沉浸式视听盛宴，家庭影院声学简析

2021-09-01郎宇福李顺

中国建筑装饰装修 2021年8期

关键词：混响时间纤维板家庭影院

文 / 郎宇福李顺

一、声学标准解读

本期标准：GB/T 51091-2015《试听室工程技术规范》

本期重点：

1、房间尺寸

试听室可分为小型、中型和大型三种类型，各种类型的对应的房间标称面积、房间高度和房间比例宜符合表1的规定。

表1 试听室房间尺寸推荐值

2、混响时间

①在频率为500Hz时，小型和中型试听室的混响时间应在0.3s～0.5s之间（图1），大型试听室的混响时间应在0.4s～0.6s之间（图2）。

图1 小型和中型试听室频率500Hz时混响时间T的范围

图2 大型试听室频率500Hz时混响时间T的范围

②混响时间的频率特性，相对于500Hz的比值宜符合表2的规定。

表2 各频率混响时间相对于500Hz的比值

3、允许噪声级

试听室内噪声级不应超过表3的噪声评价曲线NR值的规定。

表3 试听室的噪声容许标准

4、围护结构的隔声

试听室围护结构的空气声隔声性能和试听室顶部楼板的撞击声隔声性能宜符合表4和表5的规定。

表4 试听室围护结构的空气声隔声性能要求

表5 试听室顶部楼板的撞击声隔声性能要求

标准解读：试听室的房间音质应满足电声产品、设备、系统音质主观评价的要求。试听室的声学特性不能干扰（或掩蔽）被听信号中的声学特性，因此，要求试听室的音质不能染上可察觉的附加音色，同时不得出现回声、颤动回声、声聚焦和共振等音质缺陷。试听室的房间尺寸比例不好时，容易使房间简正振动模式分布不均匀，导致声场分布不均匀，产生染色效应。试听室不存在最佳或唯一的尺寸比例，只要求避免整数比。本规范推荐的几种尺寸比例是在试听室、听音室、录（播）音室声学设计中常用的尺寸比例。试听室的混响时间应比以欣赏为主的听音室更短一些。本规范推荐：小型试听室500Hz的混响时间宜在0.3s～0.45s，中型试听室500Hz的混响时间宜在0.45s～0.5s，大型试听室500Hz的混响时间宜在0.50s～0.60s。试听室内的混响声能很少，所以应对室内噪声级的限值提出更高的要求。

二、声学基础知识分享

1、试听室：用于对电声产品、设备、系统进行听感试验的房间。

2、标称面积：试听室因工艺要求而按特定的长、宽比例构成的面积，在数值上一般与建筑面积相差5%。

3、声闸：为了增加隔声性能，在房间的出入口处设置二道隔声门，并在二道隔声门之间留有吸声空间的建筑构造。

4、隔声门：采用特殊构造和工艺提高隔声能力的门。

5、隔声窗：用特殊构造和工艺提高隔声能力的窗。

6、扩散体：通过材料材质、形状、尺寸或特殊构造增大声场扩散的构件

7、吸声体：利用房间内空间主要为吸声而制作的构件。

三、空间声环境设计家庭影院声学设计

家庭影院是指在家中模拟出较专业的视听放映场所，也称视听室。一般位于家庭或者写字楼内具有环绕声影院视听效果的家用视听系统，是私家用于看电影、卡拉OK、Hi-Fi等的空间。

1、体型设计

家庭影院一般位于家庭或者写字楼内，一般房间尺寸较小，属于小房间声学设计范畴。在低频部分200Hz及更低的频段，房间会和声波波长产生一定的比例关系，小房间的共振模式可能会引起某部分频段声音能量衰减不同于正常的衰减过程，或者共振频率集中于某一频段，造成声染色现象。如果房间比例不合理，家庭影院会出现驻波、颤动回声、简正等声学缺陷，极大影响室内音质效果。因此，体型设计在家庭影院声学设计中是需要着重考虑的。

（1）家庭影院设计成规则的体型，特别是空间的长宽高比例是整数的情况下，室内容易出现声学缺陷。因此，在需要在做空间体型设计，确定空间大小时，调整长、宽、高的比例。为了避免简正等声学缺陷，体型设计时理想的长、宽、高比例应该是无理数（表6）。

表6 体型设计比例

（2）当房间内的尺寸已确定或实际中可调的尺寸不能满足理想的比例要求时，可以通过调整家庭影院内墙面和天花的形状使简正波均匀分布，或者通过增加房间的共振阻尼来减弱房间的共振效应。

（3）对于较低频率的共振引起的室内声场分布不均匀的问题，调整室内空间效果并不明显，建议通过电声系统对其进行弥补。

2、音质设计

家庭影院作为家庭或单位少数人的娱乐空间。要设计合理的混响时间以及尽量均匀的声场，无明显声缺陷。

当室内混响时间过长，会造成反射声过于密集，混响声压较高，能够掩蔽室内的部分声学缺陷；虽然由反射声造成的空间感较强，但是音响系统的声音效果会变得含糊不清。当室内混响时间过短时，混响声压较低室内存在声学缺陷会比较明显；虽然音响效果明显，但是反射声却相对较弱，会影响空间感的塑造。由此来看，混响时间和反射声的处理方式存在着一些矛盾。家庭影院有较好的音响设备，要使每座都有较好的听觉感受，那就必须使室内拥有较均匀的声场环境。为消除室内可能产生的声缺陷，在布置声学材料的同时，需在空间内部增加扩散体，通过对墙面进行凹凸的变化，使房间简正模式均匀分布从而实现平滑的低频响应，营造均匀的声场。

