【技术】探讨家庭影院室内声学扩散处理难点，家庭影院设计要点剖析2（连载上）

从1998年创刊至今，《家庭影院技术》目睹了整个影音行业的整个发展进程，其中家庭影院领域已经逐步迈向了定制化、专业化的阶段，即便只是简单地在客厅之中打造一套5.1规格的家庭影院环绕声系统，都会仔细考虑房间中可能会影响到声音与画面的各种因素，更不要说独立视听室了。上一期我们把重点放在了家庭影院室内声学吸声处上，指出在视听室这样的小空间中进行吸声处理是一个相当有效的声学策略，但是要注意的问题相当多，例如说在哪些位置进行吸声处理，吸声板究竟放多少比较合适，各种不同厚度吸声板的特性是怎样的，以及RT60实际上会对吸声策略带来怎样的影响等等。接下来，本期我们就将重点放在家庭影院房间声学处理的另一个焦点扩散处理上面。需要指出的一点，扩散实际上是声场的一种基本属性，具体是指声音有均等的机会从所有的方向达到空间中的一个点，涵盖声场当中的所有区域。因此，在家庭影院这种空间之中想要建立完美的扩散声场是不可能的。扩散处理在家庭影院之中的其中一个最大的优势在于可以活化声场，增强包围感，尤其是在房间后部打造空间感十足的环绕声场，带来丰富饱满的环境声细节。但是需要注意的一点，虽然说扩散不会像吸声处理一样会损耗声音能量，但各种各样的扩散体仍然对可以处理的声音频段有一定的敏感度，某些频段的声音往往反射效果会大于扩散，如何合理的使用扩散体同样是一个值得我们好好研究的家庭影院设计要点。本期我们继续和担任CEDIA大奖家庭影院类声学设计部分资深评委、美国HAA(Home Acoustics Alliance)主席Gerry Lemay一起探讨家庭影院室内声学扩散处理的关键因素。

美国HAA(Home Acoustics Alliance)主席Gerry Lemay，历任CEDIA大奖家庭影院类声学设计部分资深评委，主导设计过上千个家用与专业影院，录音室以及各类声学空间，遍布美国、英国、欧洲、印度、东南亚等国家与地区，为美国CEDIA定制安装协会撰写家庭影院音频设计方面的规范标准

关于扩散材料的类型简单介绍

几何形状的扩散体：几何形状的扩散体常见的有圆柱体、球切面、三角柱、三角锥、矩形柱等形式。为了达到有效的声音扩散能力，扩散体的尺寸需与入射声波的波长一致。当频率越低，声音的波长也就越大，这时就需要扩散体拥有更大的尺寸。当要处理80Hz或以下的低频，多是数米宽的几何形状扩散结构，对于一半家用视听室环境来说确实是太大，不太适合采用这种声学材料进行低频部分的声学处理。关于形状方面，通常情况下，我们看到的都是以圆柱体为主，其他形状对中高频的扩散能力高于低频，单体的不如连体的效果好。总的来说，几何形状的扩散结构由于外形上别具个性，往往能与家庭装潢环境紧密相结合，使得整体设计更加前卫与时尚。

MLS数论扩散体：这是一种由德国声学专家施罗德，根据数论中的一种周期性伪随机序列MLS所提出的应用数学理论而设计的声学扩散结构。MLS扩散体是由一系列深度相等的沟槽组成，当声音到达整个扩散体的时候，一部分的声音会入射到沟槽内产生反射，另一部在槽面产生反射，两者接触界面的时间有先后之分，反射声会出现在不同的相位之上，叠加在一起成为局部非定向反射，大量不规则排列的沟槽从整体上就形成了一体化的声音扩散反射。MLS扩散体的沟槽深度应为扩散声波波长的0.25倍。采用MLS设计的声学扩散墙面，从外观上看上面遍布了凹凸起伏、不规则排列的竖条。

