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打造理想的视听空间:浅谈吸声材料与常规声学处理

2014-3-26 09:25| 发布者: admin| 查看: 591| 评论: 0

摘要: 一套家庭影院的组建成功与否,最直观的表现就是所得到的音效。然而声音好不好听,除了使用的音响器材本身因素以外,还存在着器材搭配、调整和空间因素的影响。在这其中,空间因素是影响最大的,也是最难以克服的。

  一套家庭影院的组建成功与否,最直观的表现就是所得到的音效。然而声音好不好听,除了使用的音响器材本身因素以外,还存在着器材搭配、调整和空间因素的影响。在这其中,空间因素是影响最大的,也是最难以克服的。

  这就要求我们在组建家庭影院之前对房间进行声学设计与处理,使其达到几个必备条件:即必要的隔声量、适度的吸声量和声音的充分扩散。吸声材料的使用在其中发挥着重要的作用,适度的吸声处理,有利于得到良好的声学效果,下面我们就针对吸声材料的种类和常规声学处理做一下介绍。

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  一、吸声材料

  吸声材料在家庭影院的改造中发挥着重要的作用,适度的吸声处理,有利于得到良好的声学效果,下面我们就针对吸声材料的种类和布置进行详细的探讨。

  吸声材料和结构种类繁多,根据材料的外观和构造特征分类,大致可分为:多孔材料、板状材料、穿孔板、成型天花吸声板、膜状材料、柔性材料;如果按结构特点划分可大体分为三类:多孔吸声材料、共振吸声结构和特殊吸声结构。

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  1、多孔吸声材料

  多孔吸声材料的工作原理是从材料表面到内部具有大量的互相贯通的微孔,具有适当的透气性,当声波从材料表面敞开的微孔进入材料内部的其它微孔时,激发起微孔内空气的振动,空气与固体筋络间产生相对运动,由于空气的粘滞性在微孔内受到粘滞阻力,振动空气质点的动能在摩擦中转化为热能,从而使声能衰减;在空气绝热压缩时,空气质点与孔壁间不断发生热交换,热传导作用也会使声能转化为热能。

  常见多孔吸声材料有纤维材料、颗粒材料、泡沫材料、帘幕等。

  a、纤维材料分为有机纤维材料和无机纤维材料。有机纤维材料有毛毡、麻纤维、海草、椰子丝等。无机纤维材料有玻璃棉、矿渣棉等,玻璃棉具有容重小、导热系数低、阻燃、耐蚀、防潮和吸声系数高等优点。用玻璃棉丝做的玻璃棉毡在有气流情况下纤维不易分散,材料填装较均匀,使用日久也不易因自重下沉,广泛应用与吸声结构和各种消声中,当然也是音箱的极好吸声材料。矿渣棉(毡)吸声性能与玻璃棉(毡)相似,施工时均需注意劳动保护,以免刺手和吸入呼吸道。玻璃棉、矿渣棉被广泛应用于声学工程。

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  b颗粒材料制品有陶土吸声砖、膨胀珍珠岩、吸声板等。

  c泡沫材料主要指泡沫塑料制品,其种类很多,均以所用树脂取名。国内常使用的有聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氯酯泡沫塑料等,但大多是闭孔型,主要用于保温绝热及仪表电器包装,不能用于吸声;用于吸声的仅是少数开孔型泡沫塑料制品,如泡沫尿醛塑料、软质聚氨酯泡沫塑料等。

  d具有一定透声性能的纺织品,在距墙壁或窗户一定距离作帘幕时,相当于背后有一空气层的多孔吸声材料,因而对中、高频声波有一定的吸声效果。

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  2、共振吸声结构

  共振吸声结构的吸声原理基于亥姆霍兹共振器。它是一个密闭的内部为硬表面的容器,通过一个小的开口与外面大气相联系。当入射声波的频率和共振器的固有频率一致时,开口处的空气产生激烈的振动摩擦,加强了吸收效应,形成吸收峰,使声能显著地衰减;远离固有频率时,对声波的吸收作用明显减小。工程中实际使用的共振吸声结构常做成穿孔板、狭缝板等形式,将这些板安装在距墙壁或天花板一定距离处,成为亥姆霍兹共振器的组合。若在背面空腔处充填多孔材料增加声阻,则会使结构的吸收频带加宽。

