【专题】CEDIA/CTA-RP22沉浸式音频设计推荐规范要点分析5：家庭影院音频系统设计相关标准要点（连载3）

RP22沉浸式音频设计推荐规范，

设计房间声学处理

声学处理概述

室内声学处理能够让室内环境实现更好的双声道立体声以及多声道音频的聆听效果，当然也包括日常谈话变得更加轻松。需要特别注意的一点，室内声学处理影响的是房间内部的声音，而不是用于隔离房间免受外部声音的影响。室内声学处理有两个衡量参数指标。

1.在时域内，能够呈现清晰的直达声。即高直达声与反射声(D/R)比值。

2.在聆听频率范围内提供均匀的反射衰减时间(RdT)。

混响时间和反射衰减时间

在室内声学中，传统上第一个要关注的要点，是获得合适的混响时间(RT)。这方面的标准测量是RT60，即声源停止后，声音在扩散型声音特性的房间内衰减60dB所需的时间。演出大厅和礼堂等大房间都是高度扩散型的混响声场。然而，住宅空间由于太小，无法形成混响声场，反射声往往相对直接声更为突出。因此，在小房间中，考虑反射衰减时间(RdT)更加实用。

RdT数值主要由房间内吸声材料的数量、其有效性和安装位置决定的。房间内大型家具，比如椅子、桌子所造成的声音散射或扩散量，以及墙壁和天花板上装饰材料表面的不规则性等则是影响RdT的次要因素。

在家庭影院空间中，要实现的声学处理目标是要控制32Hz-8kHz声音频率范围内的RdT和早期反射声。所使用的吸声材料，应在聆听频率范围内保持平衡。虽然RdT在低频的数值通常会更大，但目标是使其曲线倾斜，尽可能线性与平滑。

总的来说，RdT数值应该足够低，以确保人声对白的可辨识性不受影响，同时兼顾需要一些声音反射，来产生所需的空间感。如果RdT过低，房间会听起来发闷和很死，使人在其中逗留产生不舒服。这种情况的常见结果是前声场和环绕声场的整合度差，体验不佳。RP22推荐规范建议将RdT(RT60)控制在0.2至0.5秒之间，但多声道数的系统想要获得更加精确的定位感，则可以考虑选用稍微偏低的数值。

常见的声学处理设计项目中一个典型反面例子，是在房间空间内使用过多的薄型吸声材料(如20mm或1英寸泡沫或玻璃棉)，隐藏在透声织物的后方。这种方法会过度吸收中高频反射，但对低于约1.5kHz频率声音几乎没有影响。其结果导致声音产生不平衡性，对声音重现和在该空间中的日常谈话体验都很糟糕。此外，这还可能导致校准后设备的损坏，主要原因是技术人员往往试图通过电子方式补偿高频损失，而可能导致高音喇叭过载。

反射衰减时间目标

RdT要达到的目标取决于房间体积大小。随着房间体积的增加，目标RdT时间也会增加。根据房间体积计算目标RdT的公式是:

Tm=0.3(V/100)1/3。其中，Tm是平均RdT(RT60)，V是房间体积，以立方米(m3)为单位。

在1/3倍频程带中测量时，RdT与频率曲线应在100ms内实现平滑过渡。

基于ITU研究的混响时间目标值与房间大小的关系

虽然该公式提供了一个目标，但重要的是要注意，关于高性能家庭影院空间的“理想” RdT仍然存在众多争论。在平衡音频性能与营造以人为中心的环境时，RdT目标通常会略高于该公式提供的值。

上图说明了体积为100立方米房间的可接受RdT值范围。例如，一间约长宽高为7x4.8x3米容积大小的房间需要达到的RdT值范围

使用经典Sabine公式获得近似RdT数值

实际上，在设计阶段，可以使用经典公式计算全频聆听区域范围内的RT60数值来预测RdT数值。但是必须谨慎分析结果，尤其是在房间模式区域的频率，主要原因在于房间低频声音特性是难以预测。具体可以在RP22推荐规范附录部分，关于计算混响时间中有详细的分析。

这类计算只是提供一个粗略的RdT估值，以作为所需声学处理计划的基础，但实际上是需要在现场环境通过耳朵聆听的方式，参考实际测量的数值，来进行进行微调(添加或移除材料)。

