上篇文章我们说明了听音环境是整个听音系统重要的一环,而且往往是最被忽视的、薄弱的一环。我们要获得好的聆听效果,花点时间和精力来改善听音环境是非常值得的。
学习和了解有关听音环境的声学知识,也许是音响爱好者最佳智力投资之一,到了听音环境门口,不妨推门进去看一看。
听音环境种类很多,有的面积很大,如音乐厅、剧院、阶梯教室,有的使用扩声设备,如大会议厅,这些都不是我们现在关注的。我们关注的是家庭听音环境。在中国目前这种居住条件,拥有专门的听音室不是很多,听音室往往还兼备客厅、起居室、书房、卧室,或反过来说,客厅、书房……也兼做听音室。
这种房间在声学中称为“小房间”,与之相关的声学问题称为“小房间声学”。大小房间不仅在于面积不同,相应声学性能、声学处理亦不尽相同。过去一些介绍声音环境的文章,对大小房间界定不清楚。有些在大房间适用的说法,有时并不适用小房间。当然一致的地方也不少,我们会逐步说明其中的差异。
一般来说,当音箱在房间发音时,这个封闭空间的声特性总共有8种:①直达声;②反射声;③声音被处理的表面(吸收表面)吸收;④声扩散;⑤绕射;⑥透射声;⑦声音在结构体内耗散;⑧声音透过结构体外溢。
本来一个声源的声波是有球面波形状向各个方向传播的。为了简化、直观我们的研究和说明,假设有一种声线像光束一样向各个方向直线传播。这是一种几何光学的方法。
(1)直射声和直达声,我们感受最多的是直达声。有人提倡一种近场聆听,靠近扬声器来聆听,能感受到无穷的乐趣,这时听的是直达声,主要是扬声器发出的声音,并以此形成一个聆听的习惯和流派。例如有人对带有号筒的音箱情有独钟,而一些生产号筒音箱的公司因此受到不少用户的欢迎,如美国的JBL和Klipsch、意大利的Zingali、德国的Avantgarde等。
除了号筒扬声器独特的音色外,还因为号筒扬声器的高效率和强指向性,有格外强劲的直达声扑面而来,“特有的鲜明和动态音像真实地表达出来”。作为音筒设计和制造者,适应这种思路的做法就是极力减少房间对重放的影响,例如Revel设计生产的音箱就力图做到这一点。
(2)反射声。在木板、砖墙、食材、混凝土、玻璃灯等刚性平面,入射声会被反射出去。而且符合反射定律,声波的入射角等于反射角。在房间里用音箱听音乐时,我们会听到来自天花板、地板、四面墙壁的反射声。作为聆听习惯和流派,也有许多人喜欢这种来自房间的各种反射,这种声音感到更有空间感和变得更开放。有人感到声像模糊更加悦耳,还有人感到深度感更好,如同在音乐会的现场。但是我不得不遗憾地说,我们所用的双声道立体声设备是不能决定深度感的。有人会争辩,我确实有深度的感觉,鼓就在乐队的最后。不能说他们没有感觉到,这是由于现场房间反射造成的,和录音时的实际情况是不一致的。
根据哈斯定律等声学原理,两个声源强度相同,声音就在两个声像中间,一个声源较强,声像就偏向较强的一方。由于房间的反射,根据上述原理,任意两个反射声就可能形成一个声像,这就是我们深度感的由来。而我们平常对乐队位置的了解,更认同我们的感觉。这个看法在一些音箱公司讲学和其他机会发表,逐渐得到大家的认同。作为音箱的设计制造者,一种做法就是充分利用这种反射声,形成种种扬声型音箱。例如BOSE音箱其做法和卖点之一就是直射/反射声,它是利用音箱扬声器(特别是高频扬声器)向不同方向辐射,利用房间的反射形成丰富的反射声,从而达到满意的听感。其实任何音箱在房间重放时,都有直射声和反射声,只是比重不同而已。Dr Bose的聪明之处,在于将心理学和声学理论结合一体,并较早(1986年)将直达/反射声音投入市场,用房间的模拟声场来感受现场演奏的气氛。
另外,像German Phyisies公司的音箱其魅力和卖点在于其采用一种称为弯曲波(Bending Wave)的DDD单元。这个新颖的单元的特点是水平方向360°辐射,这就可以充分利用房间的反射,营造反射波造成的声场。
混响声的特性示意图
在过去研究室内听音环境除了直达声、反射声以外,还有一个混响声。可用一个反射图表示。水平时间轴是表示反射声达到的时间,其高度正比于反射声的相对强度。次反射声出现以后,出现密集的强度越来越密的反射,这些后到的反射声合并成主观感觉上的混响。混响可以用混响时间来描述。
上面这些混响概念的说法,对剧场、音乐厅、体育馆这样的大房间自然是适用的,但对我们家用的听音室即小房间是不是适用?至今我所看到的国内作者都认为是适用的,我本人过去也认为是适用的。最近出版Don Davis夫妇合著的《声系统工程》对此有新的说法,引用一些学者的研究以后,他说“在小房间中不存在临界距离、没有混合得很好的声场,因此也没有混响,只存在一系列早期反射能量,因此在这样的环境中测量混响时间变得毫无意义”。
对国际上的进度我们不能不给予极大的关注,对修正我们的认识,改善我们的听音状况是有益的,也是我为什么乐意接受“影音新生活”之约主持这个专栏。唐代浙江诗人方干《题睦州郡中千峰榭》“曳响露蝉穿树去,斜行沙乌向池来。窗中早月当琴榻,墙上秋山入酒杯”。墙上的秋山映入诗人的酒杯,墙上的反射声则引出这篇短文。
编者按:王以真老师是中国扬声器领域的资深专家。作为中国声学学会理事、天津市声学学会理事长、国务院特殊津贴获得者,同时也是“影音新生活”全媒体平台的专家委员,王以真老师长期从事扬声器工艺、设计、研究和咨询工作。合译出版《扬声器系统》上、下册,编著出版《怎样选用扬声器》、《实用扬声器技术手册》、《实用扩声技术》等。王老师拥有丰厚的扬声器等领域的知识,被广泛邀请开展各类技术培训。同时,作为业内资深撰稿人,他以专业且富有深度的文章,更是启发指导业界探索。