沉浸式視聽盛宴，家庭影院聲學簡析

文 / 郎宇福 李順

一、聲學標準解讀

本期標準：GB/T 51091-2015《試聽室工程技術規范》

本期重點：

1、房間尺寸

試聽室可分為小型、中型和大型三種類型，各種類型的對應的房間標稱面積、房間高度和房間比例宜符合表1的規定。

表1 試聽室房間尺寸推薦值

2、混響時間

①在頻率為500Hz時，小型和中型試聽室的混響時間應在0.3s～0.5s之間（圖1），大型試聽室的混響時間應在0.4s～0.6s之間（圖2）。

圖1 小型和中型試聽室頻率500Hz時混響時間T的范圍

圖2 大型試聽室頻率500Hz時混響時間T的范圍

②混響時間的頻率特性，相對于500Hz的比值宜符合表2的規定。

表2 各頻率混響時間相對于500Hz的比值

3、允許噪聲級

試聽室內噪聲級不應超過表3的噪聲評價曲線NR值的規定。

表3 試聽室的噪聲容許標準

4、圍護結構的隔聲

試聽室圍護結構的空氣聲隔聲性能和試聽室頂部樓板的撞擊聲隔聲性能宜符合表4和表5的規定。

表4 試聽室圍護結構的空氣聲隔聲性能要求

表5 試聽室頂部樓板的撞擊聲隔聲性能要求

標準解讀：試聽室的房間音質應滿足電聲產品、設備、系統音質主觀評價的要求。試聽室的聲學特性不能干擾（或掩蔽）被聽信號中的聲學特性，因此，要求試聽室的音質不能染上可察覺的附加音色，同時不得出現回聲、顫動回聲、聲聚焦和共振等音質缺陷。試聽室的房間尺寸比例不好時，容易使房間簡正振動模式分布不均勻，導致聲場分布不均勻，產生染色效應。試聽室不存在最佳或唯一的尺寸比例，只要求避免整數比。本規范推薦的幾種尺寸比例是在試聽室、聽音室、錄（播）音室聲學設計中常用的尺寸比例。試聽室的混響時間應比以欣賞為主的聽音室更短一些。本規范推薦：小型試聽室500Hz的混響時間宜在0.3s～0.45s，中型試聽室500Hz的混響時間宜在0.45s～0.5s，大型試聽室500Hz的混響時間宜在0.50s～0.60s。試聽室內的混響聲能很少，所以應對室內噪聲級的限值提出更高的要求。

二、聲學基礎知識分享

1、試聽室：用于對電聲產品、設備、系統進行聽感試驗的房間。

2、標稱面積：試聽室因工藝要求而按特定的長、寬比例構成的面積，在數值上一般與建筑面積相差5%。

3、聲閘：為了增加隔聲性能，在房間的出入口處設置二道隔聲門，并在二道隔聲門之間留有吸聲空間的建筑構造。

4、隔聲門：采用特殊構造和工藝提高隔聲能力的門。

5、隔聲窗：用特殊構造和工藝提高隔聲能力的窗。

6、擴散體：通過材料材質、形狀、尺寸或特殊構造增大聲場擴散的構件

7、吸聲體：利用房間內空間主要為吸聲而制作的構件。

三、空間聲環境設計家庭影院聲學設計

家庭影院是指在家中模擬出較專業的視聽放映場所，也稱視聽室。一般位于家庭或者寫字樓內具有環繞聲影院視聽效果的家用視聽系統，是私家用于看電影、卡拉OK、Hi-Fi等的空間。

1、體型設計

家庭影院一般位于家庭或者寫字樓內，一般房間尺寸較小，屬于小房間聲學設計范疇。在低頻部分200Hz及更低的頻段，房間會和聲波波長產生一定的比例關系，小房間的共振模式可能會引起某部分頻段聲音能量衰減不同于正常的衰減過程，或者共振頻率集中于某一頻段，造成聲染色現象。如果房間比例不合理，家庭影院會出現駐波、顫動回聲、簡正等聲學缺陷，極大影響室內音質效果。因此，體型設計在家庭影院聲學設計中是需要著重考慮的。

