢?它的英文是Quadratic Residue。這個名稱來自於計算公式hn = (λo/2N)‧Sn中,Sn就是以n平方除以N的餘數而來。式中λo是想要擴散的中心頻率波長(例如以1000Hz為中心頻率),N是您決定的擴散器格子數(也就是踏步)。請注意,踏步的數目必須是質數,例如7, 11, 13, 19, 23, 29…等等。n則是0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7,…。hn則是n那個踏步的高度。

其實,告訴讀者們二次餘數擴散 的簡單公式,可能無助於您對於聲波擴散的瞭解,我主要的目的是要讓您瞭解這個名詞的由來。以這種理論為基礎的擴散器種類很多,其中有專門擴散用的,也有擴 散與吸收二者兼用的,更有擴散、吸收與反射三者兼用的。此外,除了供牆壁使用之外,也有供天花板使用的。

為什麼二次餘數擴散器會在近年 倍受歡迎呢?因為它有一個擴散特性:如果以中心頻率為準,它擴散範圍的低限可以向下延伸到中心頻率以下約半倍頻(假若中心頻率為1000Hz,半倍頻就是 750Hz),上限則很高,可以達到中心頻率的(N-1)倍。假設中心頻率為1000Hz,該二次餘數擴散器的踏步為7,則擴散範圍的上限約 6000Hz。

看到這裡,我想您已經瞭解,一般外面所見到的二次餘數擴散器幾乎都是針對中頻以上的頻率;而且踏步數越多(這裡指的踏步數是單組的數,而不是二組三組的總和),擴散頻率的上限也就越高。此外,為什麼沒有人會做三個、五個踏步的?因為它擴散的上限比較低。

我經常看到許多音響迷在室內只 用了二個三個二次餘數擴散器,其實這是不夠的,無論哪種擴散器,它都要涵蓋室內表面積到某一個程度才能發揮足夠的聲波擴散效果,只放二、三個擴散器毋寧說 是裝飾功能多餘聲波擴散功能。一般來說,天花板如果能用輕鋼架擺幾個普利龍擴散板、二側牆用外表裹布的擴散板各二、三個,聆聽位置後面再擺個二個,這樣效 果會好得多。至於喇叭後牆要不要也擺幾個?這要視實際情況而定,喇叭後牆擺木製二次餘數擴散器有可能會吸收中頻,但也有擴散聲波的功效,所以必須視實際情 況而定。

對了,假若您已經為高頻太吵所苦,我建議您一定要使用外表裹布的二次餘數擴散器,這種擴散器對於降低「吵雜」的能力遠比木頭二次餘數擴散器好。

問題:什麼是軟調空間?什麼是硬調空間?我的聆聽空間只有四坪多,軟調硬調有很重要嗎?

回答:什麼是軟調空間?地上鋪地毯,天花板、四壁屬於夾板或石膏版或木板釘成者,就是屬於軟調空間。什麼是硬調空間?天花板、地板以磁磚鋪成,四壁都以鋼筋水泥或磚砌的空間,就稱硬調空間。大部份台灣的居住環境都屬於硬調空間;而大部份歐美、日本的居住空間都屬軟調空間。

為什麼軟調空間會比硬調空間好 呢?因為硬調空間無法適量的吸收過多的高頻段與中低頻段,造成聆聽音樂時高頻段過於刺耳或中低頻段過於壓迫的缺點。是否軟調空間就毫無缺點呢?不!軟調空 間可能也會存在低頻段吸收過量,產生低頻不夠結實的缺點。不過,二者相較,軟調空間還是比較適合聆聽音樂。

問題:我想把硬調空間改為軟調空間,要怎麼做呢?

