喇叭聽不到足夠的低音?房間牆壁和喇叭之間的距離,對喇叭的低音表現有很大影響。

 

 

低頻傳輸比較沒有方向,這意味著低音聲波會向各個方向輻射,低音波從喇叭向後輻射,向你前方的牆壁輻射……當它們撞擊牆壁時,就會反射到別的方向。當反射聲波與喇叭發出的直接音源聲波結合時,會產生聲學干擾。

 

喇叭在距離牆壁某頻率的四分之一波長之處,則該頻率會發生音波抵消。 這會導致頻率響應出現急劇下降,凹陷或為零點。

 

聲音反射後,在距邊界的1 / 4波長、3 / 4波長、5 / 4波長等處,聲壓(振幅)為零。 這些點稱為結點。 在這些地方,直接音和反射音總是會相互抵消(破壞式干擾)。抵消量取決於直接音與反射音的相對強度。實際上,這並不是房間真實的現像,但是低音反射的強度仍然足以引起嚴重的問題!

 

以60 Hz的聲波為例。 將喇叭放在某個結點上,則會導致60 Hz的頻率響應為零或下降。

 

距離牆壁1/2波長處是反結點,兩個波在反結點處相加(建設性干擾)。 如果將喇叭放在反結點上,則會導致60 Hz處的頻率響應達到峰值或增強。 直接音和反射音會疊加,並形成駐波。

 

聲波抵消總是發生在距離牆壁1/4波長處,而且,不管波的相位如何。為什麼? 因為距離牆壁的四分之一波長處,其聲波總傳播距離為波長的一半(對於反射回自身的波)。 這意味著反射音和直接音的相位相差180度。當兩個大小相等的聲波反相180度時,便會發生相位抵消-它們彼此抵消,因為它們相等而且相反。下圖顯示了它是如何發生的。

 

喇叭邊界干擾響應(SBIR)

 

 

因此,如果直接聲波和反射聲波的強度相似,並且相位差半個波長,則波形幾乎會相互抵消。這稱為喇叭邊界干擾響應(SBIR),聽眾邊界干擾響應(LBIR)或邊界效應。 所有這些術語歸結為同一件事:邊界感應梳形濾波。SBIR會導致低頻響應在某個頻率以下產生深度下降,它會比房間模式更多地影響低頻響應。

 

 

在聆聽位置的頻率響應測量顯示出由於喇叭邊界效應而引起的凹陷/零點。

 

不幸的是,無法使用EQ校正SBIR。 如果用校正濾波器來嘗試增強被抵消頻率的信號,這也將增強引起干擾的反射信號!
要解決SBIR,只有兩種武器:喇叭擺位和聲學處理。

 

所以……應該把喇叭放在離牆壁多遠的地方?

 

如果將喇叭放在牆壁前面(而不是嵌入安裝在牆壁裡),邊界干擾將不會放過我們。可能無法完全避免SBIR,但是可以將喇叭放置在可能的最大程度地點,減小對聲音造成破壞的峰值和零點。

 

由SBIR引起的第一個抵消梳形波,通常約為八度音階的三分之二。 為了防止它使聲音染色,需要放置喇叭的位置,必須:

*頻率足夠高,因此可以用吸音進行音場處理。
*在喇叭再現的頻率範圍之外。

 

可以採用以下三種方法。

 

選項1: 嵌入式監聽喇叭

 

真正阻止SBIR的唯一方法是將監聽喇叭嵌入安裝在堅硬的牆壁裡。

 

嵌入安裝在牆壁上,喇叭前面板與牆壁齊平。 前壁變成了巨大的喇叭面板。 一個無限大的面板。正確的嵌入安裝意味著沒有前牆反射……也就意味著前牆壁沒有喇叭邊界的干擾!

