剖析美国CEDIA定制电子设计与安装协会行业推荐规范

文_编辑部

家庭影院音频系统设计相关标准要点

自1998年创刊开始，技术专业性一直是我们关注的重点，涵盖家庭影院、Hi-Fi音响、数码娱乐、全宅智能、定制影音等众多领域。在2008年起，我们就率先引入美国THX HT家庭影院技术认证与ISF视频技术认证培训课程，大幅度提升了国内影音行业的整体技术水平，改变了国内长久以来一直停留在低技术层次、过分强调营销的行业问题，同时也促使高端影音定制市场的崛起，让国内的影音行业将焦点回归到技术层面，促进整个影音行业发展。截至目前为止，我们相继与THX、ISF、CEDIA以及HAA达成合作，陆续举办超过100场相关培训，参加总人次达数千人，覆盖内地、香港、澳门、台湾、印度、韩国、泰国、新加坡、马来西亚、印度尼西亚等地区。除此之外，《家庭影院技术》与影音中国在2015年还共同建立CIT培训学院，带来全方位的影音技术、智能技术、企业管理、市场营销与项目管理等方面的培训课程。从本期开始，我们将会深入国外专业影音组织与机构，分析它们对于全宅影音系统方面的各种推荐规范与行业标准。由本期起，我们将从美国CEDIA(Custom Electronic Design &Installation Association)定制电子设计与安装协会说起，分析CEDIA现有的以及即将推出推荐的行业推荐规范，而本期的重点将会放在大家都十分关心的家庭影院音频系统设计标准上。

美国CEDIA协会的由来，以及每年一度的CEDIA Expo展会

成立于美国的CEDIA(Custom Electronic Design &Installation Association)定制电子设计与安装协会，是一个在1989年由一群致力于推动定制化电子系统设计与安装的专业技术人员共同成立的全球化行业协会。经过30多年的发展之后，CEDIA目前已发展成为一个拥有全球3900多家会员单位的国际协会。CEDIA协会旗下的会员包括品牌会员、媒体会员、影音公司会员、定制安装商会员以及个人会员等等。其中，品牌会员包括Samsung、Lutron、Savant、Monitor Audio、Legrand、Sonos、Meridian等等。《家庭影院技术》杂志除了是CEDIA协会旗下会员单位之外，更是其在中国地区的合作伙伴，联手举办CEDIA相关影音、智能、市场营销、项目管理等众多方面的专业培训。除了提供专业培训课程之外，CEDIA协会还提供针对全宅智能影音行业相关的认证项目，包括集成系统技术认证、布线系统技术认证、网络技术认证、设计师认证等。CEDIA协会在每年9月左右举办CEDIA Expo展会，今年会在美国丹佛举行，共有约300家参展商参展，现场还将举办超过100场培训。值得一提，今年我们还将会特派编辑亲临CEDIA Expo展会现场，带给大家第一手的前沿技术、产品资讯以及市场动态。而CEDIA协会每一年一度的Awards设计大赛更是汇集了全球顶尖的全宅影音智能解决方案。

CEDIA关于音频技术方面的推荐规范：CEB22与RP22

在行业推荐规范方面，CEDIA针对全宅影音智能行业的特点，推出了多个不同领域的推荐规范指南。其中在家用领域就包含了音频技术类推荐规范、视频技术类推荐规范以及项目施工类推荐规范等。更为重要的是，为了获得更加权威的行业标准，CEDIA联手CTA(Consumer Technology Association)美国消费者技术协会共同成了R10技术规范专家团队。整个R10团队由CEDIA协会技术与标准高级总监Walt Zerbe主持，共有超过130名行业技术专家参与，包括了SMPTE美国电影与电视工程师协会、DTS与Dolby公司技术专家、内容创作者等等。今年，CEDIA针对近几年音视频行业的众多新技术，包括音频领域的沉浸式三维音效技术、视频领域的4K、8K与HDR技术等，正在修订新一代的音视频行业推荐规范，也就是RP22音频推荐规范以及RP23视频推荐规范，并计划在2023年内正式公布。

接下来，我们先来集中了解一下CEDIA在音频技术方面的重要推荐规范，CEB22家庭影院音频设计推荐规范，同时也会透露关于新的RP22音频推荐规范在沉浸式三维音效技术方面的要点。

