家庭听音室的声学装修与混响特性比较研究

古林强，谢 璇

（1.广州大学 建筑与城市规划学院，广东 广州 510006；2.广州美术学院 建筑艺术设计学院，广东 广州 510006）

大部分高保真音响爱好者对音质的理解来源于流行音响媒体以及相互的交流，他们自发组织音响爱好交流群，经常讨论不同器材和听音环境的听音感受，形成独特的听音品味。高保真音响爱好者一般动手能力较强，经常通过改变部分器材和装修材料来改变音质，以获得个人偏爱的听觉感受。在所有音质参数中，普通听众最容易理解、最容易感知的参数就是混响时间参数，因此，国际音频工程协会（Audio Engineering Society，AES）、欧洲广播联盟（European Broadcast Union，EBU）的技术文档以及国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）的推荐文件[1-3]等，对于音频专业的听音室的混响特性有明确定量的要求。家庭听音室因为空间的限制和选材的限制，很难达到上述标准文件的要求。因此，对于大多数家庭听音室普遍存在的混响问题，提供具有可操作性的解决办法，对改善家庭听音室的音质条件是很有必要的。本研究测量了7 个不同类型的家庭听音室，通过对这些空间声场的详细混响时间测量分析，判断是否存在共性、明显的混响特性问题，为该类空间后续音质优化提供针对性较强的建议。

1 测试家庭听音室概况

本项目组随机选取了7 个音乐爱好者的专用家庭听音室进行混响特性的测量，这些家庭听音室的房型、有效面积、声源Sn位置及测点Rn位置如图1 所示，家庭听音室的声学装修情况如表1 所示。这里的有效面积UA和有效体积UV不是非常精确，主要考虑到待测空间与室内其他空间存在难以清晰分割的小通道，应对该通道采用近似值估计其面积和体积并入空间的总面积和总体积，取整数近似值。

从表1 可以看出，这些听音室都针对房间的混响特性做了一定的声学处理。经现场访谈得知，2号听音室的业主了解一些声学材料的性能，也了解一些声学原理，其他业主则完全不清楚，只是参考音响爱好交流群的共享图片或自身的猜测进行装修，说明普通音响爱好者通过日常接触的渠道无法充分认识基础声学原理。在装修阶段，7 个房间都没有使用仪器设备进行过任何精度的声学测量，也没有根据任何数据进行调节。

2 声学测量与结果分析

2.1 声源与测点布置

对家庭听音室的混响特性测量是根据厅堂音质参量测量标准（ISO3382）[4-5]进行的。在房间中设置3 个声源位置，分别是业主的左右音箱处，及房间某一角落处；在房间中主听音区域均匀布置9个测点，每个测点测量3 次，因此每个听音室的混响时间T60和早期衰减时间EDT共测量了81 次，最后得到的T60和EDT测量值为81 个数据的平均值，即对空间位置和测量时间充分进行了平均，尽量降低因空间位置和测量时间不一致产生的影响。7 个房间的声源与测点布置如图1 所示。

2.2 测量结果汇总与分析

表1 7 个听音室的声学装修情况

对比同一个听音室的混响时间和早期衰变时间，7 个听音室的混响时间和早期衰变时间曲线，如图2～图8 所示。在大型厅堂中，混响时间和早期衰变时间通常因为位置的变化会有较大的差异，但在小房间里，由于反射表面相距较近，空间很快达到稳态声场的状态，两者趋于一致，除非受到很强的简正模式影响才会产生较大的差异。从表2 可以看出，7 个空间的混响时间T60和早期衰变时间EDT在中高频范围内协调性一致，大小和趋势都几乎无异，但在低频段就相差较大，可以辅助判断这些空间在低频时受到简正模式的影响较大。图2～图8 中，Tm称为各频带混响时间的参考标称值，与房间体积V 相关，有Tm=0.25(V/V0)1/3，其中V0为100 m3。当T60和EDT都处于容忍范围内时，听音者可以获得良好自然的空间感觉。AES 标准与ITU 相比，AES 标准在低频和高频的容忍范围更小，对声学环境控制要求更严格。按照AES 标准，首先，7 个听音室的混响时间都不满足要求，主要因为低频250 Hz 以下的吸声能力不够，部分听音室全频带的吸声能力不足；其次，大部分房间中频的吸声能力也不足；最后，有近一半（3 间）高频吸声能力也不足。从统计数据显示，尽管音响爱好者了解混响时间控制的重要性，也知道应该综合运用一些散射体来减少简正模式的影响，但总体上把握整个空间的混响特性仅根据耳朵听音判断调整各种材料，就目前随机调查的7 个听音室来说都是不达标的。

3 总结与建议

通过现场测量的结果与AES 及ITU 等标准进行对比分析，发现7 个音响爱好者自己设计装修的家庭听音室尽管从装修及选材上刻意进行调整，但普遍存在混响时间特性不好的问题。尤其是250 Hz以下低频的吸声量，绝大多数房间是不够的，不过因为低频吸声需要保留较大的空腔，而家庭听音室不可能牺牲大量的空间来获得足够的低频吸声量。因此，需要设计一些专用的低频吸声结构，例如充分利用边缘效应的低频陷阱或者扩散吸声体等。另外，应该尽量使用250 Hz 以上的全频带吸声构造或者尽量让各频率的吸声效率一样，需要在声学装修的过程中获得建筑装修材料的吸声系数数据，对于没有声学设计经验的使用者来说，与其选择某些频率吸声效果好的吸声材料，不如选择吸声系数曲线较为平缓的吸声材料或构造，避免某些频带过强或过弱的吸声，从而避免明显的不自然声环境。最后，应该充分利用天花板进行吸声处理，尤其是天花板中给听音位置带来强发射声的部位，因为天花板是能利用的最大片面积，不但有利于控制混响，还能避免天花板与地面两个较大的平行表面间的反射性导致的颤动回声。本研究通过对7个家庭听音室的横向对比，以期为家庭听音室的设计和施工提供参考。