 

喇叭和牆壁會和諧地唱歌。 同樣,嵌入安裝會增加聲學負載,從而有助於驅動監聽喇叭,使其在低頻時更有效率。 真的很棒。

 

註 : 嵌入安裝與拱腹安裝

 

嵌入安裝有時被誤稱為“拱腹安裝”。 安裝在拱腹上的喇叭是一種特殊情況,它們平齊安裝在拱腹上方(如果有凹入式天花板,則天花板懸垂的下側就是建築所稱的拱腹)。拱腹安裝是不理想的,因為它要求監聽喇叭向聽者傾斜向下。 同樣,拱腹下方的空間可能會一起共振。

 

選項2:將喇叭放置在盡可能靠近前壁的位置。

 

即使無法將喇叭嵌入安裝,仍然可以利用喇叭靠近後面的牆壁的優勢。這是工作室監聽喇叭擺放的第二個最佳選擇。對於使用近場喇叭的家庭工作室設置(除非使用的是小型喇叭),通常會建議這樣做。

 

註 :小型喇叭在中頻範圍,定向性較差,這可能會導致大量的中低頻能量向後輻射並從喇叭後壁再反射回來。 這將抵消的頻率下降移至中低頻段,導致聽得見的聲音染色結局。

 

將喇叭移近牆壁時,頻率響應中的抵消訊號會移至更高的頻率。這是個好現象,因為更高的頻率具有更大的方向性(它們向後輻射的能量較少),並且利用聲學處理更易於管理。

 

通常喇叭和前壁之間的距離為0到20cm,可以最大程度地減少SBIR引起的染色效果。 但是,請檢查喇叭規格,以獲得建議的最小距離。距離很近之下,喇叭後面裝10cm厚的吸音板有助於避免梳形濾波失真。 寬帶低音陷阱會更好。隨著喇叭與牆壁的距離增加,吸音處裡理就不用太多。

 

喇叭背後的吸收效果還取決於喇叭的方向性。 如果您使用偶極喇叭(在某些HI-HI音響設置中使用),則吸音板要用多一些。

 

將喇叭放在靠近前壁附近有助於驅動它們,可提供更大的輸出和更少的失真。 但是,它也會增強低音響應(類似於將聲源靠近指向性麥克風時發生的鄰近效應)。 可以使用EQ輕鬆馴服它。 一些喇叭具有邊界增益補償(BGC)控制,可讓使用者盡量校正。更好的是,校準器有內建的EQ曲線,可以幫助準確補償遇到的邊界效應。

 

 

選項3:將喇叭放在距前壁足夠遠的位置,以減少梳形濾波的失真。

 

將喇叭從牆壁移遠一點會降低邊界干擾頻率。

 

可以透過將喇叭與前壁保持足夠的距離,來減少邊界干擾引起的染色失真,使最低的抵消頻率,在喇叭再現的頻率範圍之外。如果房間夠大,這是一個不錯的選擇。

 

如果dfwall是到喇叭後面的牆壁的距離,則可以使用以下公式計算四分之一波長抵消頻率:

fc = c / 4dfwall

其中fc是梳形抵消陷波的中心頻率,

c是聲速(在海平面,乾燥空氣中,室溫下,聲速為343 m / s)。

 

通常,對於兩音路喇叭,絕對要防止40-80 Hz範圍內的零點,並儘力避免它們出現在80-200 Hz之間。對於典型的錄音室監聽喇叭,這意味著喇叭到牆壁的建議距離為:

 

良好:崁入式安裝或盡可能靠近牆壁(請參閱製造商的建議)
還可以:最多1 m
避免:1-2.2 m
好:超過2.2 m
但是,這些只是一般準則。 建議的距離取決於喇叭的低頻性能。

 

想將抵消梳形濾波頻率壓到喇叭的低頻截止以下。
可以使用以下公式計算dmin,即喇叭到其後牆的最小距離:

 

dmin(米)= 1.4(343)/ 4f-3Db

f-3dB是喇叭的低截止頻率。例如,如果喇叭在55 Hz處具有-3 dB的低截止頻率,則dmin =1.4*343/55 = 2.18米。

 

但是,對於具有低頻截止開關的大型喇叭(如有主動式三音路監聽系統),對於大多數聽音室和控制室而言,將抵消頻率降低到LF截止頻率以下所需的距離只會變得太大。

 

同樣,在這些距離,來自側壁,後壁,地板和天花板的反射成為邊界干擾中的重要角色。 在這種情況下,則崁入式安裝喇叭是唯一可靠的選擇。

 

