對于《真力監聽音箱設置指南》中關于音箱擺位的建議,你是否有一些疑問:
為什么建議音箱距離后墻不能大于 60cm ?
“后墻反射抵消現象” 到底是怎么回事?
沒按照建議擺放的話會有什么后果?聽起來究竟哪里不好?
能不能簡單點兒告訴我,具體該怎么做?
圖注:《真力監聽指南》中關于音箱與后墻距離的建議
先別著急,長文章可以不看,但結論可要記住:
當音箱到后墻的距離等于 1/4 波長的時候,該頻率的聲波就會在你的聽音位置發生抵消現象。(前提是 400Hz 以下的低頻!)
關于“后墻”到底指哪面墻,咱們需要達成一致:本文中提到的“后墻”是指音箱后面的那面墻,就是你在聽音箱時,面對的那面墻。
而且還有一點非常非常重要,到后墻的距離說的是到實墻的距離(水泥墻、磚墻等堅硬材質),如果你的墻面上貼了吸音棉、做了軟裝、做了空腔,那你測量的距離還得加上這些材料的厚度。
下面就為大家詳細介紹后墻反射抵消現象的來龍去脈。
1.具體現象
同樣一對音箱,為什么在朋友家的時候頻響曲線順滑平整,而在我家就變得如此崎嶇坎坷?
在朋友家時,音箱的頻響曲線
在我家時,音箱的頻響曲線
別的看起來似乎還能接受,但是為什么 100 ~ 200Hz 那里有個將近 10dB 差值的大坑???聽音樂的時候,總覺得底鼓的打擊感不夠給勁兒,混音時狂提這個頻段的 EQ 也覺得沒啥用,完成的作品放到其它地方一聽,糟糕,低頻怎么這么多!
后墻抵消現象很可能就是“大坑”的元兇。究竟是不是,趕緊使用上面說的 1/4 波長結論來計算驗證一下就知道了。如果你成功抓到了元兇,那就趕緊調整音箱到后墻的距離來改善一下吧!
當然,拿出你的真力卷尺一量 也會立刻看到答案
2.原因詳解
聲波受到后墻的反射而產生的頻率抵消現象,是一個簡單、直接的物理聲學現象。那些關于聲波、聲速、波長和頻率之間的關系、波的反射、波的相位、聲波輻射的指向特性等等校園里曾經學習過的基礎知識,是回答這個問題的基礎。
聲音是以波的形式存在并進行傳播的。對于點聲源來說(房間中的音箱可以近似看做一個點聲源來分析),不同頻率的聲波在傳播時,指向特性有所不同,也就是在不同方向上輻射聲能的大小有所不同 —— 聲音的頻率越高,聲能輻射的指向性越尖銳,中頻呈半球形輻射, 超高頻成線束狀輻射。低頻幾乎呈球狀全方向輻射,這意味著你在音箱周圍的任意方位,都能得到幾乎相同的音量大小。
不同頻率的聲波輻射指向特性示意圖
所以我們今天討論的“后墻反射抵消”問題明顯存在于低頻段,而中、高頻段幾乎不存在這個問題。
你可以將聲音的低頻部分想象成一個大圓球,它既會向前傳播,直接到達你的耳朵(直達聲),也會向后傳播,被后墻反射,最終到達你的耳朵(反射聲)。
設想一個極端情況,我們播放單一頻率的聲音信號(嘟——),當直達聲波與反射聲波在空間中的某一點上相遇,如果它們恰好大小相同、相位相反時,二者疊加就會產生完全抵消的現象。如果你恰好坐在這一點上聆聽這個聲音,那么你會聽不到它!當然這是極端理想的情況,實際情況通常是你聽到的音量大大減弱了。
什么情況會造成這一對直達聲波與反射聲波的相位相反?當聲程差(聲音走過的路程的差值)等于 1/2、3/2、5/2、7/2……[(2n-1)/2] 倍波長的時候。
聲程差是多少?產生在哪里??下圖標示得很清楚,對于你與音箱之間的位置關系來說,反射聲比直達聲多走了兩次藍線的路程,也就是 2 倍的音箱到后墻的距離(d)。
那么,將 “聲程差 = 二分之一的波長” 用公式簡單地表述出來,就是:
2d = 1/2 λ(d 代表音箱前臉到后墻的距離,λ 代表聲波波長)
我們開頭所說的結論就出來了:當音箱到后墻的距離等于 1/4 波長的時候,該頻率的聲波就會在你的聽音位置發生抵消現象。
趕緊把這個公式利用起來,計算一下各種不同的距離都對應抵消哪個頻率吧!此時還需要用上兩個生活小常識:
波長和頻率之間的關系:λ = c / f (其中 λ 代表波長,c 代表聲速,f 代表頻率)
空氣中的聲速:c = 340m/s(在 1 個標準大氣壓 15℃ 的條件下)
這里只計算了 1/2 波長的抵消,那 3/2、5/2、7/2……波長呢?你可以理論計算出它們的所有頻率數值,但如果數值已經不屬于低頻范圍內,那就不要太焦慮了。你值得注意的是那些沒超出低頻范圍的數值:例如,音箱離后墻 200 cm 時,不但 42.5 Hz(1/2 波長)會發生抵消,127.5 Hz (3/2 波長)也會發生抵消;音箱離后墻 190 cm 時,不但 44.7 Hz(1/2 波長)會發生抵消,134.2 Hz(3/2 波長)也會發生抵消。
可見,如果你的音箱恰好擺放在這個距離附近,那損失可能還真是有點大了。
3.怎樣解決
道理是簡單的,解決也并不難。
1、離后墻更近一些!
