在室內聽到的聲音是由三部分組成的:音箱重放出的直達聲;地面、天花板和側墻的早期反射聲;時間稍后些的但更多些的稱為“混響(reverberation)的散射聲。聲音的三種組成已示于圖1中。
混響時間圖
圖1 在房間的四周會產生最大的聲壓
    混響理所當然地是聲音的一項基本組成。雖然不能單獨地聽出混響,但混響確實為音樂添加了溫暖感和空間感,混響不可或缺。有了適當的混響,音樂才會聽來余音繞梁而不絕于耳。如果重放音樂時沒有混響,聽到的音樂便會干澀、枯燥和不自然。日本Denon公司曾出過一張“Denon Anechoic Orchestral Recording(Denon PG 6006)”的CD唱片。因為是特意在反射全部被吸收了的消音室中錄制的。所以在聽唱片中的管弦樂時,便會感到音樂同那些哪怕是在小型的專業錄音室中錄制的音樂也仍然有天淵之別。干巴巴的,既不悅耳動聽又不自然流暢,而且還非常地難聽。
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    室內混響得經過一段時間后才會消失(見圖1)。聲音衰減60dB所需的時間便是所謂的室內混響時間RT60。小型的聲音沉寂的專用于錄制搖滾樂的錄音室的RT60可能只有0.1s;而大教堂的RT60則可長達6~7s。室內混響時間的長短可以表明房間是“活躍”還是“沉寂”的程度。通常,混響時間稍長些的房間便稱為“活躍”。此時直達聲和反射聲的比例反射聲占20%~30%,在這樣的房間中音樂聽來豐富、柔和而有生氣。而房間內的反射聲的比例反射聲較少,吸聲較多而混響時間短的房間則稱為“沉寂”。此時直達聲和反射聲的比例反射聲僅占5%~10%。在這種房間內聽到的音樂便枯燥無味。歡迎光臨的家庭影院網
    各種用途的房間在頻率500Hz時的最佳混響時間如圖2所示,而世上一些著名的音樂廳的混響時間則可見表1。
不同房間的混響時間圖 http://www.jokopic.com/play-hometheater/4430.html