CEB22家庭影院音频设计推荐规范要点

尽管CEB22推荐规范是在20 09年就已经推出，至今已经有10多年的时间，但家庭影院音频设计的整个大框架与我们要达到的音质目标并没有发生太大的变化，主要是增加了沉浸式三维音效的部分要点(这部分已经纳入RP22推荐规范之中)，对于我们设计家庭影院整个音频系统依然有着相当高的参考标准的。值得留意的一点，CEB22这份推荐规范当中所涉及到的标准分别来自国际权威的组织与机构，包括Society of Motion Picture and Television Engineers(SMPTE)美国电影与电视工程师协会、Audio Engineering Society(AES)国际音频工程学会、International Telecommunications Union(ITU)国际电信联盟、European Broadcasting Union(EBU)欧洲广播联盟、International Electrotechnical Commission (IEC)国际电工委员会、International Organization for Standardization(ISO)国际标准化组织等，而当中也纳入了以下机构的行业推荐规范，包括杜比实验室、THX与ISF。

家庭影院的主要用途是观看电影，同时也能满足用户听音乐、看电视、玩游戏等。CEB22推荐规范的目的是为了让我们设计的家庭影院音频系统能够达到国际上的行业标准，同时也能满足日常的娱乐需求。在整个家庭影院音频系统整体设计之中，最难解决的问题是房间固有的声学缺陷，我们需要利用各种不同的手段进行弥补，但必须注意音频设计并非盲目依照某种单一的解决思路就能解决问题，而是要根据实际的情况与客户的需求进行调整，以达到最佳的声学表现。

1.音频系统的性能要求

●No coloration重现的声音没有出现声染问题，同时整个系统中的所有扬声器都应该有着相近的音色，包括前置音箱与环绕音箱。

●A continuous,smooth sound stage实现一个连续与平滑的前置声场。前置声场对于家庭影院的音频重现是最重要的一环，左右音箱到中置音箱的位置与方向应该是完全一致的。

●Envelopment环绕扬声器系统能够提供令人信服的包围感。包围感主要是通过环绕扬声器来实现的，根据不同的使用环境来选择合适的环绕扬声器的工作状态。

●Dialogue intelligibility清晰可辨的人声对白。家庭影院中的人声对白是由中置音箱发出的，所以整个聆听位置都必须能清楚地聆听到中置音箱发出的声音，并且房间中的混响时间必须达到令人声清晰能辨的状态

●No perceptible distortion系统在大音量的情况下，没有出现可察觉的失真问题。这点对于整个音频系统而言是最基本的要求。

●Consistent pearformance在整个聆听座位区域都能带来连续的好表现，最佳的性能在主聆听位置上。最理想的家庭影院应该是每一个座椅位置都是最佳的位置，但实际上却很难做得到，不过要求整个聆听区域都有良好的声音表现并非不可能。

●Low-frequency accuracy不管是任何的节目类型，包括电影、音乐等，能够在各个位置上呈现出准确的低频性能，不会产生失真或轰鸣声。这点主要是解决低频驻波与超低音扬声器放置的问题。

●No background noise背景噪声需要足够低，不会影响到现场的聆听体验。控制背景噪声，是获得较大声音动态范围的关键。

●Isolation与隔壁空间实现完全的隔声，包括了出入口与门窗等位置。隔声控制能保证整个视听室的私密性。

2.音频系统设计的基础要素

●房间的大小与形状、显示画面的尺寸、视线、扬声器的位置与座位设置都是整个系统需要被最优化设计的关键部分。

●在家庭影院之中应该有一个为音频与视频最优化设计的主聆听区域。最佳的座椅位置是在房间中轴线的位置。

●其他的座椅位置应该能够提供不错的整体性能。

●座椅的数量必须根据房间的大小而决定。同时，还有两个建议意见，一是观看视角与视线，二是低频的效果以及座位间的一致性。

●房间大小方面，应该首先和客户沟通安装座椅的大小以及过道的尺寸，另外是否需要增加额外的空间。在房间设计之中，座椅的布局能够协助确定房间的大小和形状。在任何情况下，矩形房间会更加容易设计。