低音吸盤和後壁的聆聽距離

 

在較小的房間中,低音響應中最強烈的失真往往來自後壁的反射,位於您的聆聽位置後面。這是因為離開喇叭的大部分聲能都朝著後壁發射。

 

由於房間模式的原因,那裡的低音積累很強(在後壁出現一個峰值,而在房間中央出現一個零點),但是後壁也會引起主要的邊界干擾。

 

Ethan Winer經常談論這種情況有多嚴重。 您會從後壁獲得1⁄2、1、3⁄2等波長處的峰值,這些波長往往低於6 dB。 這些峰值會在某些低音頻率上引起振鈴。

 

但是更大的問題是零點,它們出現在後壁的1⁄4、3⁄4、5⁄4等波長處。 這些空值可能會導致低音響應大量下降或不見。
小型房間通常在300 Hz以下具有多個零點。 30dB的零位是典型的!

 

理想情況下,聆聽位置應距離後面牆壁至少3米,將四分之一波長抵消頻率降低至30 Hz以下

 

如果房子沒有這種空間,請在後壁放置低頻吸音(低音陷阱),以減少後壁反射的能量。 即使後方有3米以上的空間,仍然建議要處理後壁。

 

其他邊界的反射引起的頻率抵消

 

喇叭邊界干擾不僅針對於您的前壁。低音波還會從您的天花板,側壁和後壁反射出來,當它們與喇叭的直接聲音結合在一起時,也會引起梳形濾波失真。這種情況下,我們需要一個更通用的公式來計算抵消頻率。

 

半波長抵消頻率:

fc = c / 2(dreflect-ddirect)

fc是抵消陷波的中心頻率.

c是聲速(343 m / s)。
dreflect是從喇叭到聽音位置反射路徑的距離。
ddirect是喇叭到聆聽位置的直接路徑距離。

 

這是一個地板/天花板反射計算式,可以將相同的公式應用於工作室桌子或調音台的中頻反射。

 

透過聲學測量優化喇叭的位置

 

使用上述準則之一作為起點(喇叭靠近牆壁或遠離牆壁)。 嘗試在每個位置(用耳朵)進行一次一次嚴格的聽力測試,並測量房間的低頻響應。有關環繞聲喇叭的設置和低音炮的放置,請參閱本指南的第3部分。請記住,每個房間都不一樣。 要優化房間的喇叭擺設,需要進行一些聲學測量。調整房間是一個反覆的過程,可以使用本指南逐步完成初始設置。

 

可以分為以下幾個簡單步驟:

 

步驟1:聆聽位置
最簡單的開始方法是使用38%的“規則”來定位聆聽位置。

 

步驟2:聆聽距離
查看喇叭的手冊以找到建議的聆聽距離。

 

步驟3:喇叭的佈局和高度
使用所討論的標準之一來佈置喇叭的收聽位置。

 

步驟4:喇叭到前後壁的距離
為了確定喇叭與牆壁的距離,請使用本指南中提供的三個選項之一。
 崁入式安裝,以消除前壁的邊界干擾。 這是完全消除喇叭後壁造成的四分之一波長抵消的唯一方法。
 非常靠近牆壁擺放,將抵消頻率轉移到更高的頻率,可用吸音板吸收它。
 將它們放置在距離牆壁足夠遠的位置,以使抵消頻率不在喇叭再現的頻率範圍內。

 

步驟5:進行聲學處理
首要任務是處理第一反射點,並在各角落盡可能多放置低音陷阱。
第一反射點取決於喇叭的位置,因此,如果在處理好以後又移動喇叭或聆聽位置時,請確保對您的反射點吸音處理仍然有效!

 

步驟6:使用聲學測量進行優化
嘗試不同的喇叭擺位與聆聽位置置時,請使用諸如Room EQ Wizard之類的聲學測量軟體來測試房間。對於每種配置,請查看低頻響應曲線,希望低音響應盡可能平坦。

 

步驟7:Have Fun !
坐下來,踏上迷人的聲波之旅,享受高傳真的音響世界。