家庭影院的設(shè)計(jì)成功與否，最直觀的表現(xiàn)就是所得到的音畫(huà)效果。然而聲音好不好聽(tīng)，除了使用的音響器材本身因素以外，還存在著器材搭配、調(diào)整和空間因素的影響。在這其中，空間因素是影響最大的，也是最難以克服的。各種不同類(lèi)型房間的聲學(xué)特性，將會(huì)對(duì)聲音的回放造成各種各樣的影響，這其中的房間大小與比例則是至關(guān)重要的部分。
下面，小編就與大家一同來(lái)了解視聽(tīng)空間房間比例設(shè)計(jì)的原理，認(rèn)識(shí)國(guó)際公認(rèn)的效果比較理想的視聽(tīng)空間房間比例。
一、視聽(tīng)空間房間比例設(shè)計(jì)的原理
1、波爾圍線(Bolt-Area)
在上個(gè)世紀(jì)早期關(guān)于房間比例的研究與討論過(guò)程中，取得最大成果的當(dāng)數(shù)來(lái)自著名聲學(xué)專(zhuān)家Bolt所帶來(lái)的波爾圍線(Bolt-Area)，將生硬的數(shù)字比例轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w的圖像范圍。Bolt假定剛性矩形房間的固有共振頻率被均勻分開(kāi)，那么在聲音頻率響應(yīng)曲線上將會(huì)更加平坦，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)多的峰谷。不過(guò)就現(xiàn)在的聲學(xué)理論來(lái)看，利用平均模式間隔作為基本理論并不夠理想，但是在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，不能不說(shuō)是重大的突破。
波爾圍線
波爾圍線對(duì)后世房間比例的研究帶來(lái)極大的幫助，圖中的橫軸為W(房間寬度比值)，縱軸為L(zhǎng)(房間長(zhǎng)度比值)，房間的高度比例定為1。Bolt認(rèn)為封閉曲線內(nèi)部的范圍是較為理想的房間比例取值，而這條封閉曲線是針對(duì)中小型房間推導(dǎo)出來(lái)的，曲線內(nèi)部左方對(duì)應(yīng)的是體積相對(duì)較小的房間，右方則是對(duì)應(yīng)體積較大的房間。當(dāng)年Bolt也留意到在封閉曲線之外的區(qū)域同樣也存在多個(gè)可以接受的房間比例，這正是由于他所依據(jù)的平均模式間隔作為基礎(chǔ)的理論仍然存在缺陷所確定的。
2、小房間聲學(xué)系統(tǒng)
談及家庭視聽(tīng)空間的聲學(xué)缺陷，就必然聯(lián)系到小房間聲學(xué)系統(tǒng)。由于房間容積較小，三邊的長(zhǎng)度與聲波波長(zhǎng)能產(chǎn)生一定的比例關(guān)系，必然會(huì)由于房間的固有共振頻率模式而引起某部分頻段的聲音疊加或者衰減的現(xiàn)象，造成房間聲染的問(wèn)題，導(dǎo)致房間聲音質(zhì)量下降。
家庭視聽(tīng)空間的聲學(xué)缺陷包括了駐波、梳狀濾波、共振與簡(jiǎn)并等聲學(xué)缺陷。當(dāng)中與房間大小與比例相關(guān)的包括駐波、共振與簡(jiǎn)并。當(dāng)房間的尺寸與低頻部分波長(zhǎng)相近或與低頻部分波長(zhǎng)呈簡(jiǎn)單倍數(shù)關(guān)系時(shí)，房間就會(huì)產(chǎn)生駐波現(xiàn)象。房間共振方式有三種，包括軸向共振、切向共振以及斜向共振。
下圖為房間共振形成圖：
當(dāng)用戶的音響系統(tǒng)發(fā)出的某一聲音頻率與房間中的某個(gè)固有頻率相同之時(shí)，整個(gè)房間便會(huì)在該頻率上產(chǎn)生共振，使得房間中某幾個(gè)固定位置上的聲音出現(xiàn)疊加變成峰值，聲音變得響亮;同時(shí)也會(huì)使得房間內(nèi)的某幾個(gè)固定位置上的聲音出現(xiàn)谷值，聲音變得柔弱，這就形成了駐波。
二、視聽(tīng)空間房間大小與比例研究發(fā)展歷程
從上個(gè)世紀(jì)開(kāi)始，聲學(xué)界對(duì)視聽(tīng)空間房間比例的探討就層出不窮。下面我們將從早期視聽(tīng)空間房間推薦比例、目前著名的視聽(tīng)空間房間比例范圍計(jì)算方法和目前國(guó)內(nèi)外組織與機(jī)構(gòu)關(guān)于視聽(tīng)室房間大小與比例的推薦標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)方面著手，對(duì)視聽(tīng)空間房間大小和比例研究發(fā)展歷程來(lái)做回顧。