●扬声器的类型与放置、声学处理以及房间的装潢都必须有针对性地进行处理，并且按照一定的规范来实行。

●当房间的尺寸、扬声器和座椅位置确定之后，就可以考虑进行室内的声学处理。声学处理当中的第一个要求是要确保人声对白的清晰度。另外声学处理需要能协助前置声道实现一个很好的声场，增强环绕声场的定位感，提升整个环绕声场的沉浸感与包围感。

●室内装潢设计也是影响家庭影院音频系统设计的一个重要因素。很多情况下，需要权衡室内装潢设计与房间声学设计两者之间的平衡，同时利用CEB22所涉及到的专业部分进行相应的调整。

3.扬声器的要求与布局

确定扬声器系统的布局首先需要去定所采用的多声道环绕声系统的配置，例如说5.1、7.1、5.1.2、7.1.4等，之后再根据系统配置来确定每个扬声器到聆听位置的距离与角度。在CEB22推荐规范之中，主要分析5.1与7.1系统的布局需求，并没有涉及沉浸式三维音效系统。值得一提，前置LCR左中右扬声器的布局参考的是杜比实验室的推荐规范，而环绕扬声器的布局则参考ITU-R BS.775-2 (2006)标准。列)。许多影音爱好者在设计家庭影院的时候，往往会忽略这一点。CEB22在这里特别指出了整个音箱系统都必须具备相同的音色，否则整个系统在表达声音的时候就会产生一种不协调感，影响整个聆听感觉。

●L、C、R(左中右)前置扬声器应该放置在人耳聆听的高度上(不要超过15度以上)，如果前置扬声器放置较高，应该利用指向性进行调整。需要注意这里所提及的扬声器的高度是指高音单元的高度

●扬声器到所有聆听者之间的通道并无任何障碍，尤其是针对中置扬声器。除了低音炮没有指向性之外，其他全频的扬声器都具备一定的指向性，这时就需要留意这一点，特别是重现对白的中置扬声器。

●中置扬声器在房间长度的中轴线上。需要特别留意的一点，中置扬声器的摆位应该在左右主扬声器所行程的幻象中置的位置，同时还需要确保左中右三只扬声器采用同样的朝向，或垂直摆放，或水平摆放。

●扬声器前障板或箱体部分应该注意离偶与阻尼处理，以减少共振问题的发生。很多情况下，视听室中产生的噪声是由于扬声器本身制造工艺又或采用了嵌入式音箱安装，前障板与箱体本身很容易会出现共振问题。因此，在安装整套音箱系统的时候，必须解决这一问题。

●左右声道扬声器相互之间的水平角度应为45-60度，不要离屏幕太远。左右声道扬声器应该内八字指向主聆听位置。所谓内八字的方式，实际上就是建议左右声道主扬声器与主聆听位置形成一定的指向角度。毕竟对于扬声器而言，最佳的声音是来自扬声器在轴辐射的。

● 环绕扬声器的放置应最优化包围感与准确性。对于 5.1声道的配置，环绕扬声器应该在中轴线位置110-120度的位置上放置。对于7.1声道的配置，侧环绕扬声器相邻60-100度，后环绕则在135-150度之间。对于大型房间，多个环绕扬声器能确保更好的包围感。对于环绕扬声器的搭配，CEB22是相对灵活的，尤其是针对大型房间或者偏窄长型的房间都没有限定我们选择多少个环绕扬声器，而是建议通过多个环绕扬声器取得更好的包围感。另外，对于环绕扬声器使用的类型，也并非一定要采用偶极性的方式，而是根据实际的需要来使用，毕竟在绝大多数的电影院之中仍然以传统的单极性为主。

4.低频房间优化指引

显然，在家庭影院房间之中，想要获得理想的低频效果并不是一件容易的事情。如果你所涉及的家庭影院房间属于规则的矩形房间，那么我们就可以通过低音炮与座椅位置的调整来获得相对满意的低频效果。CEB22推荐规范提供了多个使用2个或4个低音炮的布局方案，同时也详细分析了这些方案的所呈现的各种不同的低频效果变化，相当有技术方面的参考价值。

在一个矩形房间中不同低音炮配置的摆位推荐方案

以下为两点基本建议指引：

●为了减少不同座位之间低音不同的问题，采用多个低音炮总是比使用一个能够实现更佳的效果。这种解决方案已经得到了理论与实例的证明。但是必须注意，多个低音炮的放置位置，这点才是最重要的。