（1）家庭影院設計成規則的體型，特別是空間的長寬高比例是整數的情況下，室內容易出現聲學缺陷。因此，在需要在做空間體型設計，確定空間大小時，調整長、寬、高的比例。為了避免簡正等聲學缺陷，體型設計時理想的長、寬、高比例應該是無理數（表6）。

表6 體型設計比例

（2）當房間內的尺寸已確定或實際中可調的尺寸不能滿足理想的比例要求時，可以通過調整家庭影院內墻面和天花的形狀使簡正波均勻分布，或者通過增加房間的共振阻尼來減弱房間的共振效應。

（3）對于較低頻率的共振引起的室內聲場分布不均勻的問題，調整室內空間效果并不明顯，建議通過電聲系統對其進行彌補。

2、音質設計

家庭影院作為家庭或單位少數人的娛樂空間。要設計合理的混響時間以及盡量均勻的聲場，無明顯聲缺陷。

當室內混響時間過長，會造成反射聲過于密集，混響聲壓較高，能夠掩蔽室內的部分聲學缺陷；雖然由反射聲造成的空間感較強，但是音響系統的聲音效果會變得含糊不清。當室內混響時間過短時，混響聲壓較低室內存在聲學缺陷會比較明顯；雖然音響效果明顯，但是反射聲卻相對較弱，會影響空間感的塑造。由此來看，混響時間和反射聲的處理方式存在著一些矛盾。家庭影院有較好的音響設備，要使每座都有較好的聽覺感受，那就必須使室內擁有較均勻的聲場環境。為消除室內可能產生的聲缺陷，在布置聲學材料的同時，需在空間內部增加擴散體，通過對墻面進行凹凸的變化，使房間簡正模式均勻分布從而實現平滑的低頻響應，營造均勻的聲場。

2.1 墻面

為了保證室內音質更加清晰，必須要聽到更多的直達聲，直達聲是指音箱發聲后，直接達到人耳的聲波。直達聲的傳播路徑是最短的；是揚聲器與觀眾之間的直線距離。聲音清晰度和聲像定位的質量主要是由直達聲所決定的。所以我們要盡可能的吸收掉首次反射聲（圖3），在墻面首次反射區域采用強吸聲處理。

圖3 墻面首次反射區位置示意圖

（1）前墻

家庭影院前墻需要做強吸聲處理，可以使用聚酯纖維吸聲板等吸聲材料；如果追求美觀，則可以采用布藝軟包吸聲板，布藝顏色、圖案比較多，美觀性較強。多孔性吸聲材料主要吸收中、高頻聲為主，為不出現各頻段聲失調，吸聲板后還應加空腔，增加低頻吸收。目的是消除反射聲，避免家庭影院后墻反射回來的聲音與音箱發出的聲音相干涉，同時可以降低混響時間。

（2）后墻

家庭影院后墻主要做的處理就是擴散，不需要太多吸聲，保留反射聲創造室內空間感。故后墻應多使用擴散體，輔以吸聲處理。可使用的擴散體有木制弧形擴散體、AGG吸聲折板、QRD等，以及多寶格；使用時可根據美觀要求、客戶要求進行選擇。

（3）側墻

家庭影院側墻在前半部分的首次反射區需要做強吸聲處理，同時為防止室內側墻之間出現顫動回聲，保持適當的混響聲，在后半部分可以采用擴散處理。擴散可使用壁柱，木制、石膏擴散體（形狀可自選）等，以使室內聲場均勻擴散，有效消除聲缺陷。側墻采用吸聲板材及板材后留空腔（或薄板共振結構），能夠有效控制混響時間，材料和結構可根據聲學要求和裝飾效果進行選用。