  还有一种被称为薄板共振的吸声结构,其结构是将三夹板、木纤维板等薄板固定在墙壁或天花板的框架上,背后留有一定厚度的空气层。当入射声波作用于其上时,便激发起振动,由于薄板弯曲变形,板内部摩擦将机械能变为热能,共振时消耗声能最大。薄板共振吸声结构多用于低频吸声,共振频率多在80~300Hz之间,吸声系数约为0.2~0.5。当在空气层中特别是空气层边缘一带填充多孔吸声材料时,将会增加结构的吸声系数,特别是在接近薄板其振频率的频率范围。

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  3、特殊吸声结构

  特殊吸声结构常见的有空间吸声体和吸声尖劈两种。

  前者为吊挂在空中的各种吸声结构,由于其有效的吸声面积比投影面积大很多,按投影面积计算其吸声系数可以大于1,有较宽的吸声频带,经济适用,吸声效果显著,得到广泛的应用。

  吸声尖劈是应用于消声室的特殊吸声结构,在一定的频率范围内,室内各壁面的吸声系数可达99%以上。

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  二、家庭影院的简易吸声处理

  那么如何布置家庭影院的吸声材料呢?下面结合家居装修就吸声处理,给大家一些建议。

  房间里声源发出的声音通过六个途径传到聆听者的耳朵:

  ①音箱发出的直达声(directsound)

  ②地板的反射声

  ③天花板的反射声

  ④音箱后墙的反射声

  ⑤两侧墙的反射声

  ⑥聆听者背后墙壁的反射声

  只要改变声波的任一反射条件,就会使家庭影院效果发生变化。

  我国一般房间的墙面都是相互平行的刚性墙,高度都在3m以下,小房间里,低频段容易产生共振,造成低音轰鸣声,严重影响重放声的质量,这样的声染色是家庭家庭影院最常见的问题。

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  对房间的声学处理,重点在侧墙和天花板。原则上对室内声波的处理扩散应多于吸收,目的是降低共振强度,要防止过度使用吸声材料,以免房间的混响时间太短(<0.3s)而使声音干涩不圆润。对音箱后面的墙壁,最好不要有大片吸声物质,通常不需作处理,砖墙或水泥墙面会使声音饱满,充满活力。

  侧墙可均匀地适当设置一些吸声和扩散物,如厚重的羊毛毯就是极好的全频吸声物体。木制无门书柜则是一种很好的声音扩散物,用来调整低频有很好效果。证明桌、椅、床垫、沙发等家具都能对声音的传播起调整作用,都可用作声学处理。最理想的声学处理是在侧墙上贴以适当的扩散板,但费用昂贵,又影响美观,一般家庭很难接受。凸圆弧是很好的声音扩散兼有吸声的装置,可以适当利用。在作吸声处理时,墙壁的下半部比上半部更重要,可使用穿孔板及薄板等共振吸声结构处理。

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  薄的地毯、挂帘、壁毯等主要对中、高频有吸收作用,对低频的吸声作用很小,太多使用会导致房间里的中、高频声音的混响时间偏短,使得声音缺乏色彩,不够明亮。木质墙裙等木板,可有效吸收低频,但在安装时要与墙壁间留有适当空隙,必要时在其间还要放置吸声材料。

  提醒大家装修的时候切记不能把大量的夹板钉在墙上,也不要大量在房间里敷贴吸声毯和帷帘。否则,由于高频被大量吸收,会造成声音死板发干,细节减少,以及音量的减小。

  了解声学材料是对房间进行声学处理的基础,只要根据房间设计的尺寸,了解直达声、近次反射声和混响声在室内的分布状况,再适当地做声音扩散处理和吸声处理,就能极大地改善音质的效果。

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