回答:台 灣一般住家都是以鋼筋水泥建成的公寓或透天厝,如果要將將硬調空間轉化成軟調空間,可以動手的就是四面牆壁。不過,如果一次就把四面牆動手施工,完成之後 可能會吸收過多的中頻段與低頻段。為了保險起見,最好先做左右二側牆。如果聽起來剛剛好就此停工,假若覺得中低頻駐波還是太多,則再於聆聽位置後牆施工就 好,喇叭後牆不要施工。這三面牆壁可以請木工師父用石膏板釘一個夾層,夾層裡鋪玻璃纖維棉。這樣的作法既不會耗去太多夾層空間,也可以多一層的隔音效果。

或許您會問,為什麼不用一般木 心板或薄夾板來釘夾層,而要用石膏板?因為薄夾板或木心板容易吸收中頻段,而聽音樂時中頻段的飽滿非常重要,所以我們可以避開用薄夾板或木心板。而石膏板 由於質量較重,所吸收的中低頻比較多,對於我們聆聽音樂的負面影響比較小。再者,石膏板是防火材料,家裡使用它來做夾層會比較安全。在此,我提供石膏板與 夾板的幾個吸音率以供您參考:

同樣是9mm板厚,空氣層約 45mm厚時,石膏板在125Hz時的吸音率為0.26,可以多吸收一些中低頻駐波。而夾板的吸音率才0.11。而在250Hz時,石膏板的吸音率就降低 了,才只有0.13。到500Hz時吸音率更低,只有0.08而已。相反的,夾板在250Hz時,吸音率就高達0.23。假若夾板的厚度降低為6mm,它 在250Hz時的吸音率更高達0.33。從以上的吸音率來看,您應該瞭解為什麼我會建議採用石膏板。

問題:我的頂樓音響室磚牆隔間結構已經完成,即將進行內部裝潢,請教您我不想花太多錢,也不想弄得很科技化,我想裝潢得比較居家化、但又有良好的音響效果,請問要怎麼做?

回答:裝潢的方式百百種,我建議您裝潢之前,不妨買一些裝潢類雜誌回家先看看,那裡面會有許多觸發您靈感的題材。除了買些裝潢雜誌回來之後,我建議您到百貨公司、有水準的飯店、音樂廳走走看看,觀察它們的屋頂、牆面是怎麼裝潢的?有什麼功效?等您看過這些, 心裡已經有些概念之後,再來決定要怎麼裝潢。

當然,最重要的就是您要遵守一些聲學上的原則,這些原則可以讓您不出大錯。其中一些原則就是我以前寫過的「劉氏好聲歌」,內中就有「前硬中吸後擴散」的原則。

所謂「前硬」指的是房間的前段 (也就是喇叭後牆與喇叭之間那段)最好儘量不要做太多吸收的裝置,因為這樣的作法會吸收喇叭所發出的聲能,使得擴大機必須有更大的輸出功率我們才會覺得聲 音夠結實。如果這段牆面是硬的,我們只需要較小的擴大機,再藉由後牆的反射,結合成足夠結實的聲音。

如果您在聽音樂時,已經在二側 牆做吸音處理之後,還是覺得聲音太尖銳太前衝,此時就必須在喇叭後牆掛一塊比較厚、具有吸收高頻特性的材料,或者做軟調吸音處理,但請注意不可釘空腔。這 樣的作法只會吸收中高頻段以上的頻率,對於中頻段以下不會有負面影響。因此它並不違背「前硬」的原則。

所謂「中吸」,就是在喇叭與聆 聽位置之間的二側牆做吸音表面處理。為什麼這一段二側壁要吸音呢?因為這個區域是喇叭發出聲音後,第一次反射音的來源。而第一次反射音如果過強過多,會對 直接音造成干擾、影響定位感的清晰。此外,因為第一次反射音過多,也會造成中高頻以上對人耳的壓力,最直接的感受就是聲音太亮太刺耳。

常見許多音響迷在這一段二側牆 擺了木質或普利龍的二次餘數擴散板,這是錯誤的作法。因為木質或普利龍的擴散板無助於第一次反射音的吸收,它們只有擴散的作用。如果要用二次餘數擴散板, 則應該使用表面厚布包起來的軟質擴散板,它除了擴散作用之外,還對中高頻段具有吸收作用。