●在一个接近矩形的房间中，按照一定规范使用2或4低音炮能够得到更好的房间模式，能够实现在多个座椅位置上获得更好的低频响应。当一个视听室中不只一排座椅时，我们就要考虑选择多个低音炮的解决方案。

5.座椅位置设计指引

●主聆听位置应该在扬声器设计图中的几何中心位置上。这一点毫无疑问是最重要的

●利用中轴线方面的座椅位置。因为在这个位置上能够获得更清晰与包围感更好的声音，是仅次于主聆听位置的选择。

●座椅不应紧贴着任何扬声器。特别是要避免过于靠近环绕扬声器，那样会直接影响到整个音箱系统的包围感。如果受到房间固定因素的限制，可以通过偶极性扬声器与摆位来缓解这一问题。

●避免座椅设置在二阶房间模式的零点上，在每堵墙 1/4长度的位置上。这是为了减低受到低频驻波干扰的问题，简单而言，在这些位置上，你基本上感受不了明显的低音。

6.室内声学处理推荐指引

室内声学处理主要是优化观看电影与听音乐时候的声音表现。通常会牵涉到两个设计要点，分别是混响时间，以及声学处理对于扬声器辐射声音的影响。

●混响时间(RT)在500Hz倍频程段应该为0.2-0.5s。需要留意的是，这并非全频段的推荐数值。

●0.2-0.5s 500Hz倍频程的混响时间主要是为了获得更舒服的人声对白聆听体验，基本上低于0.5s就能得到相当清晰的人声对白，但如果低于0.2s，人声对白就会听起来很难受。过短的混响时间会使到房间声音变得太过“死”，反而会影响整个体验。另外，过长的混响时间则会影响到声音的清晰度。

●一个典型的房间能够靠以下的几点来提升房间声音的性能。a.地面铺设地毯；b.采用混合的吸声(最少70-100mm)与扩散处理，用于控制靠近聆听区域之间相邻墙面的回声颤动，控制第一次反射声 (可选择)。值得留意的是，对于第一次反射声，CEB22的建议是有选择性地进行控制处理，并非一定采用强吸收处理。

●所有的材料都需要达到 A 级的防火性能。对于声学处理材料的防火安全性，在国外是非常讲究的，因为绝大部分的材料都属于易燃材料，如果本身没有达到很好的防火性能，在出现火灾的时候会相当危险。

●房间中不应出现可听得到的振动。这点特别容易出现在商场中建立的家庭影院展示厅之中，主要的原因在于房间本身的坚固性问题，容易出现低频共振。

7.背景噪声要求

为什么要强调背景噪声？原因在于越低的背景噪声，我们想要获得越大的动态范围就越容易，对于整个系统的要求就更低，不必要一定采用超大功率的放大器进行驱动。但是要实现较低的背景噪声并不是一件容易的事情，不仅要控制室内的噪声源，同时也要隔绝外界的噪声干扰。CEB22建议背景噪声基本需要达到RC30，更高的目标是要达到RC20。

8.背景噪声控制处理

家庭影院系统当中的背景噪声来源有很多，包括室内与室外的噪声。室外的部分，我们可以通过良好的隔声处理来解决这个问题。而室内的部分往往是更值得我们关注的地方，包括HVAC空调暖通系统、灯光系统、影音设备当中的散热风扇、电子设备的高频噪声等等。通常情况下，室内部分的背景噪声较为容易控制，但是想要通过良好的隔声处理实现优秀的室外背景噪声控制往往并不是一件统一实现的事情。