不同音樂廳的混響時間

圖2 不同房間的最佳混響時間

    雖然混響的概念更多的用于音樂廳這樣的大型場所而很少用于Hi-Fi聽音室這類小型的空間。但混響在平衡室內的吸聲方面多少還是可以派上用場的。在有反射面的房間內,混響時間便比較長些;而在那些鋪設有地毯,擺放有柔軟家具和懸掛了窗簾的房間內,由于多半吸收聲波而不大反射聲波,所以混響時間便會短些。
    需要在聽音室內選用些不同的吸聲和散射的材料,以便能達到綜合的平衡。從而使最佳混響時間能夠在整個音頻頻帶內大致保持為恒定值。
    那么,在用于聆聽音樂的聽音室內,理想的混響時間又應當以多少為好呢?說起來,混響時間倒不宜長,但也不應過短?;祉憰r間過短時,聲音會聽來干澀,枯燥無味而不自然,聲場似已集中到音源的附近,因而缺少包圍感和空間感;但混響時間過長時,聲音又會過分活躍,舊的聲音尚未消失,新的聲音又已出現,由于聲音的混合而使原聲含混不清,細節嚴重丟失,可聽程度大為降低。另外,對于不同類型的音樂,混響時間也有所不同。如對輕音樂,混響時間可稱短些,而對大型交響樂,混響時間則可稍長些。聽音室的最佳響時間是同房間的體積有關的。對于250m3的房間,混響時間以0.9s為好,而對570m3的大房間,理想的混響時間則以1.4s為好。至于一般的家庭聽音樂,混響時間以0.5~0.6s為好??梢杂迷谑覂扰氖只虼唐埔粋€小氣球的辦法來比較準確地測出室內的混響時間。大聲地拍手或刺破一個小氣球,然后用秒表記下開始出現響聲到聲音完全消失之間的時間。重復進行幾次并取其平均值,便可測量出比較可靠的RT60值來。 轉自老蝸牛家庭影院博客
    然而,僅僅有一個總的最佳混響時間還是不夠的。應當設法讓室內混響時間在所有的音頻頻率上皆大體上為相同的數值。那么,應當怎樣綜合使用吸聲和反射材料,才能夠在音頻頻帶內獲得最佳的混響時間呢?在室內鋪設厚實的地毯和掛以厚
厚的窗簾雖然可以吸收些高頻,但卻不能夠吸收低頻。因此,在頻率低時的混響時間便會比頻率高時的要長些。此種情況如圖3所示。因此,即使是用了一套Hi-Fi的音響器材,在重放音樂時仍會讓低音顯得過重和緩慢而高音呆板不活。因此,便專門規定了在125Hz,250Hz,500Hz,1kHz,2kHz以及4 kHz這6個頻率上的混響時間。希望在這6個頻率上的混響時間能夠大致相同。實現舞會現則是綜合使用聲學處理的方法,也就是設法選些隨著頻率變化而有不同吸聲特性的材料,并對之加以綜合的利用?,F在便來看看這些吸聲材料將會對入射的聲波起些什么作用。
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    聽音室內的每一個表面將或是吸收或是反射或是擴散(散射)聲波,三者必居其一。先來看看對聲波的吸收和反射。表面吸聲的程度可用吸聲系數(absorption coefficient)表示。吸聲系數是衡量在所規定的6個頻率上,材料吸聲的百分比的。吸聲系數為1.0就表示100%的吸收。比如打開的窗戶,聲波穿窗而出便一去不回。0.1 的吸聲系數則表示10%的吸聲,另有90%的聲波能量會反射回室內。吸聲系數甚至還可以大于1.0。比如有些楔形的泡沫塊,它們對聲場所呈現的面積便大于和墻壁接觸的面積。
    一些常用的吸聲材料的頻率特性如表2所示。
常用吸音材料特性 http://www.jokopic.com/play-hometheater/1764.html
    由上表可見,鋪陳的毛氈上的地毯在低頻時幾乎不大吸聲,但在頻率4 kHz時吸聲則差不多高達75%。相反的是,13mm厚的石膏板在低頻時將會吸收相當一部分的低頻(29%),但對中頻和高頻時則絕大部分皆會加以反射。
    再假設將聽音室的四壁以及在天花板和地板上皆臨時鋪上厚實的地毯。因此將會吸收差不多所有的高頻并反射幾乎全部的低頻。因之,高頻時的混響時間便會很短而低頻時的混響時間則會很長。如果在這樣的房間內去聽音樂,便準會聽到過厚、過重和擁擠的低音。讓人聽來很不舒服。此外,這樣的聽音室還會通過共振而存儲低音并在隨后再釋放出來,使瞬態信號變壞,而中頻和高頻時的短暫混響時間,加上轟隆作響的低音,更會使清晰度進一步地下降。如果此時再將音量開得大些,情況便會更為糟糕。另外一種極端的情況則是室內四壁皆抹有厚厚的石膏,地面鋪有瓷磚而室內又未鋪設任何的吸收高頻的吸聲材料。那么便會聽到過于明亮,生硬和單薄的聲音。室內聲學處理的技巧便在于如何巧妙而合理地搭配使用吸聲材料,以便使吸聲量能夠在六個頻率上大體相當。實際上,要在低頻上有足夠的吸聲便很難。大多數房間的混響時間皆在低頻時要長一些。好在為了讓聲音聽來溫暖些,倒還希望低頻時的混響時間能夠稍長一點。 轉自老蝸牛家庭影院博客
   室內混響時間是可以計算的。首先將吸聲材料在六個頻率上的吸聲系統分別乘以材料表面的面積(m2)。例如:地毯的面積為27m2,則27×0.73(4 kHz時鋪在毛氈上的地毯的吸聲系數)便得19.7個吸聲單位(稱為Sabine吸聲單位)。依次計算出其他五個頻率的吸聲單位。對于每種吸聲材料,均應進行這樣的計算。再按美國物理學家Wallace Clement Sabine(華萊士·克萊門特·薩賓)提出的以下公式來計算混響時間:RT60=0.163V/Sαav式中,RT60為混響時間(s);V為房間的體積(m3);S為室內表面的總面積(m3);αav為Sabine平均吸聲系數。 hdav.com.cn

    Sabine的計算公式對大些的房間要更為準確些(假設吸聲材料系均勻地鋪設在整個的聽音室內),但仍然給人們提供關地在低頻跟高頻之間達到吸聲平衡的啟示。要是在計算時發現在125 Hz和4 kHz之間算出來的總的Sabine吸聲單位有較大的差異,便表明應當設法添加些吸收低音的材料才能夠上混響時間能夠平均一些。本章前面曾介紹過的那些聲學處理的材料,便都可以用來設法讓混響時間在音頻率范圍內能夠比較一致。