聆听空间二十要之一文档格式.docx
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无论是在庄严的音乐厅中或小小的Pub里,只要是现场所听到的乐器音质音色、演奏质感、合奏音效等,都是音响迷布置音响空间、调整声音所依据的标准。
将现场声音牢牢记住,做为标准
音响迷必须做的就是将现场演奏的声音牢牢记在脑里,借着布置聆听空间、做好器材搭配、学习调声处理细节等手段来追求现场演奏的音响效果,将家里的「罐头音乐」转化成音乐厅的新鲜音乐。
而布置聆听空间、做好器材搭配、学习调声处理细节这三件事中,又以布置聆听空间对音响效果的影响最大。
假若您拥有一间适当的聆听空间,绝对能够让音响器材的表现连升三级。
反之,如果没有一间适当的聆听空间,即使昂贵的器材也会连降三级。
因此,如果说音响空间对于音响效果的影响至少占了五成重要性,这句话一点都不为过。
或许您要问:
活生生的现场感太抽象了,能否将范围聚焦些?
可以!
您只要能够追求到有甜味、有光泽、有水分,有宽松感又活生的声音;
高频不刺耳不尖瘦、中频饱满形体大、低频能量足又有软Q弹性;
还能够将音量开大声听,这样就差不多了。
要知道,音响中乐器的甜味就好像水果的甜度一般,水果如果不甜,怎么样都不好吃;
声音如果不甜,音乐怎么样也都不好听。
至于其他,我想不必多说,您也都能体会其中的重要性。
第二要:
频率波长要知道
在音响诸事中,频率是我们经常接触到的名词,所谓频率就是每秒来回振动的次数,每秒来回振动100次,我们称为100Hz﹔每秒来回振动1,000次,我们称为1,000Hz,简称1kHz(小写的k),以此类推。
什么是波长?
就是声波一个来回振动的长度,它是由「声波每秒在空气中行进的速度除以频率」而得。
所以,想要计算某频率的波长,一定要先知道声波的速度。
声波在不同的介质中会有不同的传递行进速度,在此我们说的是在空气中行进的速度。
声波在空气中行进的速度会受到空气中湿度与温度的影响,通常我们会省略湿度的影响不计,只算温度的影响。
因此,「声波的速度=331.5+0.6×
摄氏温度」。
例如在摄氏20度时,声波的速度=331.4+0.6×
20,所求得得答案「大约」是344公尺。
通常,为了估算方便,您也可以将344公尺简化为340公尺,反正空间知识所用到的频率、波长不需要绝对精确,只要估算方便就可以了。
波长计算有妙用
既然已经知道声波的速度,就可以求得波长。
假若我们要知道20Hz的波长是多少,可以带入公式:
波长=340公尺÷
20Hz=17公尺。
还记得吗?
前面说过频率是每秒「来回」振动的次数,一个完整的来回算是一个完整的全波,如果只是一个「来」或一个「回」呢,那就称为半波,20Hz的半波长就是8.5公尺。
声波的速度与频率、波长之间的关系有什么重要性呢?
当您要估计聆听空间中的自然共振频率到底落在哪个频率时,就会有用了,所以您必须了解这三者之间的关系。
此外,声波行进的速度不会因为频率的高低而改变,也不会因为音响器材的不同而改变,音响迷经常说的「听起来速度比较快或速度比较慢」指的并不是声波行进的速度,而是器材从0升到最高点的反应速度。
换句话说,音响迷所说的「速度」其实就好像汽车迷在说「0-100公里」几秒跑完一般。
第三要:
低频峰值要了解
一般音响迷习惯于将耳中所听到突起有压力的声音称为「驻波」,尤其是中低频以下的峰值频率。
事实上我们耳中听到的突起过强峰值声音是由三样东西所混合的,这三样东西严重扭曲了聆听空间的音响效果。
哪三种东西?
一种是真正的驻波(StandingWave)。
一种是声波之间相互的干扰而产生增强或抵销的结果,由于某些频率声音强,某些频率声音弱,有如梳子的疏密相间,因此这种空间中的声波干扰也称为CombFiltering梳形滤波现象。
最后一种则是空间本身因为长宽高所引起的自然共振,称为空间模式(RoomMode),或许我们可以称为空间共振模式会比较容易明白。
以上三种影响声音的要素肉眼看不到,但是耳朵可以听到。
如果您持续播放一个固定频率或粉红色噪音,然后在房间中游走,就会发现在不同的地方会听到强弱不同的音量,那就是不均匀的波峰波谷。
而理论上无论您在那个地方,音量应该都相同,由此可以知道这三种东西破坏了声音的「忠实」再生。
驻波的严格定义
到底什么是严格定义的驻波呢?