声学设计指引

目前尚无单一的行业公认声学设计和声学处理应用方法，因此，要实现目标，存在许多不同的实施策略。无论选择哪种策略，直接与反射声(D/R)比值和RdT的性能要求，应该都能达到。

低频吸收

低频能量是最难控制。因此，房间声学处理设计的最佳起点是确保有足够的低频吸收。为实现低频的RdT目标，考虑选用在这些频率有效的声学处理材料十分重要。需要注意，这类声学处理材料存在许多不同类型，每个类型都有不同的放置指南。以下是RP22推荐规范的相关指引。

1.在房间角落使用低频吸声材料(有时称为低频陷阱，它们是放置在房间内低频驻波模式的高压区域。低频吸声材料优先选择薄膜/薄板类型，泡棉类型吸声器并非太合适。

2.可以使用调谐或可调谐低频吸声材料来处理特定驻波模式的频率。要达到最佳效果，它们需要放置在所需处理频率的高压区域。

3.低频吸收可以安装房间内部相对隐蔽的部分。例如台阶和楼梯下方，以及墙体内部。

4.使用主动调整方式，其中特定低音炮放置、设置和校准的组合可有效减少房间驻波模式问题。这应与被动方法结合使用。

5.房间的构造会影响低频吸收。

●刚性混凝土结构几乎没有影响。

●木框架与单层石膏板结构会有一些影响，而多层石膏板结构的影响会更大，尤其是如果在层与层之间涂抹增强复合物的情况下。然而，太多层会增加结构质量，反而形成没有吸音特性的刚性隔离器。

●在建造过程中，安装在弹性剪力装置或其他隔离装置上的石膏板会产生显著效果。

虽然总能从上述第2点和第3点实现一定程度低频吸收效果，但它可能是不可预测的。应考虑在系统完工进行后期测量，进行额外低频吸声处理。

针对屏幕扬声器相关的声学处理

电影和电视音轨中的大部分声音，以及几乎所有的人声对白都是来自屏幕扬声器。在家庭影院空间之中，听众所听到的声音是直接声和反射声的结合，而这两种不同类型的声音，共同影响着听众所感知的空间大小、声音细节和语音可辨识度。

来自墙面、天花和地面的一次反射声，因其是继直达声之后，第一个到达聆听位置的声音而得名。它们通常也是继直达声之后最响的声音，但由于在弹射至听众路径上的不同距离和各种表面的反射特性，使得它们变得更为复杂。由此而产生的更长传送路径会导致初始延迟差(ITDG)，也就是声源经反射点到达人耳的延迟，这可能对声音的定位、音色和清晰度产生有益或有害的影响。因此，这些问题应在家庭影院房间的声学设计阶段就应该得到解决。

如果达到时间短(通常小于30ms)且频谱形状相似，一次反射声可对直达声产生正面增强的效果，提供良好的可辨识度并增加感知声源宽度(ASW)。相反，如果到达时间较长、能量水平相对较高，频谱形状与直达声不同，一次反射声会损害聆听感受，产生声像模糊的现象。进一步增加ITDG(超过约60-80ms)，就会开始产生回声问题，影响到声像定位，其中单个声音、乐器或声音对象容易被感知为来自两个或多个不同的位置。

将直达声与反射声(D/R)比值降低可以有效提升清晰度。在镜面反射点(墙面以单次反射的形式，将声音返回聆听位置的点)放置吸声或扩散材料，可以减轻这些反射声可能对聆听体验所带来的不良影响，提升它们的正面贡献。当前置扬声器单独工作时，尤其是电影的声音信息被“硬切分”到其中一个扬声器时，此时可以获得最为明显提升效果。在电影播放的过程中，中置扬声器大部分时间都是独自工作的，一些来自墙面的反射声或散射声，可以营造空间感，而听众通常也会较为喜欢这种声音。

●对于双声道立体声或多达7个听众层的扬声器，在侧面一次反射声镜像点位置，使用扩散板可减少定位声反射，让听众所感知的空间感变得更大。需要留意侧墙前方有部分反射声对声场是有益的。

●当前增宽扬声器(FWL/FWR)位于屏幕扬声器的镜面反射点时，在前增宽扬声器四周安装吸声材料。

●对于高通道数系统(大于7个听众层扬声器)，对屏幕扬声器一次侧面反射点使用吸声材料处理可能会有益。

未完待续

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