1、早期著名的視聽(tīng)空間房間推薦比例
對(duì)于視聽(tīng)空間的房間大小與比例的研究，其實(shí)從上個(gè)世紀(jì)40年代就陸續(xù)得到了不少著名聲學(xué)專(zhuān)家的重視，并發(fā)現(xiàn)房間的比例與大小是兩個(gè)互相影響的房間聲學(xué)特性。起初大多數(shù)的研究是圍繞演奏廳、錄音室等環(huán)境而進(jìn)行的，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，隨著家庭影院逐漸成熟與普及，國(guó)際上也出現(xiàn)了針對(duì)小空間家庭視聽(tīng)空間房間大小與比例的標(biāo)準(zhǔn)�，F(xiàn)在，絕大多數(shù)優(yōu)秀的家庭影院視聽(tīng)空間的建立都是基于這些標(biāo)準(zhǔn)之上。
關(guān)于視聽(tīng)空間房間的形狀，這些聲學(xué)專(zhuān)家認(rèn)為矩形的房間易于建筑以及進(jìn)行聲學(xué)控制，同時(shí)任何環(huán)境都要盡量避免凹表面，因?yàn)樗鼤?huì)引起聲學(xué)上的聚焦點(diǎn)與盲點(diǎn)，難以消除影響。以下為最著名的幾個(gè)聲學(xué)專(zhuān)家推薦房間比例(高：寬：長(zhǎng))：
A、Sabine 1:1.5:2.5
該比例的聲學(xué)模擬圖：
高:3m，寬:4.5m，長(zhǎng):7.5m，面積:33.75m²，容積:101.25m³
B、Volkmann 1:1.6:2.5
該比例的聲學(xué)模擬圖：
高:3m，寬:4.8m，長(zhǎng):7.5m，面積:23.04m²，容積：69.12m³
C、Knudsen 1:1.88:2.5
高:3m，寬:5.64m，長(zhǎng):7.5m，面積:42.3m²，容積：126.9m³
D、Harmonic 1:2:3
該比例的聲學(xué)模擬圖：
高:3m，寬:6m，長(zhǎng):9m，面積:54m²，容積：162m³
E、Boner 1:1.26:1.59
該比例的聲學(xué)模擬圖：
高:3m，寬:3.78m，長(zhǎng):4.77m，面積:18m²，容積：54m³
F、黃金比例 1:1.62:2.62
該比例的聲學(xué)模擬圖：
此外，還有早期歐洲聲學(xué)專(zhuān)家們推薦的1:1.67:2.67。從這7個(gè)推薦的房間比例可以得知，大致將房間比例的范疇定于1:(1~2):(1.5~3)區(qū)間之內(nèi)，雖然上面幾個(gè)房間推薦比例多是針對(duì)容積較大的音樂(lè)廳而設(shè)定的，但也為后期的小房間比例標(biāo)準(zhǔn)的建立打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)中值得留意的是由Boner所推薦的1:1.26:1.59，這是為容積較小的廣播演播室而推薦的房間比例，也最終成為家庭影院視聽(tīng)空間房間推薦比例國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的前身。
2、視聽(tīng)空間房間比例范圍計(jì)算方法
在早期聲學(xué)專(zhuān)家對(duì)房間比例方面取得的研究成果的基礎(chǔ)上，自上世紀(jì)60年代到現(xiàn)在，不斷出現(xiàn)全新的尋求最佳房間比例范圍的計(jì)算方法，當(dāng)中較為出名的包括以下幾種：
A、Gilford：松散共振頻率統(tǒng)計(jì)法
Gilford對(duì)大約20Hz的駐波帶寬進(jìn)行查找分組，改變房間的尺寸，不斷計(jì)算，直到出現(xiàn)一個(gè)令人滿意的平均分布。當(dāng)年，Gilford是通過(guò)手工計(jì)算的方式來(lái)完成，工作量之巨大讓人佩服。Gilford當(dāng)時(shí)也指出了Bolt所建議的1:1.5:2.5比例存在著一定的問(wèn)題，原因在于軸向模式導(dǎo)致房間聲學(xué)特性的改變。
B、Louden：共振頻率分布標(biāo)準(zhǔn)差均勻度統(tǒng)計(jì)法