当二个(或更多)频率相同、行进方向相反的声波在一个声波传递媒介中相遇时,就会因为相互的干扰调变而产生另外一个新的声波,这个新的声波中会有几个「不会移动位置」的节点(Node)产生。
除了节点之外,新的声波还会产生另外一些在最大值与最小值之间摆荡的波峰波谷(位置也是不会移动的),称为反节点(Anti-Node),这节点与反节点就构成了驻波的波形。
您也可以想象,二个人手执绳子一端,以相同的速度同时抖动绳子(频率相同,行进方向相反),如果抖动的能量能够完整传递到另一端,您就可以用肉眼看到「驻波」了。
或者,您可以在浴缸中放满水,丢一块肥皂入水,观察水波从中央向四方扩散、再从浴缸边缘反弹回来之后二个方向相反的水波混合情形,此时也可以看到驻波。
非平行墙面可破解驻波
要强调的是,正常的声波是会移动位置的,而驻波是不会移动位置的。
此外,驻波不仅存在于低频,也存在于中频与高频,只不过大家注意的是低频驻波而已。
驻波对聆听音乐有什么坏处呢?
会让声波扩散不均匀,导致声音染上个性色彩。
既然驻波会对声音的真实与中性产生负面影响,我们要怎么将为害降低呢?
请记住,驻波的产生条件是「在二平行墙面中、行进方向相反」的二个或多个相同频率相遇,如果我们打破平行墙面,不要让行进方向相反的相同频率相遇,不就可以消除驻波吗?
理论上如此,但实际做起来会遇上一些问题空间中的六面墙是相互平行的,而声波的特性是「入射角等于反射角」只要墙面平行,就会产生「行进方向相反」的声波相遇。
为此,我们可以利用摆放许多家具来破坏相同频率的声波产生「行进方向相反」的模式﹔我们也可以利用斜面、圆弧或二次余数扩散器来改变声波行进的方向,避免产生「行进方向相反」的声波。
或者,当您在盖房子的时候,就将屋顶盖成尖的或斜的,墙面也盖成非平行,但是这样会让身处室内的人觉得不自在。
扩散与反射不同
依照我的经验,将声波扩散是最有效的处理驻波方法。
请注意,所谓「扩散」并非只是利用斜面、弧面或角锥状将让声波反射的方向改道而已,斜面或角锥只能改变声波做单一角度的方向改变。
弧形可让声波改变较多的行进角度,但它所扩散的频率决定于弧面的大小,还是有所不足。
而扩散却能够让「一个频段」的声波做「多角度」的行进方向改变,它的效果比斜面、弧面与角锥好很多,这也是二次余数扩散器受欢迎的原因。
当声波被扩散后,我们可以在室内得到均匀的声波能量,随便坐在那里聆听音乐,都不会有因为驻波而产生的不均匀声波压力。
看到此处,我们知道驻波利用破坏平行的墙面就可以解决,梳形滤波现象的声波的干扰呢?
用扩散还是最好的方式,只要声波扩散均匀,因为「不均匀」而产生的声音的「瘤、节」当然就会变得平坦些。
至于空间的自然共振RoomMode要怎么消除?
请继续读下去。
第四要:
空间比例该注意
许多人谈到空间比例,马上联想到「黄金比例GoldenRatio」,其实「黄金比例」是源自希腊的名词(Phi),广泛代表数学、几何、建筑等的一个完美分割比例,以无理数1.618033989示之。
现在则延伸到任何「完美」的比例都被称为「黄金比例」。
聆听空间的长宽高最佳比例是什么呢?
其实,聆听空间的长宽高最佳比例不是单一的,而是多种选择的,唯一要注意的是长宽高的尺寸不能互为「整倍数」(2、3、4、5、6、7、8、…都是整倍数)。
为何不能有整倍数出现呢?
