■百谈不厌的空间处理
有关空间处理的观念与方式
<图1>聆听室的后墙,若以多片波利扩散板堆栈,将可获得不错的扩散效果。
既然要谈空间处理,对于空间处理的几个概念,便不得不加以了解。当然这其中一定会包含着公式。这些公式对您不一定有用,但若您透彻的了解它后,却肯定会让您更加的受用。
先来了解「二次余数公式」。空间中的处理,不外乎就是声音的扩散与吸收,吸收声音的方式有很多种,扩散声音的方法也很多。不过,提到「扩散」,大多数的音响迷都会到「二次余数公式」,而现在市面上有在贩售的扩散板,也大多是以「二次余数公式」为基础设计出来的。第一个利用「二次余数公式」设计,并将之商品化的扩散板,就是Peter D'Antonio 的RPG。不过,RPG扩散板太过于昂贵,当然也就没有几个人可以负担。到底「二次余数公式」有什么神奇之处呢?它是由一位数学家Richard Schroeder所发明,他发现若是若是扩散器依照这个公式加以排列的话,可以将原先设计的有效扩散范围,向下延伸半个倍频;则向上则可以获得N-1个倍频,这里所谓的「N」,就是扩散板的「踏步」数。来看看「二次余数」的公式吧!它是︰
hn=(λ/2N)Sn
<图2>墙面以CD架作扩散,既实用又美观,还可展现与众不同的气质。
<图3>这是「上亚」音响的聆听室,光看到那堆花梨木扩散板,就知道所费不眦。
<图4>天花板的处理,其实也是空间处理中,非常重要的一环。您所看到的是一种进口建材,声音效果不错,不过大面积使用时,价钱不是一般市井小民所可以负担。
看到这由一堆字母堆砌而成的公式,若是不加以解释,还真是让人无法理解。公式中的h,代表的意思,就是扩散板中,每一格(也就是「踏步」)的深度;小写n是代表第几格踏步。罗马字母λ,则是代表声波的波长,通常我们都是以340公尺/秒(常温摄氏21度,大气压力760㎜/水银柱)计算。N是您设计制作扩散板的踏步数,N并不是固定,一定要多少踏步才会有效果,而是随您设定;只是设计的踏步多,当然在制作的难度上,也会跟着增加。Sn是什么呢?它代表的是n(第几踏步)的平方被N(踏步数)除之后,所剩下来的余数。
二次余数公式所计算出来的数字,是代表扩散板踏步的深度,那宽度要如何得出呢?要计算宽度,就必须先知道扩散板所要针对的扩散频率,要设定为多少。举例来说,现在要制作一个以500Hz为主的扩散板,首先要先知道500Hz频率的波长,通常我们会以半波计算,声波的速度为340公尺/秒,以34000(公分)除以500再除以2,得出34公分,这就是扩散板每一踏步所需的宽度。从上述的解释可以知道,踏步的宽度与频率的高低有关。踏步越宽,可扩散的频率就越低,反之也就越高。
通常,扩散板的制作,比较常见的是以7踏步为设计。若是要自行制作扩散板,保利龙是个不错的选择,因为它的质量轻,容易施工,更重要的一点是,保利龙的取得非常的容易。为什么选择保利龙呢?因为保利龙质轻的缘故,所以若是产生共震时,它不会吸收中、低频。还有一点是因为,Gryphon与波丽扩散板都是以保利龙所制作的,它们的效果很好。当然,DIY扩散板也可以用木板来制作,但是就必须考量到,木板本身吸收频率与共震的问题,要不然就要像「上亚」音响的老陶那般,以厚重的花梨木或红檀木来制作。「音响论坛」二间聆听室的天花板,就是以二分薄板作成扩散板的设计,声音的效果不错,提供给想DIY的音响迷做参考。
<图5>地板也是空间处理的重点之一,如图中以厚羊毛地毯作处理,美观与实用兼顾;但若是家人有呼吸道方面的毛病,还是另求它法比较妥当。
<图6>喇叭的侧后墙角处,作简单的扩散处理。
<图7>空间的处理要做到有效且兼顾美观,才可说是成功。
「驻波」!它算得出来
驻波真的算得出来吗?若是我们能够了解声音的速度、频率、与波长,要计算出空间中的驻波,就不是一见难事。之前已经提过,声音的行进速度为340公尺/秒,假设现在有一个空间,它的长宽高各为5.5公尺、4公尺与2.7公尺,在这样的空间中会出现怎样的驻波呢?若以半波计算,长边会有约31Hz(340m÷5.5m÷2)的驻波;宽边会有42.5Hz(340m÷4m÷2)的驻波;高度在63Hz(340m÷2.7m÷2)处则会有驻波。这只是各边会产生的最低驻波,这些最低驻波的倍数处,也会产生频率较高的驻波,若是三边的倍数驻波,与某一个频率很接近,在那个频率的能量就最大,也就是最需要去「关照」的地方。上述的例子中,长边最低驻波的倍数62Hz与高的最低驻波63Hz,相当的接近,所以这里会有一个低频的峰值,需要注意。宽与高的最低驻波倍数,分别为127.5Hz与126Hz,也相当的接近,所以这里也会有一个峰值产生。依照这样的方法计算后,对聆听空间的缺陷,就能明白的了解,在对空间作处理的过程中,也就不会胡乱的作整治了。
以圆弧作扩散
圆弧对于某一频率以上的声音扩散,相较于「二次余数」扩散板,来得有用得许多。为什么?因为圆弧的反射角度超多,只要入射角不同,则射出去的角度当然就会不同,所以它比「二次余数」扩散板,更能平均的将声音扩散出去。若读者们常去国家音乐厅,便能发现二侧墙,便是以圆弧作为设计。虽然圆弧这么好用,但它仍有一些缺点,让音响迷处理空间时,不会将圆弧考虑在内。因为弧面短的圆弧,所能扩散频率范围并不会太大;若是以较低的频率为设计,以获得较为宽大的扩散频率,那就必须制作弧面较长的声弧,但这样便会厄杀掉不少空间,这对于台湾音响迷来说,实有其困难之处。而且,声弧的美观与否见仁见智,若非专属聆听室,墙边的空间被占用,难保不会引起「家庭革命」,这也是一般音响迷在处理空间时,不会考虑圆弧的因素。
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