1971年，著名的聲學(xué)專(zhuān)家Louden使用共振頻率分布標(biāo)準(zhǔn)差的均勻度統(tǒng)計(jì)方法，計(jì)算精度比早期Bolt所提出的采用平均差統(tǒng)計(jì)法的更加精確。Louden在1:(1.1～1.9):(1.1～2.8)的房間比例范圍內(nèi)，比例間隔為0.1的125個(gè)矩形房間分別計(jì)算出前36個(gè)共振頻率及其標(biāo)準(zhǔn)差。為了避免房間容積方面的影響，Louden所選取的各個(gè)比例的體積均選取了201.6 立方米，然后再以標(biāo)準(zhǔn)差為判斷方式列出統(tǒng)計(jì)所得出的125個(gè)房間的尺寸比例的優(yōu)劣次序。
于是就產(chǎn)生了現(xiàn)在國(guó)際廣播電視組織與歐洲廣播聯(lián)盟推薦的1:1.4:1.9的房間比例，另外1:1.5:2.1、1:1.4:2.1以及1:1.6:2.1等經(jīng)典房間比例都出現(xiàn)在Louden的研究成果之中。從Louden的研究所得出的房間比例數(shù)值與Bolt所帶來(lái)的波爾圍線相比較，最佳的三個(gè)數(shù)值均在圍線的中部，與波爾圍線相當(dāng)接近，為后人選取最佳的房間比例尺寸提供了便利。
C、Bonello：1/3倍頻駐波密度統(tǒng)計(jì)法
1981年，又一位聲學(xué)專(zhuān)家Bonello對(duì)房間比例的統(tǒng)計(jì)方法展開(kāi)全新的研究。Bonello的研究的主要根據(jù)是：當(dāng)進(jìn)行1/3倍頻程至更高帶寬時(shí)駐波密度是不會(huì)減少的，5個(gè)或更多一致的頻率模式在1/3倍頻程中是可以接受的。Bonello認(rèn)為一個(gè)良好的視聽(tīng)空間共振頻率在1/3倍頻程內(nèi)的共振頻率密度是單調(diào)遞增的，后一頻程中的共振頻率數(shù)量總是比相鄰的前一頻程更多。
一種全新的統(tǒng)計(jì)方式出現(xiàn)了：只需將各種不同比例的房間低頻段的共振頻率計(jì)算出來(lái)，分析各1/3頻程中的共振頻率數(shù)量，如果屬于單調(diào)遞增，那么這個(gè)房間尺寸比例就較佳。
Bonello也將自己的研究結(jié)果與Bolt的波爾圍線相比較，發(fā)現(xiàn)封閉曲線中的某些比例不能滿足要求，相反曲線外的某些比例則可以接受。此外，Bonello指出：共振頻率的分布狀況除了與房間長(zhǎng)寬高的比例有關(guān)之外，還與房間的容積有關(guān)。
對(duì)于小容積房間合適的比例，在容積較大的房間就不一定合適。反之也一樣。當(dāng)中，Bonello發(fā)現(xiàn)1:1.25:1.6這個(gè)比例，對(duì)于60m²、200m²以及400m²同樣也能符合共振頻率分布密度呈單調(diào)遞增的要求。Bonello的這套理論在目前專(zhuān)業(yè)演播室與錄音室的設(shè)計(jì)過(guò)程中都取得了非常理想的效果。
3、關(guān)于視聽(tīng)室房間大小與比例的推薦標(biāo)準(zhǔn)
經(jīng)過(guò)前人的研究積累，目前關(guān)于視聽(tīng)空間形狀、大小與比例方面，國(guó)內(nèi)外組織與機(jī)構(gòu)都訂立了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與推薦值，當(dāng)中包括國(guó)際電工委員會(huì)、國(guó)際廣播電視組織、歐洲廣播聯(lián)盟、Dolby公司、THX公司、PMI公司、清華大學(xué)等等。
在這些規(guī)定之中，尤以國(guó)際電工委員會(huì)帶來(lái)的IEC29-B家庭視聽(tīng)空間標(biāo)準(zhǔn)為重點(diǎn)，是家庭影院房間設(shè)計(jì)參考的重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)。而又Dolby公司專(zhuān)門(mén)為頂級(jí)電影后期審片室而制定的相關(guān)推薦標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于家庭影院視聽(tīng)空間的設(shè)計(jì)同樣也有著重要的意義。因?yàn)?a href=http://ubl777.com/movie/ target=_blank>家庭影院的前身就是電影后期審片室，電影后期審片室是家庭影院建造的標(biāo)準(zhǔn)。相對(duì)而言國(guó)際廣播電視組織與歐洲廣播聯(lián)盟所推薦的房間大小與比例標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)廣播錄音室環(huán)境而制定的，與家居環(huán)境仍有一定差異。
