赛因铸声场

低音优化丨下篇:声学处理

发布时间:2018-07-26 15:50
作者:赛因铸声场

本篇中我们将从声学处理、摆放位置和均衡等几个角度探讨低音优化。

音响的


在摆放扬声器时,低音炮和座椅位置对于频响是否平滑起到了关键作用。因为随着座椅未知的改变,扬声器和低音驻波之间的相互作用及扬声器边界干扰消除零点也会发生改变。


 扬声器 


在一个矩形的房间中,扬声器和座椅的最佳位置是可以通过理论和计算推导出来的。建墙时的最好方法就是通过房间声学测量确定低音频率问题,了解房间驻波类型,进而确定扬声器和听众的最佳位置。例如,如果用一个最大为10dB的65Hz信号测量房间,分析得出房间驻波为第二长度驻波,则可以将听者或扬声器挪到该模式的零点位置(零点位置为1/4和3/4房间长度)。

 低音炮 


如前所述,多低音炮阵列一般应放置在特定位置来消除低音驻波。Welti/Devantier的研究发现,在新建造的方形或矩形房间中,一般可以遵循以下几条规律:墙中间点位置最佳,1/4或3/4宽度位置尚可,角落一般。如果不想采用这些基本方法,也可以使用Room EQ Wizard的房间模拟器。


对于不规则房间来说,我们建议使用BEM边界元模拟器或采用流体动力学技术。目前我们还没有发现对非矩形房间模拟测量切实有效的工具,更不说那些有高低不平的屋脊和墙壁,这些都会严重影响到房间模式的模拟处理。


BEM频响研究,测试空间为精装影院,配6台低音炮,测试范围为两排座椅。模拟计算

了电平和延迟调节。在该模拟中我们发现,前后和两侧的低音炮需要分开设置

才能得到最为平直的响应曲线。当扬声器开始影响响应时,采用80Hz分频时座椅之间的变量作用最小。


最好在首次完成房间声学分析后,先在房间中对低音炮摆放位置进行试错实验,确定房间驻波频率,找出哪几种低频驻波可以通过改变低音炮的摆放位置来消除(方法同前述音箱的摆放)。例如,如果房间中存在34Hz的第一轴向驻波,那我们就可以把一台低音炮放在房间前半部分,一台放在后半部分,这样就能彻底消除房间驻波了。这些工作都可以在系统校准时进行。

声学处理

很多人认为对于现有房间而言,声学处理可能是唯一能够解决房间低音问题的办法。不过现在应该能明白,获得出色的低音其实还有很多其他方法。


100Hz以下的低音驻波区域可以通过房间设计和多低音炮阵列解决较大的起伏,而80Hz以上的区域则需要通过声学处理解决。因为很多低音陷阱只对70Hz左右的低音驻波有效。


低音陷阱应放在效果最佳的位置,假设采用压力装置直观反映压力变化的话,最佳位置应为:


三个边界的交叉点(墙/墙/天花板,或墙/墙/地板);

两个边界的交叉点(墙/墙,或墙/天花板,或墙/地板);

音源(如扬声器和低音炮等)附近,因为这些地方声压最大,是进行声学处理的的最佳位置


①声音击打②铁板后,铁板在④弹簧的反作用力下③上下振动,

弹簧安装在⑧刚性底板上。⑦带孔金属结构起到了渗透吸收作用,

抑制了钢板的⑤弯曲模式,能够吸收掉衍射在⑥钢板周围的高频。

设置


 低音炮集合 


只用音乐/测试音和一个声压级表或许可以把一个单独的低音炮加进音响系统中,但是如果在没有声学测量的前提下想在阵列中编入多个低音炮或者设置阵列的话就非常困难了。有些人说仅靠一双耳朵和几个控制按钮就能校正低音,显然是天方夜谭。即便是人脑和人耳具备分析几赫兹或几分贝以下音符的频率和电平的能力,也没有哪段音乐的低频是一成不变的。