音箱離后墻的距離比表格中的更近一些,會怎么樣?抵消頻率的數值會變高。根據聲波的指向特性,隨著頻率的增高,音箱向后輻射的能量會變低,反射聲的能量隨之變得更低,最終在聽音位置上產生的微弱抵消現象就可以忽略不計了!
離墻最近可以近到什么程度?只要留出幾厘米的縫隙(官方建議最小縫隙 5cm),讓音箱背后的倒相孔附近的空氣能夠順利流動,就可以了。
但還要注意的是,離后墻過近,也會引起低頻能量的增強,反映在頻響曲線上就是“低頻段的隆起”。這時候請不要忘記靈活使用音箱背板的 DIP 開關,合理衰減一部分低頻,或是直接使用真力 GLM 校準套件(所有真力 SAM 系列音箱都適用),讓 AutoCal 替你想想辦法。
2、離后墻更遠一些!
音箱離后墻的距離比表格中的更遠一些,會怎么樣?隨著距離的增大,反射聲走過的路程會越來越長,能量消耗也隨之越來越多,最終在聽音位置上產生的微弱抵消現象就可以忽略不計了!
但真力小編認為,這種情況在實際的個人工作室中、家中,實屬少見。音箱離后墻的距離太遠,這么大的空間不能被有效利用!悄悄滴問,你的座位是不是已經被擠到音箱對面的墻根兒去了?你背后的墻也容易給聆聽帶來許多不利影響。
3、添置超低音箱,讓低頻管理來幫你!
低頻管理,顧名思義就是管理你系統中的低頻。超低音箱會把播放低頻的任務接管過來,讓全頻音箱在更高的頻段中自由奔放!
當然,加入超低音箱后,別忘了超低音箱也需要盡量靠墻擺放,這樣既能避免后墻抵消問題,又能借助后墻來提升低頻效率。
4、將音箱嵌墻安裝!
嵌墻安裝也是一個不錯的處理方式,不過,這是需要在聲學裝修階段就考慮好的一步。詳情可參閱真力音箱嵌入式安裝指南。
4.其他考慮,一定看看
有人可能會說,以上分析解釋的后墻抵消現象,“那是因為真力音箱大部分型號的倒相孔都朝后,而我的音箱倒相孔朝前啊,還用按這個算嘛?” 請馬上復習一下之前提到的基礎知識!低頻聲波幾乎呈球狀全方向輻射,無論音箱的倒相孔開在前、后、上、下……都逃不過這個物理聲學規律的掌心。
……除非,你的音箱有更聰明的“黑科技”,能夠自己控制向后輻射的指向特性,比如配合真力 8361A、8351B、8341A 使用的 “最貴音箱底座”(不是!)—— 真力 W371 自適應低音系統。
另外,友情提醒,以上可是考慮僅僅存在“后墻”這一面墻時的情況呀!現實中的房間里,還有側墻、天花板、地板、桌面等等各種可以反射聲波的界面。怎么辦?快快連接你的真力 GLM 套件,自動測量校準一下!
您還可以閱讀《真力監聽音箱設置指南》,對房間聲學和音箱校準做一個進階學習。