什么是遮蔽效應Masking Effect?
為何在環境噪音強的地方,我們必須把音響的音量提高才能聽得清楚?這就跟人耳所謂遮蔽效應(Masking Effects)有關。最常見的例子是,當我們開車聽音樂時,如果引擎聲與風聲較強時,就會不自覺的把音量調大,這樣才能聽得清楚音樂。如果把車停下來,馬上會覺得音量太大了,超過耳朵能忍受范圍。這就是遮蔽效應,是噪音遮蔽了音樂,使得耳朵的音量門檻提升了。一旦噪音移除,耳朵的音量門坎又恢復正常。
所以,當我們家里的聆聽空間很安靜時,音響的音量不必開大聲,我們就覺得音量已經足夠了。而當我們在吵雜街邊的音響店聽音樂時,音量通常都要開很大,我們才會聽得清楚音樂,這是因為噪音遮蔽了音樂。當音響開大聲時,各種失真也會相對提高,聆聽空間的反射音量感也會增強,這都不利于聆聽音樂。
當聲波遇上界面或其他擋住的物體時它會產生什么反應呢?
我們就說界面好了,聲波遇上界面,會有三種結果,第一種是被吸收,第二種是被反射,第三種是穿過去。被吸收的情況通常是被軟質多孔材料吸收,讓聲能轉為熱能;或者是激起板子或墻面振動,讓聲能轉變為機械能。至于穿過去,通常都是頻率很低,波長很長,可以穿到戶外或隔壁人家,讓人聽到遠遠傳來的低頻,或其他頻率。聲波被吸收,或穿過墻面很容易了解,唯有反射比較難處理,由于雜亂的反射音會造成聆聽音樂的干擾,所以我們通常都要讓聲波「均勻擴散」,這樣才能聽到好聽的聲音。
想要吸收聲波,要用軟的材料還是硬的材料?
一般都會使用軟的材料來吸收聲波,如果是硬的材料,那就不是吸收,而是振動,利用木板或其他板材,引起某頻率的共振,將聲能轉化為機械能。
用軟的材料來吸收聲波,是越薄越好?還是越厚越好?
那要看想要吸收頻率的高低,還有量感。如果想要吸收的頻率很低,那就要用越厚的吸音材料;想要吸收的頻率比較高,就用比較薄的吸音材料。
吸音材料是貼墻安置吸音能力較好呢?
還是留有空氣層吸音能力較好?
如果把吸引材料緊貼墻面,其吸引能力不如在吸音材料與墻面之間留有空氣層。留有空氣層不僅能提升吸音的能力,還可以產生隔音的效果。通常,如果把吸音材料與墻面之間留有四分之一波長的空間時,吸音能力會是最好的,這就是所謂Quarter Wavelength Rule。例如,假若您想以吸音材料吸收100Hz的頻率,讓我們先計算100Hz的波長是3.43公尺,3.43公尺的四分之一就是大約0.85公尺。這也就是說,您必須把吸音器材跟墻面之間留下0.85公尺的空隙,這樣才能達到最佳的吸音效果。同樣的,假若您想吸收1000Hz頻率,就要在吸音材料與墻面之間留有8.5公分的空隙。
把吸音材料懸在離墻8.5公分處?
那勢必要做一個腔體,這對于DIY來說比較困難,
有沒有比較簡單的方法?
假若您不想做個腔體,讓吸音材料與墻距離8.5公分,還有一種更直接的方法,那就是使用8.5公分厚度的吸音材料,這樣也能達到四分之一波長吸收1000Hz的效果。換句話說,如果想要吸收100Hz,最適當的吸音材料厚度是100Hz波長的四分之一,那就是85公分厚度的吸音材料。至于這么厚的吸音材料要多大片?多大捆?重量多少?這都跟想要吸收的量有關,還要經過計算。
到底這種四分之一波長吸收理論的根據是什么呢?
這是因為四分之一波長處是聲波的壓力與空氣分子的速度關系剛好相反的地方。空氣分子的流動速度越快時,摩擦越大,吸音的能力也就越好。而空氣分子流動速度越快,代表此處的空氣壓力越小,四分之一波長處剛好就是空氣壓力最小、但流速最快的區域,所以吸音能力最強。
談到聲波擴散,
大家都在說二次余數擴散器,到時這是什么東西?
Quadratic Residue Diffuser二次余數擴散器。此處的“二次”指的是二次方,余數指的是自然數除以質數(除了1以及本身之外,無法除盡的數)這后所剩的余數。二次余數擴散器就是音響迷常見的美國RPG擴散器,不過RPG擴散器并不稱為二次余數擴散器,這里面有一段故事:二次余數全名為Quadratic Residue Of Prime Numbers,這是一種數學序列模式,但被德國物理學家、聲學專家Manfred R. Schroeder拿來研究出一種有效擴散聲波的Reflection Phase Grating(反射相位柵格),這也是RPG公司的名稱由來。
在1970年代,Schroeder接受委托,研究歐洲二十幾個被大家認為音響效果出眾的音樂廳。當時他發現受歡迎的音樂廳都是鞋盒子形狀,也就是狹長的長方形空間,而非寬度比長度大的空間。經過研究,發現原來鞋盒型空間的二側墻距離觀眾比較近,從二側墻傳到二耳的聲波聽起來差距較大,從天花板傳來的聲波二耳聽起來差距不大,或許是這個原因,讓鞋盒型空間更受觀眾歡迎。
當然,音樂廳的聲學情況很復雜,并不是以上簡單的推測可以涵蓋。總之,Schroeder據此研究出聲波的擴散對于人耳的聆聽有極大的幫助,并于1975年發表二次余數擴散器的論文,從此把室內聲學空間的處理帶入新的時代。到了1983年,在Naval Research Laboratory任職,專精研究聲波繞射的物理學家Peter D’Antonio創立了RPG公司,開始大量生產以二次余數擴散理論為基礎的聲波擴散器,并且推廣到各錄音室與音響空間,RPG的產品以及二次余數擴散理論慢慢被大眾接受。
要怎么計算裝蛋器所能作用的頻率?
其實不論是高頻、中頻、低頻都可以這樣計算。假設裝蛋器的深度是3公分,我們可以計算哪個頻率的波長是3公分,以音速343公尺除以0.03公尺,得到11.43kHz,就說是11kHz好了,那么高的極高頻很容易在空氣中被吸收,根本不需要特別處理。所以,如果在墻壁上貼裝蛋器,其實心理作用大過實際效果。
在墻上掛棉被、地毯,在墻角放枕頭有效嗎?
棉被地毯當然可以吸收某些頻域的高頻,枕頭也可吸收一點,但那都是亂槍打鳥,你根本就不知道自己是要吸收那些頻率,吸收的量是多少?現在實體店或網絡上有很多聲學處理器,價格并不高,去買那些聲學處理器來使用絕對比用棉被地毯枕頭效果還好。
到底哪個頻域才需要特別去吸收與擴散呢?
一般而言從200Hz到2000Hz這段頻域要注重的是擴散,2000Hz-4000Hz這段頻域要注重的是吸收,4000Hz以上的頻域其實不必費心處理,因為室內的家具擺設等就能把過多的頻率吸收掉。而200Hz以下大多受制于Room Mode所產生的中低頻、低頻峰值,這么低的頻率如果想要用二次余數擴散器來處理,其體積勢必會很巨大,這是不切實際的,必須以低頻陷阱(Bass Trap)方式來處理。所以,聆聽空間需要的是二次余數擴散器,以及吸收高頻的一些聲學處理器,這些在市場上都可以買到,每件聲學處理器都會列有吸收頻域的規格,以及吸收的量。
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