集成得当的低音炮(绿线)vs集成较差的低音炮(蓝线)


我们建议在组合多低音炮阵列时争取得到最平坦的频率和相位响应。还要注意可能出现的任何相位消除波谷,及时调整集合以免出现上述问题。通过调节低音电平、延迟和位置,可以改变各个低音音箱与阵列的组合方式。根据阵列的不同,可能需要依次编入低音炮,或是对阵列的某些部分进行校正。


用的低音音箱越多,组合就越复杂。如果阵列中存在不同的低音音箱(例如,上方大型低音炮或位于其他位置的小型平衡音箱),那么在处理低音炮的群延迟、频响、低频扩展和输出能力时就会面临其他问题。


输出能力在高声压级家庭影院中非常重要,如果在相同声压级下播放所有的低音炮,有些就会进入限制模式。限制模式是指输出声压级不再随着输入信号的增加而增大。一旦进入限制模式,在低声压级下得到的低频驻波消除效果就会开始失效。


 均衡EQ 


把EQ放到最后介绍是因为均衡本身并不能解决低音问题,它只起到修饰的作用。在优化低音时,建议先采用所有能够采用的办法或工具, 最后在来调节均衡。


房间EQ对于解决房间驻波共振效果显著,可以直接将30Hz共振削减至少10dB左右,对于被动式的声学处理是很难达到的。


房间EQ的确有一些缺点,比如有人说:


“房间EQ不能解决下沉曲线”,这一说法部分是对的。EQ确实无法解决扬声器边界干扰产生的下沉,因为这其实与相位消除有关,比如为直接或间接反射声音增加相同增量等。不过如果你的下沉曲线是由于低频驻波之间的天然差距造成的,则可以进行部分改善;

或者“房间EQ只在某些位置对频响有用”,这一说法也不无道理,但前提是房间中没有多低音炮阵列或低频陷阱。摆放得当的低音炮系统实际上是可以减少频响的空间变化的。


一般来说,如果采用了其他方法,则只需要100Hz以下的一到两段EQ来进一步修饰曲线的平滑度。


 很多AVR和pre-pro都具有空间校准功能。在选择时需要特别留意,很多均衡低音共振时效果不错,但是会不可避免地造成音色的变化。还有很多厂家的EQ算法不够好,反而让声音变得更加糟糕。最糟糕的是有些设备既没有好的自动校准功能,又不能手动改变。这里推荐SineMedia 的APC系列处理器,包括APC400,APC460等。该处理器配备8192阶FIR,支持多机同步和多点测量平均,能够自由设计目标频响曲线。



对于高端音频工作室或录音棚而言,实现均衡的方法有很多。 比如,JRiver Media Center的内置EQ。不过这种操作有一个弊端,那就是EQ直接作用于计算机音源,因此会造成严重的延迟问题,无法进行跟踪,这也是我们推荐APC处理器的另外一个原因,这种专门的硬件系统性能稳定,不需要连入电脑,而且具有低音管理和低音炮组合功能。


最后一种方法是在低音炮阵列中加入均衡效果。有的炮本身带均衡功能,但是都不适用于多低音炮阵列。低音炮阵列必须作为一个整体进行均衡,因为均衡阵列中的一个炮和均衡整个阵列的效果是完全不同的,目前还没有哪个自动算法能够解决这一问题。


比如,单个炮可能在某个特定频率下出现10dB峰值,而整个低音炮阵列由于驻波消除的作用频响却显得的平直。如果内置自动算法均衡单个炮的频响,整个阵列的频响非但没有变好,反而更差了。因此只能手动进行均衡,无论对于低音炮内置均衡还是外置DSP来说均是如此。


通过前三篇的介绍,我们基本了解了如何通过房间、设备、摆放位置和声学处理等来优化和管理您的低音。希望能够对您提高家庭影院、听音室或录音棚的低音提供帮助。如果您有任何疑问,也可以在评论区留言,我们也会尽力为您解答,希望我们能够陪伴您共同成长进步。



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