有關「中吸」的作法很多,個人 巧妙不同。高明者可以結合室內裝潢,產生令一種美感。一般人如果想要簡單行事,也可以吊掛一些軟質材料,同樣可以達到「中吸」的要求。在此要提醒讀者們, 一般的窗簾布對吸收起不了什麼大作用,因為它們太薄了,而且多數並非軟質材料,您只是白花錢而已。如果您想在二側壁掛吸音材料,至少都要像厚絨布那樣的材 料才有效。

就我所知,最便宜而有效的吸音 材料就是玻璃纖維棉。以厚度為5cm,每立方公尺重量為20公斤的玻璃纖維棉為例,它在500Hz以上的頻率都有高達0.85的吸音率。您可以將玻璃纖維 棉框起來,包起來(千萬不要裸露),作成像畫框一般。這也是效果相當好的二側牆第一次反射音吸收體。

什麼是「後擴散」呢?所謂後擴 散就是從聆聽位置開始到後牆的這個區域來做擴散。近年,大家都知道二次餘數擴散板是很好的擴散工具,不過,並不知道使用擴散板的數量要夠多才會有效。常見 的情形是只擺了一個擴散板在那裡,這種作法只會產生心理的自我安慰效果,並無法做到足夠的擴散效果。比較正確的作法應該是後牆的二個牆角各擺二個擴散板, 後牆的中央再擺一個擴散板,這樣加起來總共五個才能發揮真正的擴散功效。

或許您會問,到底擴散的好處在 那裡呢?如果聲波能夠得到均勻的擴散,理論上您在聆聽區域各處所聽到的聲波反射都很平均,您的聆聽位置就不會只侷限於一個「皇帝位」。再者,聲波在音響空 間內得到均勻擴散之後,明顯的會提昇音質、音色以及層次感、深度感等「音響二十要」的表現。

在此要提醒讀者二件事:第一、 並不是只有二次餘數擴散器材有擴散聲波的效果,任何的斜面、凸面或圓弧都會有擴散聲波的效果。只不過二次餘數所擴散的頻率範圍比較寬而已。所以,在您的音 響空間中,您大可搭配各種的造型以達到擴散聲波的要求。第二、如果您做了各種處理,仍然覺得聲音太尖銳,此時,聆聽位置後面這個區域恐怕就要做吸音處理 了。此時,您的音響空間就會形成「前端活、後端死」的情況,這樣聽起來聲音會結實有力而不吵雜。

用擴散板對於聲音的擴散的確有 效,但難免看起來太「科技化」。假若您想要看起來居家化,而又能夠有很好的音響效果,老實說那要很深的功力才有辦法做到,而且還不一定能夠成功。要居家化 佈置的方法當然是買現成的家具,例如開放式的CD架、書櫃、布質沙發(如果吸音面積夠,可以用皮質沙發)等,將這些漂亮家具精心擺放,再加上牆面做漂亮的 鑲布裹布內至泡棉處理,這樣看起來就居家化了。

要提醒您的是這種居家化空間內要盡量避免玻璃,因為玻璃是反射很強的表面,包括櫃子不要有玻璃門,不要有玻璃茶几等。此外不要忘了在地板上鋪一塊漂亮地毯,這有助於室內風格的營造。

問題:我家住南部,目前有一層樓可以拿來做音響室,不過它的長度很長,請問是要把它依照黃金比例隔間比較好呢?還是保持原來的大空間比較好?如果要保留大空間,室內要怎麼裝潢?

回答:我 去過一些南部音響迷家裡,很羨慕他們能夠擁有那麼大的聆聽空間。以我自己對聆聽空間的經驗,雖然聆聽室的適當長寬高比例很重要,但是空間大也有其好處。為 什麼大空間會比小空間好?道理很簡單,因為大空間的容積較大,喇叭發出來的聲波受邊界(六面牆)扭曲程度比較小,您所得到的聲音將會比較正確。這也是為什 麼如果我們使用電腦軟體做喇叭測試時,通常都必須要求在越大的空間下測量。因為聲波少了邊界的干擾扭曲,測試結果才會越準確。