以下是针对背景的一些处理手段建议：

●采用特大的暖通与空调管道。大型的管道可以有效地割断声音的传播路径，还可以在其中加入声学处理材料进行吸声处理

●采用低噪声的调光器。对于拥有智能灯光控制系统的家庭影院，这点是不能忽略的重要部分，很有可能会产生高频噪声。

●在水管处采用声学处理。在视听室中很有可能隐藏着下水道等装置，会极其容易出现不必要的噪声干扰，因此也必须注意噪声的控制。

●隔离暖通与空调设备、水泵等，避免室外噪声源对家庭影院系统的干扰。

CEDIA关于家庭影院设计方面的新推荐规范针对沉浸式三维音效部分的重要补充RP22

前面我们较为详细地介绍了CEB22家庭影院音频设计推荐规范当中所涉及到的一些重要板块与要点，由此我们不难看到CEB22所涉及到的内容非常广泛，从扬声器布局、低音炮与座椅位置的关系、室内声学处理、隔声处理等众多方面，毫无疑问是家庭影院定制安装从业人员重要的参考指引。但是，CEB22推荐规范其中一个主要问题在于并没有涉及到目前所流行的沉浸式三维音效技术，主要的原因在于CEB22推荐规范正式推出的时候，沉浸式三维音效的技术细则并没有正式发布。为了解决这个问题，CEDIA即将推出全新的RP22音频设计推荐规范，当中带来关于沉浸式三维音效系统设计方面的详细指引。值得留意的是，除了RP22推荐规范之外，CEDIA还将会同期推出RP23关于视频性能方面的推荐规范，以及R1关于性能测量方面的推荐规范。

RP22是CEB22推荐规范升级版本，涉及所有的沉浸式三维音效制式

在如今的家庭影院音频系统设计当中，常常遇到的一个问题是如何组建兼容性高甚至是全兼容的沉浸式音效系统。基本上每一种沉浸式音效制式往往都会有属于自己的环绕声音箱布局的指引建议，包括Dolby Atmos、DTS:X、Auro 3D等等，想要将这些布局范围充分融合在一起并不是一件容易的事情。RP22推荐规范就在这方面为我们提供了一个国际权威的沉浸式三维音效系统组建指引，同时还强化了低音管理部分的设置建议、座位布局方面的建议等。更重要的一点，RP22推荐规范还特别加上了影音从业人员十分关心的测量、调校以及项目交付要求等方面的内容，应用型更强。RP22推荐规范当中定义系统的性能目标，并不只是一个简单的数值，而是设定了4个不同的等级，等级一为必须要达到的最低标准，等级2为高于最低标准但没达到参考标准的水平，等级3为参考标准，等级4为超过参考标准，以便于定制安装商对整个家庭影院音频系统项目进行深入的评估与分析，以达到各种不同用户的需求。

RP22推荐规范当中涉及到音箱布局方面基本要点，关于沉浸式三维音效系统

最后，我们再来了解一下RP22推荐规范当中关于沉浸式三维音效系统部分的基本要点。RP22推荐规范将会对沉浸式三维音效的起源、发展以及关键的技术指标进行详细的分析，同时也会深入分析沉浸式三维系统所采用了x.y.z系统布局的含义。RP22推荐规范参考的国际标准包括ITU·R BS.2159-9、ITU-R BS.2051-3、SMPTE 2036-2:2008、IEC 62574:2020、CTA-861-H等。

以聆听者为基准，在沉浸式三维音效系统中各个扬声器的具体声场定位

沉浸式三维音效系统音箱布局可以认为由两层组成：

●听众层，也就是地面层，音箱高度位于人耳高度，即包含前置、侧环绕和后环绕音箱组成环绕声系统。有时也被称为耳朵聆听层，用x.y.z中的x表示。一些非常高声道数的标准和格式，也可以在听众层的前方声场下方，包含一个高度更低的底层环绕声系统。需要留意的是，在这个情况下，底层的声道数量计算在听众层之中。

●上层音箱是指位于听众层上方，用于呈现沉浸式音效的音箱。根据格式的不同，它们可以是与前置主音箱处于同一垂直平面上的高度音箱，也可以是顶置音箱。它们遵循在天花上的对齐安装方式，并向下倾斜对准听众。这就是x.y.z中的z。上层音箱的位置在不同格式之间可能有所不同，同时对每个位置的称呼也有可能不一样。这个主要体现在Dolby Atmos、DTS:X Pro与Auro-3D三大技术制式之中。

●最后系统中低音炮的数量用x.y.z中的y表示。

总结:

以上，我们对CEDIA协会在家庭影院音频系统设计方面的两大推荐规范，包括CEB22和RP22有了基本的了解，其实除此，CEDIA还有多房间音乐系统的CEA/CEDIA-2030-A:Multi-Room Audio Cabling Standard多房间音乐布线推荐规范等关于全宅音频类方面的规范准则。下一期，我们将会把焦点在视频领域，介绍CEDIA协会关于家庭影院视频系统方面的相关推荐规范，敬请留意。