搞工程这些年最头疼的事——跟客户解释为什么低音炮放墙角某些位置轰头、某些位置没声。后来我发现把声学基础用大白话讲透了,沟通效率翻倍。以下二十条是每个涉足音响的人都该知道的声学底层逻辑。
1.波长。公式声速除以频率。20Hz波长约17米,2kHz缩到17厘米,20kHz只有1.7厘米。波长决定声波跟房间墙壁和家具怎么互动——波长跟物体尺寸相近时就绕射。
2.频率。声波每秒振动次数,单位Hz。20到200Hz低频管节奏感和低音震撼,200到2kHz中频承载人声和乐器基音,2kHz到20kHz高频提供泛音细节和空气感。
3.声速。15度干燥空气约344m/s,每升1度加0.6m/s。音响工程里用来算延时和相位。
4.声压级SPL。对数表示声音强度,0dB是刚能听到的极限,60dB日常对话,85dB以上持续8小时伤听力,120dB痛阈。公式:SPL=20乘log10(实际声压/20μPa)。
5.逆平方律。自由空间离声源距离翻倍声压掉6dB。1米90dB,2米只有84dB——坐远一倍的损失远超你想象。
6.混响时间RT60。声源停了之后声压衰减60dB的时间。录音棚控制室0.3秒以下清晰但干,音乐厅2秒以上华丽但可能浑浊,理想听音室0.3到0.6秒。
7.混响和回声。混响是一大堆反射声50毫秒内密集到达融合成空间感,回声是单反射超50毫秒(17米以上路程)人耳能分辨重复。绝大多数普通房间只有混响。
8.驻波。声波在两平行墙之间来回反射,某些频率的波长和房间尺寸成倍数——某些位置声压特别大(波腹),某些位置几乎听不到(波节)。小房间低频最头疼的问题。
9.梳状滤波。直达声和延迟反射声叠加后频率响应出现一串等间距峰谷像梳子。最常见是录音时桌面反射——2到5毫秒反射在200到500Hz产生明显谷。
10.音箱边界干涉响应SBIR。直达声和墙面反射在听音位互相抵消。抵消最严重频率=344÷(4乘到墙距离)。音箱离前墙0.5米的话172Hz处有个大坑——家用Hi-Fi最难处理的问题之一。
11.颤振回声。声音在两完全平行硬表面之间来回反弹发出快速"啪啪啪"。空房间拍手就能听出来——声学处理不到位的明显信号。其中一个表面加吸音材料或扩散体就解决。
12.降噪系数NRC。衡量材料吸音综合指标,取250、500、1000、2000Hz四个频率吸音系数平均值。注意不反映200Hz以下低频吸音能力——很多吸音棉NRC高但对低频毫无办法。
13.相位。声波在时间轴上的角度量,单位度。同频声波差0度叠加增强、差180度互相抵消。分频器设计、音箱摆位、多声道时间校准都跟它有关。
14.衍射。声波遇障碍物绕到后面继续传播。低频波长长容易绕——所以隔壁房能听到低音听不到高频。也是低音炮不需要跟主音箱摆同一条线的原因。
15.声阴影。高频波长短遇障碍物在后面形成阴影区——高频被挡住传不过去。这就是为什么音箱前面站个人高音被挡但低音不受影响。
16.临界距离。房间里直达声和混响声能量相等的那个点。近音箱处直达声主导,超临界距离后以混响声为主。监听音箱最好放在临界距离以内。
17.吸声系数。材料吸收声能比例,0到1。0.5就是50%吸收50%反射。不同频率吸声系数差别巨大——薄地毯只能吸高频对低频基本没用。
18.隔声量。材料阻挡声音通过的能力,单位dB。砖墙约40到50dB,双层中空玻璃约30到35dB。隔声和吸声完全不同概念——吸声吃掉声音,隔声挡住声音。
19.房间模式。房间长宽高各自决定的固有共振频率。轴向模式两面墙之间、切向模式四面墙、斜向模式六面墙。低频模式最难处理——波长太长吸音材料根本吃不动。
20.声桥。隔声结构中出现刚性连接,振动通过固体直接传递。轻钢龙骨隔墙中一侧石膏板的振动通过龙骨直接传到另一侧——隔声效果大打折扣。弹性减震垫和断桥设计专门解决这个。