2.1 墙面

为了保证室内音质更加清晰，必须要听到更多的直达声，直达声是指音箱发声后，直接达到人耳的声波。直达声的传播路径是最短的；是扬声器与观众之间的直线距离。声音清晰度和声像定位的质量主要是由直达声所决定的。所以我们要尽可能的吸收掉首次反射声（图3），在墙面首次反射区域采用强吸声处理。

图3 墙面首次反射区位置示意图

（1）前墙

家庭影院前墙需要做强吸声处理，可以使用聚酯纤维吸声板等吸声材料；如果追求美观，则可以采用布艺软包吸声板，布艺颜色、图案比较多，美观性较强。多孔性吸声材料主要吸收中、高频声为主，为不出现各频段声失调，吸声板后还应加空腔，增加低频吸收。目的是消除反射声，避免家庭影院后墙反射回来的声音与音箱发出的声音相干涉，同时可以降低混响时间。

（2）后墙

家庭影院后墙主要做的处理就是扩散，不需要太多吸声，保留反射声创造室内空间感。故后墙应多使用扩散体，辅以吸声处理。可使用的扩散体有木制弧形扩散体、AGG吸声折板、QRD等，以及多宝格；使用时可根据美观要求、客户要求进行选择。

（3）侧墙

家庭影院侧墙在前半部分的首次反射区需要做强吸声处理，同时为防止室内侧墙之间出现颤动回声，保持适当的混响声，在后半部分可以采用扩散处理。扩散可使用壁柱，木制、石膏扩散体（形状可自选）等，以使室内声场均匀扩散，有效消除声缺陷。侧墙采用吸声板材及板材后留空腔（或薄板共振结构），能够有效控制混响时间，材料和结构可根据声学要求和装饰效果进行选用。

2.2 吊顶

吊顶首次反射区（图4）同样需要采用强吸声处理，削弱反射声，增强直达声；同时为避免顶面和地面产生共振、颤动回声等声学缺陷，保持适当的混响声，须在家庭影院顶面采用扩散体。例如：根据数论计算确定QRD扩散体、MLS扩散体等。

图4 吊顶首次反射区位置示意图

3、背景噪声控制

（1）地面

在地面铺地毯可降低走路或音响发声引起的振动，还能够吸收部分声能，降低混响时间。地面振动传声是噪声传播的主要方式。如果家庭影院在楼上或者周围环境中有需要背景噪声较低的空间，则必须做浮筑地板。

（2）门

家庭影院一般在家庭或者公司内部使用，周围无过大噪声产生，故一般使用隔声门即可，要求隔声量≥40dB，门缝周边需用密封条处理，门下设置门坎或橡胶扫地条。根据当地环境噪声，噪声过大时可做声闸。

（3）窗

使用隔声窗。外墙内侧窗帘建议使用厚重的吸声窗帘；目的是①为了增加室内吸声量，降低混响时间；②能起到良好的遮光作用，保证室内观赏影片时不受外界干扰。

四、声学材料介绍

材料名称：聚酯纤维板（图5）

图5 聚酯纤维板

材料详情：聚酯纤维板是采用100%聚酯纤维为原料，经高技术热压融合并以茧棉形状制成的一种新型吸声材料。该吸声材料具有吸声、阻燃、无害无毒、无刺激性、无异味的特点，是集吸声、隔热及装饰效果为一体的新型室内装饰材料。聚酯纤维板物理性能如表7。

表7 聚酯纤维板主要物理性能

材料特点：1、聚酯纤维吸音板产品主要用于室内（墙面，吊顶）；2、聚酯纤维吸音板是一种多孔材料，具有吸音、防火、环保、降噪、防潮等特点；3.保温性：特殊的吸音机理，创造了出色的保温性能，从而营造十分舒适的恒温空间；4.抗冲击性：柔顺、自然的质感、高弹，在巨大的外力冲击下也绝不断裂，可以承受体育场和各种运动场所内任意的撞击；5、稳定性：良好的物理稳定性，决定了不会因温度和温度的改变而膨胀和缩小；6、应用场所：家庭影院，酒店，录音棚，音乐室，KTV，酒吧，影剧院，会议室，多功能厅，室内体育馆等。

材料规格：聚酯纤维板密度应该在120-200kg/m³不等；常用厚度： 9mm、10mm、11mm、12mm厚，常规尺寸为1220mm×2440mm (可根据设计要求)。

安装方式：聚酯纤维板安装分为两种，平贴和后空腔安装；聚酯纤维板背板和衬板之间使用建筑胶水按照点涂粘接剂的方式进行粘贴。

聚酯纤维板吸声系数和吸声特性见表8。

五、常用室内装饰声学施工节点

节点（图6）说明：房中房常用浮筑地板结构，先对原建筑楼板进行水泥砂浆找平之后，铺设阻尼橡胶减振垫，减振垫厚度应根据声源隔振计算确定，减振垫贴墙起边高度必须超过垫层，高度略高与装饰饰面，避免与墙体的刚性连接。减振垫上需先铺设一层塑料布，避免混凝土垫层砂浆渗透。浮筑地板适用于家庭影院、试听室、录音棚、琴房和演播厅等要求较高的专业演艺空间。