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追求声音的极致:房间声场自动校准系统

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发表于 2014-12-25 10:11:53 | 显示全部楼层 |阅读模式

一套家庭影院的组建成功与否,最直观的表现就是所得到的画质与音效。是否能真实还原电影导演的意图,是顶级影院系统所追求的目标。然而,声音好不好听,效果是否理想,除了使用的音响器材本身因素以外,还存在着器材搭配、调整和空间因素的影响。在这其中,空间因素是影响最大的,也是最难以克服的。



其实,打造一个各方面素质都合格的视听环境,除了设备的选配和有效的房间声学处理之外,房间的声学测量和校准也是非常重要的。因为任何一个听音房间都不是完美的,即使是供专业领域使用的录音棚、混音棚等房间,虽然进行了比较完善的声学处理,仍然需要对播放的信号进行调整,以补偿房间的缺陷


目前市面上许多新型影音接收机或环绕声处理器,无一例外都会搭载自动声场校正功能(自动EQ)。表面上看,这些系统使用起来大都很类似,根据版本不同,都需要将测试MIC放置于几个测试点,然后通过测量您系统中每个喇叭发出的测试信号,测试系统收集这些测试信号来做两件事:



第一:测试软件会自动调整多声道系统中各音箱的音量,使得您的各声道喇叭以协调的音量进行输出,测试系统还会调整低音炮与其它声道的分频点,同时系统会精确计算出各喇叭距离主听音位置的距离从而调整系统对各声道的延迟设置;

第二:测试系统会根据收集到的测试数据,根据特定算法算出您房间声学特性对扬声器性能的有害影响,从而利用自动均衡或滤波器施加补偿。



数字房间声学处理的重要性

上文有指出:没有一套校正系统可以强大到能够补偿房间声学的任何问题,要解释这个问题,我们首先将声学频谱分为两个不同部分。



首先,从20Hz到约2、300Hz频段,驻波是影响房间声场的最大问题,这也是扬声器在密闭空间工作时所无法避免的。来自墙面的反射波和喇叭发出的直射波相互影响,造成房间内某些测试点(也可称聆听点)的声压上升而同时另一些测试点的声压却下降,根据频率的不同,测试点的不同出现了声压峰谷交错出现的现象。



换言之,即使您的低音炮在整个低频段输出的频响曲线都很平直,但在这个房间内一个50Hz的乐音可能会在您的听音位产生两倍于此的响度,而一个80Hz的乐音却可能消失的无影无踪。当听音者换到房间内另一个座位再次听音时,与前面恰好相反的情况说不定会出现。虽然不一定恰好相反,不过由于房间大小形状和尺寸比例的不同,以及扬声器摆位的不同,以上听音时出现的情况一定会出现。



用物理方法处理驻波非常困难,相比之下数字房间声学处理成为较为理想的选择。但是还存在一些问题:虽然均衡器可以轻易解决驻波引起的低频加强问题,但大多数房间声学处理系统不能有效对付声波相互干扰造成的频率谷点。也就是说,如果是由于您房间大小和尺寸原因在皇帝位形成一个80Hz的谷点,数字均衡系统将不能解决这一问题。你需要通过调整低音炮的摆位,调整家居布置,或者为您的系统再增加另一支低音炮:不是为了增强低音效果,而是通过增加一支炮覆盖原来那只炮造成的频率谷点来改善低频覆盖范围。相反,处理由于驻波形成的低音浑浊和轰鸣,大多数处理系统都应付自如。



然而,频率高于约2、300Hz时,房间音效主要取决于房间内表面材质,而非房间尺寸和形状。不过,对这一问题仍存在很多争议,有人认为在这一频段一般的基于测试麦克风和目标均衡曲线的数字校正系统无能为力,PMI首席声学工程师Anthony Grimani曾解释道:“测试用的无指向麦克风不像人类耳朵那样工作,主要区别是人类通过高频声辨别方向,听到的高频主要来自音箱的直达声,听到的低频是混合了房间反射声和直达声,高低频之间的中频段有一个衔接处用于衔接高低频段,毋庸置疑MIC不是这样工作。”



从声学顾问Floyd Toole到PAT创始人Paul Hales这样的声学专家都认为数字校正系统不能工作在高于这个衔接点的频段内。主要因为人类大脑完全可以补偿处理高于约2、300Hz的直达声和反射声的差别。Hales这样解释道:某种乐器的声音都是可以明晰辨认的(无论你在何种环境演奏它),你无须因为演奏环境不同而用均衡器处理它的音色。同样无论你在何种环境(消声室或四面瓷砖的澡堂)跟我谈话,我都会准确辨识你的声音特征。这就是很多人认为经过数字处理的房间音效过于死板而并不热衷这类系统的原因。



当然,好的数字房间处理系统可以很好的解决这些高频段的声学问题,而且,好的数字校正系统可以很好的处理伴随高频反射声而来的振铃效应。这里所谓好的系统是指那些在整个频段拥有更高控制点分辨率,不仅可以测量不同频点的相对响度而且可以测出这些频点的位置。



不过,这些系统还不能有效处理像长混响延迟这类问题。所谓长混响延迟就是房间内声反射过强,在房间内拍手似乎置身于大教堂内,这时再强大的数字处理系统都于事无补,你需要的是房间内做吸声处理,无论是通过购买专业声学处理模块还是应用简便处理方法。好的数字校正系统可以很好的处理伴随高频反射声而来的振铃效应。


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