值得注意的是，大家在參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，除了要留意房間的推薦比例之外，還需要留意推薦的房間容積，兩者都會(huì)影響房間的聲學(xué)特性。房間容積較大的推薦比例，也許并不適合作為容積較小的房間的推薦比例。
除此之外，在各種的推薦標(biāo)準(zhǔn)中，也展開(kāi)了對(duì)房間形狀的討論，如THX與PMI公司就認(rèn)為，除了矩形的房間形狀，其他形狀的房間也可用來(lái)作為視聽(tīng)空間(當(dāng)中不包括正方形)，但是由于很難對(duì)房間的聲學(xué)特性進(jìn)行預(yù)測(cè)、計(jì)算與控制，并不推薦使用。
A、IEC29-B家庭聽(tīng)音室設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
關(guān)于視聽(tīng)室的建立標(biāo)準(zhǔn)，由IEC所建立的IEC29-B家庭視聽(tīng)室標(biāo)準(zhǔn)是最具權(quán)威性的標(biāo)準(zhǔn)。與IEC早期帶來(lái)的IEC268-13視聽(tīng)室標(biāo)準(zhǔn)相比，IEC29-B標(biāo)準(zhǔn)更加詳細(xì)與準(zhǔn)確，適合于面積較小的房間使用，便于用戶在普通家居環(huán)境之下建立家庭影院視聽(tīng)室。由于IEC機(jī)構(gòu)是建立在歐洲地區(qū)，因而IEC29-B標(biāo)準(zhǔn)也是根據(jù)歐洲家居環(huán)境的狀況對(duì)房間三邊的長(zhǎng)度、比例以及房間的面積以及混響時(shí)間等提出了相關(guān)的建議。
在房間的形狀方面，建議最佳的房間形狀是矩形，稍微梯形的四邊形也在接受范圍，但是絕不建議采用正方形或者窄長(zhǎng)的形狀，以減低低頻共振所造成的房間聲染的嚴(yán)重問(wèn)題。推薦的房間比例為1:1.6:2.4(高:寬:長(zhǎng))，建議的房間面積應(yīng)該在24m²以上。此外，IEC29-B標(biāo)準(zhǔn)還對(duì)房間內(nèi)部的裝飾進(jìn)行了細(xì)致的規(guī)定，要求音箱前方的地面無(wú)地毯等吸音物料，音箱的背后與天花頂棚呈現(xiàn)反射性，音箱的前面呈現(xiàn)吸聲性。
B、Dolby在頂級(jí)電影后期審片室房間設(shè)計(jì)方面推薦建議
Dolby(杜比)在電影后期審片室房間設(shè)計(jì)方面有著相當(dāng)獨(dú)到的一面，具體就表現(xiàn)在Dolby最頂級(jí)的PREMIER STUDIO頂級(jí)電影后期審片室的認(rèn)證之中，當(dāng)中有提及房間設(shè)計(jì)這方面的要求。Dolby認(rèn)為最佳的房間面積應(yīng)該在45m²以上，最佳的房間容積應(yīng)該在150m³以上。由此，可以發(fā)現(xiàn)空間過(guò)小的房間特性較差，同時(shí)也更難進(jìn)行聲學(xué)處理。
C、專(zhuān)業(yè)廣播視聽(tīng)室的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)EBU(歐洲廣播聯(lián)盟)在房間比例與容積方面的推薦
專(zhuān)業(yè)廣播試聽(tīng)室的房間設(shè)計(jì)實(shí)際上也屬于小空間的房間聲學(xué)范疇，與家庭視聽(tīng)室實(shí)際上也同出一轍。EBU與OIRT對(duì)于廣播視聽(tīng)室房間比例與尺寸都有共同的推薦標(biāo)準(zhǔn)，以1:1.4:1.9與120m³為立體聲試聽(tīng)室的最佳比例與房間容積，這個(gè)比例廣泛應(yīng)用于歐洲各國(guó)的廣播試聽(tīng)室的設(shè)計(jì)中。值得留意，這個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)當(dāng)年Louden共振頻率分布標(biāo)準(zhǔn)差均勻度統(tǒng)計(jì)法所得的參考標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也完全符合波爾圍線推薦的房間比例。推薦的房間比例(高:寬:長(zhǎng))：1:1.4:1.9，建議房間容積：120m³。