QRD数论扩散体：QRD(二次剩余序列)扩散体，是根据数论中的二次剩余系列远离所设计出来的。QRD扩散体的表面由许多宽度相同而深度不同的沟槽排列而成。沟槽的深度是按照二次剩余序列排列的。每个沟槽之间使用刚性材料隔开。QRD扩散体的槽宽为需要达到最高扩散频率波长的1/2的长度。在确定最大槽深后，再将二次剩余序列作为因数确定各槽的深度。以经典的500Hz举例，当将此频率定为最低扩散频率，其波长为68cm，则最大槽深为34cm，而一个周期内的各槽深度也能依次算出，如0、8.5cm、34cm等等。由此可以发现，如果所设定的扩散处理有效频带越大，那么QRD数论扩散体的起伏形状就会越复杂。同时，如果要对超低频的声音进行声音扩散处理，扩散体的深度则会很大。

美国HAA家庭声学联盟主席Gerry Lemay，

关于房间处理的扩散策略建议

我对家庭影院和家用影音娱乐空间的声学处理讨论现在来到了最特别的一环：扩散。接下来，我们将来讨论扩散的概念和它在家庭视听室中的应用。

再次回顾室内声学处理的各种类型

吸声处理：吸收撞击在吸声板的声音。这会减少或消除反射声的能量。

扩散处理：通过扩散板打散入射的声音。虽然它们通常不是为了减少声音中的能量而设计的，但可以通过将一个方向的反射声拆分成许多不同方向的反射声，有效地衰弱反射声相对集中的能量。

反射处理：没错，反射同样也是是房间设计的一个重要元素。房间中许多反射声是有益的，应该被保留。

低频陷阱：这个类型包含从非常厚的吸声面板到薄板共振吸声体等的吸声材料。它们的共同之处在于能最有效地吸收低频。

混合处理：这种类型结合了上述类型的功能，可以使得某些频率的声音被吸收，而另一些频率的声音被反射或散射，它们非常有用。

关于家庭影院空间的声场扩散性与处理方式

扩散这个词似乎定义了它本身，但不少厂家和设计师好像对这个声学处理类型的实际作用的认识往往不是很清楚。我曾看到视听室中几乎每一个地方都使用了扩散体，却没有解释原因。请大家回忆一下上期我们讨论过的大房间的声学特点。大房间(包括音乐厅、大礼堂等等）被认为是属于扩散声场的范畴，就像置身于一个自由空间或声场中。自由，意味着开放，没有狭窄的边界或障碍物。基本上，大房间的扩散性是其最大的声学优势之一。因此，我们想让我们家庭影院小房间更具扩散性似乎是合乎逻辑的。

像是大型的音乐厅、大教堂和大礼堂这样的空间被认识属于扩散声场的范畴

在一个大房间中，扩散性属于开放空间声波传播属性的自然现象。当声波在墙与墙之间长距离传播时，各种各样的声音反射是均匀的，也就是意味着，观众所能聆听到的多个位置发出的声音实际上区别并不大。这就是我们为什么能测量一个大房间的混响时间，并在每一个地方找到基本一致的读数的原因。大房间使用扩散体来改善空间的扩散性，尤其是在有着特别表面结构或是形状不完全开放的房间中。在像家庭影院这样的小空间中，扩散更具有定位性。我的意思是早期的反射声往往支配着音质，而这些反射声的来源是高度定位的。移动家具或音箱可以极大地改变反射声的起点，甚至阻塞反射声。因此问题处理不在于吸收这些反射声，而在于填补它们之间的空隙，更恰当地说，是更均匀地传播声音的能量。

当我们在视听室中加入扩散处理时，我们实际上是在填补反射声或音箱缺失的声场空白，使得整个声场更加连贯。我们可以增加吸声体来遏制早期反射声，以提高声场的聚焦。这可以带来一些好处。但是，早期反射声也是后期反射声的起源。通常情况下，早期反射声会逐渐变成混合其他位置原有声音的后期反射声。实际上，因为过度吸收，我们在消除早期反射的同时，也消除了后期反射，减少了空间的扩散。这是我们增加有限数量吸声体时要小心的原因。吸声体摆放的好位置通常是在侧墙(有限数量)、前置落地音箱的后面和房间后墙的中间部分。一般来说，我们会在侧墙放置分散式吸声板或混合式的声学处理材料来管理反射声，而不是消灭它们。我们需要早期反射声以便留下的大量声音能量，来生成后期反射，并增强扩散的感觉。我们将声场的均匀性称为“包围感”。显而易见地，在家庭影院中，环绕音箱也在营造系统包围感中扮演重要角色，但那是另一个讨论的话题了。

未完待续

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