很多人不知道,其實許多喇叭電腦測試軟體的有效值只在300Hz以上而已,低於300Hz的頻率因為波長較長,容易受空間內邊界的干擾,以至於造成測試值的不可信。而無響室所要達到的目標,其實就是在理論上完全消除空間邊界的干擾,使得測試結果準確可信。

以我自己家裡開放式聆聽空間的 經驗,如果有大空間,我傾向不要將它隔小,不過要注意長寬高的比例是否有成倍數者。假若有,想辦法以隔間之外的手段將這種比例破壞就好了。在大空間中,您 所得到的聲音通常都會比較輕鬆、均勻與正確,而且低頻向下沈潛的能力會更強。至於駐波,即使大空間也不可能完全避免,不過危害的程度會相對的降低。

問題:請問什麼是駐波?駐波要如何測量或計算?

回答:駐波是什麼玩意?簡單的說,駐波就是賴著不走的聲波。賴在那裡不走呢?賴在二個對立的平行牆面之間。一個空間有三組對立的平行牆面,所以,一個音響空間就會有三組駐波混在一起。

其實,駐波就是空間的共振現象,只要二對立平行牆面的距離等於半波長的整倍數,就會產生共振,也就是駐波。、例如,一個5公尺長的距離就是34Hz的半波長(聲音的速度每秒340公尺除以頻率34Hz就是全波長10公尺),這樣的長度就會在34Hz的2, 3, 4, 5, 6, …倍處產生駐波。也就是在34Hz, 68Hz, 102Hz,136Hz…等處產生駐波。

假若,空間內三組平行的牆面個別所產生的駐波有相互重疊之處,那就會形成更強的駐波。這個更強的重疊駐波就是我們音響迷俗稱的駐波。例如,如果三個平行牆面恰好都有102Hz的駐波,那麼,這個音響空間中最強烈的駐波就是102Hz。

事實上,音響空間內的駐波不僅會發生在平行牆面上,也會發生在對角線的長度上。所以,當喇叭在播放音樂時,音響空間內所產生的駐波是非常複雜的。幸好,音響迷並不需要瞭解那麼複雜的駐波,您只需要知道駐波形成的原因就可以了。

許多人沒有經驗,一心想把駐波 吸掉或抵消,事實上這幾乎是不可能的,駐波只宜智取不要蠻幹。為什麼我說駐波只宜智取,不要蠻幹?第一,駐波並不是只有單一頻率而已,它的範圍很廣,您無 法以某種設施去準確的「抵消」它們。第二,駐波的能量很強,通常會比正常音樂的音壓還高十幾dB以上。這麼強的音壓根本不是以用來「微調」的調聲秘技所能 夠應付的。所以,依我多年的經驗,音響迷對付駐波最好的方法就是避開它。用什麼方法避開呢?用喇叭擺位以及變換聆聽位置的方式來避開。

假若我硬要用某種措施來降低某 個強烈的駐波,是不是可以成功?如果您想不計代價去做,當然有許多前人研究出來的方法。例如假若要吸收100Hz,就要利用公式計算,用什麼吸音材料、怎 麼安置法,用量多少去吸收它。在錄音室中,多少都會有這種吸收中低頻與低頻的設施。或者,您也可以設計一個很大的二次餘數擴散器,專門擴散較低的頻段。不 過,還是那句老話,吸收的量不僅無法精確的控制,還會對鄰近頻段做負面的影響。

在此我要再度強調:對付駐波最 有效的方式之一就是建造一個比例恰當的音響空間。假若沒有機會建造,最省事、最聰明的方法就是以「喇叭擺位」與「變換聆聽位置」來避開它。許多人很「鐵 齒」,偏偏不信邪,就是想要與駐波正面交鋒。老實說,我已經「鐵齒」過了,我的經驗就是老人言。如果您不聽老人言,吃虧就會在眼前。