2.2 吊頂

吊頂首次反射區（圖4）同樣需要采用強吸聲處理，削弱反射聲，增強直達聲；同時為避免頂面和地面產生共振、顫動回聲等聲學缺陷，保持適當的混響聲，須在家庭影院頂面采用擴散體。例如：根據數論計算確定QRD擴散體、MLS擴散體等。

圖4 吊頂首次反射區位置示意圖

3、背景噪聲控制

（1）地面

在地面鋪地毯可降低走路或音響發聲引起的振動，還能夠吸收部分聲能，降低混響時間。地面振動傳聲是噪聲傳播的主要方式。如果家庭影院在樓上或者周圍環境中有需要背景噪聲較低的空間，則必須做浮筑地板。

（2）門

家庭影院一般在家庭或者公司內部使用，周圍無過大噪聲產生，故一般使用隔聲門即可，要求隔聲量≥40dB，門縫周邊需用密封條處理，門下設置門坎或橡膠掃地條。根據當地環境噪聲，噪聲過大時可做聲閘。

（3）窗

使用隔聲窗。外墻內側窗簾建議使用厚重的吸聲窗簾；目的是①為了增加室內吸聲量，降低混響時間；②能起到良好的遮光作用，保證室內觀賞影片時不受外界干擾。

四、聲學材料介紹

材料名稱：聚酯纖維板 （圖5）

圖5 聚酯纖維板

材料詳情：聚酯纖維板是采用100%聚酯纖維為原料，經高技術熱壓融合并以繭棉形狀制成的一種新型吸聲材料。該吸聲材料具有吸聲、阻燃、無害無毒、無刺激性、無異味的特點，是集吸聲、隔熱及裝飾效果為一體的新型室內裝飾材料。聚酯纖維板物理性能如表7。

表7 聚酯纖維板主要物理性能

材料特點：1、聚酯纖維吸音板產品主要用于室內（墻面，吊頂）；2、聚酯纖維吸音板是一種多孔材料，具有吸音、防火、環保、降噪、防潮等特點；3.保溫性：特殊的吸音機理，創造了出色的保溫性能，從而營造十分舒適的恒溫空間；4.抗沖擊性：柔順、自然的質感、高彈，在巨大的外力沖擊下也絕不斷裂，可以承受體育場和各種運動場所內任意的撞擊；5、穩定性：良好的物理穩定性，決定了不會因溫度和溫度的改變而膨脹和縮小；6、應用場所：家庭影院，酒店，錄音棚，音樂室，KTV，酒吧，影劇院，會議室，多功能廳，室內體育館等。

材料規格：聚酯纖維板密度應該在120-200kg/m3不等；常用厚度： 9mm、10mm、11mm、12mm厚，常規尺寸為1220mm×2440mm (可根據設計要求)。

安裝方式：聚酯纖維板安裝分為兩種，平貼和后空腔安裝；聚酯纖維板背板和襯板之間使用建筑膠水按照點涂粘接劑的方式進行粘貼。

聚酯纖維板吸聲系數和吸聲特性見表8。

五、常用室內裝飾聲學施工節點

節點（圖6）說明：房中房常用浮筑地板結構，先對原建筑樓板進行水泥砂漿找平之后，鋪設阻尼橡膠減振墊，減振墊厚度應根據聲源隔振計算確定，減振墊貼墻起邊高度必須超過墊層，高度略高與裝飾飾面，避免與墻體的剛性連接。減振墊上需先鋪設一層塑料布，避免混凝土墊層砂漿滲透。浮筑地板適用于家庭影院、試聽室、錄音棚、琴房和演播廳等要求較高的專業演藝空間。

圖6 施工節點1

節點（圖7）說明：房中房浮筑地板結構，先對原建筑樓板進行找平之后，鋪設減振彈簧，減振墊的技術參數應參照聲學設計隔振頻率計算確定，與墻面連接需使用軟質阻尼材料隔離，避免與墻體的剛性連接。減振塊上層先鋪設一層鋼板或木板，避免混凝土墊層砂漿滲透。減振彈簧浮筑地板適用于截止頻率較低，要求較高的房中房構造。

圖7 施工節點2