这就要从乐器的发声谈起。
空间都会有自然共振
我们都知道,弦乐器的音高(Pitch)决定于那条弦的长度,弦的长度越长,音高越低﹔弦的长度越短,音高越高。
同样的,管乐器的音高也决定于气柱的长短,气柱越长,音高越低﹔气柱越短,音高越高。
弦或气柱的长短决定音高,这也就是所谓的基音。
而在基音之上还会产生2、3、4、5、6、…整倍数以上的自然共振,那就是泛音。
在乐器中,基音决定音高,而总体泛音的结构决定乐器的音色。
例如同样是440Hz的中央A音,钢琴与长笛的声音听起来不同,那就是因为总体泛音结构不同所致。
在此提醒您,有人以为泛音可以低于基音,这是错的,基音以下并不会有二分之一、三分之一、四分之一的泛音,泛音是基音的「整倍数」。
换句话说,假若您弹一个钢琴中央A(La)音,它所发出的最低声音就是中音A,不会有低于中音A的泛音出现。
从这样的事实中,我们可以了解频率(音高)跟波长是有关系的,波长越长,音高越低(也就是频率越低)﹔波长越短,音高越高。
而且,在自然界中,任何发声体不会只发出基音,它一定伴随着丰富的泛音(其实就是共振),自然界中并没有基音的存在,如果有,也是电子仪器仿真出来的。
将以上这些事实移植到聆听空间中,我们可以将聆听空间视为乐器,只要有一定的长度(墙面距离),就一定会产生一个基音(频率),而这个频率还会伴随许多的共振频率(泛音),这就是空间的自然共振现象。
不能有整倍数出现
例如,二侧墙如果距离是5公尺,我们可将这个尺寸视为波长,那么它所能产生的频率是约68Hz(音速340公尺÷
5公尺=68Hz)。
如果将5公尺视为半波的长度,那么它的全波长是10公尺,10公尺波长的频率是多少?
是34Hz,这就是二侧墙距离的最低共振频率。
事实上,如果一个空间的最长距离是5公尺,那么这个空间的最低共振频率就是34Hz。
一个空间最长距离如果是10公尺呢?
它的最低共振频率就是17Hz。
前面说过,无论是乐器或空间,都会产生共振,而空间的共振就是从基音往上2、3、4、5、6、…倍数产生的,如果我们以房间最长边5公尺来计算,我们可以得到34Hz、68Hz、102Hz、136Hz、170Hz…的共振频谱。
左右二侧墙如此,天花板与地板之间也会如此,喇叭后墙与座位后墙之间也会如此,此外还有对角线也如此,这些就是空间的自然共振RoomMode,但是一般音响迷会称为驻波(空间共振与驻波的定义不同,但在实际听感上却是相混的)。
回到刚才的问题:
为什么空间的长宽高不能有整倍数出现呢?
现在您应该已经了解,因为当长宽高尺寸相互出现整倍数时,就等于是让长、宽、高发出更多相同的共振频率,而这些相同的共振频率会因为相互重迭而增强声音的能量。
这样一来,整个频率响应曲线就被严重扭曲了。
频率响应曲线严重扭曲代表什么意义?
代表原来录音的面貌被严重扭曲。
所以,聆听空间的长宽高最好不要互为整数倍数。
最佳长宽高比例有几组
不是整数倍数的空间长宽高比例有非常多组组合,如果您透过网络上很容易找到的公式带入计算,就会发现七、八种以上非整倍数的比例可供选择。
不过,这么多组的答案并非每组都是频率响应表现最佳者,因此我们还是可以从中挑选比较适合者。
既然聆听空间的长宽高最佳比例不是唯一,我们该如何来寻找适合自己的比例?
以下有几个简单原则:
第一、要适合空间坪数大小。
第二、不需要刻意改变现有空间尺寸,除非新建或改建。
第三、长宽高尺寸指的是「净空」。
一般我们会以天花板高度为1,宽度与长度的数字在后,例如1:
1.14:
1.39、1:
1.9、1:
1.28:
1.54、或1:
1.6:
2.33等都可以。
再次强调,最佳长宽高比例的数字不是唯一的,而是多组的,您可以依照自己空间的尺寸做调配。
避开低频峰值是上策
空间自然共振频率能够消除吗?
只要有长宽高,就会产生自然共振,理论上,您可以装置专门用来吸收低频能量的「低音陷阱」BassTrap类结构,适当让共振能量降低。
但是这样的装置一来不一定够精确吸收您想要的频率,再者会占去不少空间,还有耗费金钱。
因此,无论是驻波或空间RoomMode共振,或声波相互干扰产生的梳形滤波现象所产生的凸起声波能量,我们最好不要去硬碰硬想要「消灭」它,比较「聪明」的办法就是「避开」它。
到底要如何避开它呢?
这就是「喇叭摆位」与选定聆听位置的目的。
当然,适当的做低频吸收处理与避开它双管齐下是最好的处理方式。
有关低音陷阱的处理方式将在文后会提及。
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- 聆听 空间 二十要 之一
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