問題:請問什麼是音響室的空間殘響?殘響對於聲音的好聽很重要嗎?
回答:
「殘 響」英文是Reverberation,中文也有稱混響或餘響者。表面上看,殘響好像與迴音、堂音是相同的東西,實則不然。迴音是指當一個聲音發出後,我 們可以在稍後聽到另一個相同的聲音,就好像聲音跑出去後又回來了,所以叫迴音。堂音(Ambience)指的是在音樂廳中音樂的包圍氣氛,它是由聲音發出 之後的第一次反射音以及稍後的反射音組成。藉由第一次反射音傳回耳朵的時間,我們可以概略的判斷該空間的大小。

至於殘響,顧名思義,它當然也 是聲音發出之後殘留在空間中的響應。不過,它還附帶了一個嚴格規定,那就是:當一個聲源發出聲音之後,聲音強度降低到只有最初的負60dB強度時的時間, 我們就稱它為殘響時間。注意到沒有,關鍵的數字就是「負60dB的強度」。這也就是一般人所稱的RT-60。

到底殘響時間對於聽音樂有什麼 重要性呢?雖然它不能代表聲音表現的一切,但是它對於聲音的「質」具有很大的影響力。例如聲音聽起來溫暖與否、飽滿與否、清晰與否;或者是比較明亮的、華 麗的等等。在現代的音樂廳設計中,殘響時間通常都訂在2秒左右。而歌劇院的殘響時間就需要比較短,大約1.5秒左右。不過,即使同樣的殘響時間,每個音樂 廳所展現出來的聲音特質還是不會一樣。這也顯示殘響時間無法說明所有的聲音特質。

說到這裡,我想您必定明白,即 使在自己的音響空間中,適當的殘響時間是很重要的。當然,由於我們的音響空間很小,所以不需要像音樂廳那麼長的殘響時間。到底我們要多少殘響時間呢?一般 家庭音響空間的殘響時間視空間大小而有不同,通常可以定為0.2-0.5秒之間。殘響時間越長,聲音越華麗;殘響時間越短,聲音越厚實。

那我們要如何來控制、得到自己 所需的殘響時間呢?理論上,殘響時間可藉由公式來計算。最早的殘響計算公式由Sabine推出,後來Eyring又在Sabine的基礎上做修正。基本上 這些公式都要先知道室內物體表面材料的表面積、吸音係數、室內總吸音量、室內容積等,然後帶入公式計算。問題是,在很多因素的影響下(聲源的指向性、擴散 性、材料吸音係數的誤差等),經過計算得來的殘響時間往往無法精確。所以,我輩音響迷即使知道怎麼計算,也沒有多大用處。

既然殘響時間那麼重要,我們卻 又無法掌握,到底我們要怎麼辦呢?我想,最終只能靠我們自己的耳朵來調配室內各種反射、吸收與擴散材料。在此我有幾個原則提供讀者們參考:如果在音響空間 內講話略感吃力,就是吸音過多;聲音略乾,就是殘響時間不夠長;聽起來有鼻音,就是中頻段有音染。如果拍手聲音清脆,就是殘響略長;掌肉聲豐厚,就是聲音 飽滿。

問題:我的聆聽空間幾乎是正方形,大約五坪而已,朋友說這種房間沒有救了,聽起來中低頻駐波很強,請問到底有什麼方法可以解救?

回答:正 方形的空間可以把它當作菱形看待,喇叭擺在菱形的二邊,二喇叭之間的「菱尖」空間可以用一塊或二塊二次餘數擴散板擋住,擴散板後面再擺葉子比較茂盛的大盆 栽。如果再加上隱藏式燈光,這樣就很完美了。把正方形空間當菱形看待之後,您的聆聽位置後面那個「菱尖」也可以適當佈置吸音材料,或擺一些家具。總之,您 要想辦法把這個菱形空間佈置得很自然,這樣視覺上才不會怪怪的。

以菱形來看待正方形空間之後,中低頻駐波就可以降低嗎?其實不能,我們只是儘量想辦法避開而已。所以喇叭擺位以及聆聽位置的選擇就顯得很重要的。不過,空間只有5坪,老實說也沒有多少選擇,因此喇叭儘量不要選擇太大者,這樣駐波相對會比較弱些。

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