D、國(guó)內(nèi)相關(guān)的家庭視聽(tīng)室標(biāo)準(zhǔn)
環(huán)顧全球IEC29-B標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為家庭視聽(tīng)室房間設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的主流。不過(guò)國(guó)內(nèi)同樣也有關(guān)于家庭視聽(tīng)室房間設(shè)計(jì)的的標(biāo)準(zhǔn)，其中《揚(yáng)聲器聽(tīng)音試驗(yàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了視聽(tīng)室的最佳混響時(shí)間，《家庭影院用環(huán)繞聲放大器通用規(guī)范》則規(guī)范了家庭影院視聽(tīng)室的基本特征，關(guān)于房間比例與容積推薦標(biāo)準(zhǔn)則在《家庭影院用環(huán)繞聲放大器通用規(guī)范》之中。《家庭影院用環(huán)繞聲放大器通用規(guī)范》認(rèn)為視聽(tīng)室內(nèi)聲音頻響曲線應(yīng)盡可能平滑，無(wú)明顯聲染色。
在100～5000Hz頻率范圍內(nèi)，室內(nèi)不應(yīng)有任何異常共鳴和顫動(dòng)回聲。至于空?qǐng)?無(wú)聆聽(tīng)者)時(shí)的本底噪聲，在視聽(tīng)室的聆聽(tīng)區(qū)域測(cè)得的本底噪聲級(jí)別應(yīng)低于35dB(A計(jì)權(quán)、慢檔)。視聽(tīng)室推薦容積為80 m³，高為2.8m，長(zhǎng)為6.7m，寬為4.2m，房間的比例為1:1.5:2.39。將這個(gè)推薦房間比例放置在波爾圍線中，正好在封閉曲線之內(nèi)，屬于Bolt推薦的房間比例之一。從我國(guó)對(duì)于房間比例與容積方面的推薦，不難發(fā)現(xiàn)這與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)非常吻合，表明了我國(guó)在房間聲學(xué)設(shè)計(jì)方面已經(jīng)與國(guó)際完整接軌。推薦的房間比例(高:寬:長(zhǎng))：1:1.5:2.39，建議房間容積：80m³。
E、清華大學(xué)在家庭視聽(tīng)室房間設(shè)計(jì)方面的推薦建議
清華大學(xué)在建筑聲學(xué)方面也有相當(dāng)深入的研究，包括在小空間的家庭視聽(tīng)室設(shè)計(jì)方面。清華大學(xué)方面認(rèn)為規(guī)則的房間形狀容易在室內(nèi)造成聲學(xué)缺陷，尤其是空間的長(zhǎng)寬高比例是整數(shù)比的情況。因此，可以在視聽(tīng)室設(shè)計(jì)之初，確定房間大小的同時(shí)調(diào)整房間的長(zhǎng)寬高比例。理想的視聽(tīng)室房間長(zhǎng)寬高的比例應(yīng)該為1:1.4:1.26，不過(guò)這樣的比例在建筑設(shè)計(jì)條件中是很難達(dá)到的，以下表格中的推薦比例可作為參考：
采取上表中的推薦比例，可以使室內(nèi)共振模式均勻分布在全頻帶的范圍內(nèi)，避免集中在某一頻帶附近，造成房間聲染現(xiàn)象。清華大學(xué)在這里并沒(méi)有特別強(qiáng)調(diào)房間的容積，實(shí)際上由于這些比例均是建立在家庭視聽(tīng)室的小空間，因此，都符合普通家庭環(huán)境中使用，大家在選擇的過(guò)程中，可以結(jié)合房間的形狀來(lái)綜合考慮，不必拘泥于某種最佳比例。
結(jié)語(yǔ)：房間比例與大小是構(gòu)建理想視聽(tīng)空間的重要基礎(chǔ)。通過(guò)了解目前國(guó)際上比較公認(rèn)的視聽(tīng)空間房間比例，可以幫助我們更好地進(jìn)行室內(nèi)聲學(xué)設(shè)計(jì)，以得到理想的聽(tīng)音效果。更多新鮮好玩的家庭影院資訊請(qǐng)關(guān)注家庭影院網(wǎng)http://www.hdav.com.cn (微信：cnHIFI)，全國(guó)極具影響力的家庭影院音響玩家互動(dòng)媒體網(wǎng)站。
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