技術(shù)干貨 | 演出場(chǎng)所的聲場(chǎng)優(yōu)化

　　EQ 真的能解決空間聲學(xué)問(wèn)題嗎？

　　首先，我們先來(lái)思考一下：我們面臨的聲學(xué)問(wèn)題是受限于揚聲器系統的性能，還是室內建筑聲學(xué)缺陷，亦或者兩者兼而有之?

　　讓我們先來(lái)看看典型的大型音樂(lè )表演空間的聲場(chǎng)，以及它如何影響大型室內空間的調音。對于沒(méi)有接受過(guò)建筑聲學(xué)培訓，高階的P.A.系統設計或沒(méi)有物理學(xué)基礎的讀者，我們會(huì )嘗試用淺顯的語(yǔ)言在闡明聲場(chǎng)定義的同時(shí)，講解如何通過(guò)為音響系統設置正確均衡來(lái)優(yōu)化演出空間的聲場(chǎng)。

　　聲學(xué)/聲場(chǎng)定義

　　毋庸置疑，揚聲器設置均衡是有益的;我們稍后會(huì )討論這個(gè)問(wèn)題。但首先，我們需要從一個(gè)概念開(kāi)始，即在一個(gè)大的表演空間內有不同的聲學(xué)區域(或可稱(chēng)之為場(chǎng)，并且有一些場(chǎng)是重疊的)。幾十年來(lái)，我們中的許多人對幾種聲場(chǎng)定義感到有些困惑，其實(shí)某種程度上它們有一部分是同義詞;此外，一些雜志文章和網(wǎng)站混淆或省略了一些不同的聲場(chǎng)。所以，讓我們先確定這些定義。

　　近場(chǎng)

　　離聲源最近的聲場(chǎng)/區域被稱(chēng)為近場(chǎng)，它是一個(gè)聲壓和聲學(xué)粒子速度不成正比的空間——它比遠場(chǎng)具有更高的直達聲級。音響系統均衡主要是在這個(gè)直達聲區域中非常有效。雖然 EQ 在混響時(shí)間非常短的小空間(例如控制室和家庭影院)中很有效，但揚聲器 EQ 在具有顯著(zhù)混響時(shí)間的大型表演場(chǎng)所中的作用就不一定了。

　　正如聲學(xué)顧問(wèn) Neil Thompson Shade 解釋的那樣，“空間中的聲源將有一個(gè)靠近聲源的近場(chǎng)，然后過(guò)渡到遠場(chǎng)。根據經(jīng)驗，從近場(chǎng)到遠場(chǎng)的過(guò)渡距離是最大聲源尺寸的三到五倍。近場(chǎng)非常不穩定，聲壓級隨相對聲源的位置和角度發(fā)生明顯變化。任何試圖平衡近場(chǎng)的嘗試都是徒勞的，因為這個(gè)聲場(chǎng)不是均勻的，也不能代表觀(guān)眾的體驗。如果為兩分頻揚聲器加上均衡呢?在近場(chǎng)中，響應是由高音號角還是低音號角主導，具體取決于麥克風(fēng)的接近程度。”

　　自由場(chǎng)

　　自由場(chǎng)的官方定義是“聲音不受任何形式的障礙物影響傳播的區域”。我們經(jīng)常接觸到的說(shuō)法自由場(chǎng)指的是室外，直接場(chǎng)指的是室內(例如消音室)。

　　但其實(shí)術(shù)語(yǔ)“自由場(chǎng)”和“直接場(chǎng)”在某種程度上是同義詞。另一個(gè)類(lèi)似的術(shù)語(yǔ)是“開(kāi)放場(chǎng)”，使用頻率較低，但與其他兩個(gè)是同義的。

　　臨界距離（Critical Distance）

　　臨界距離是距聲源(揚聲器)的徑向距離，其中直接場(chǎng)和混響場(chǎng)處于同等水平。

　　圖 1 以圖形方式顯示了直接場(chǎng)的聲壓級如何從直接場(chǎng)傳播到混響場(chǎng)而下降。

　　圖 2：平方反比定律展示了聲壓與聲源的距離的平方成反比，距聲源的距離每增加一倍，聲壓級就會(huì )降低 -6 dB。

　　平方反比定律告訴我們，如果沒(méi)有回聲或混響，距聲源的距離每增加一倍，聲壓就會(huì )出現 6 dB 的下降。如圖 2 所示，假設我們在某個(gè)參考距離“d”處測量連續音頻源的聲壓級并檢測 SPL 值 p1?，F在，如果我們移動(dòng)到兩倍“d”的距離，我們將檢測到一個(gè)新的壓力值 p2，它將是 p1 的二分之一。這個(gè)過(guò)程可以無(wú)限期地進(jìn)行，距離每增加一倍，聲壓就會(huì )減半。

　　在聲學(xué)上降低混響將使臨界距離距聲源更遠。當然，大型線(xiàn)陣列揚聲器的目標是將臨界距離延伸到更遠的混響空間——這樣在直接場(chǎng)中就能容納更多的人。

　　遠場(chǎng)

　　遠場(chǎng)是存在于近場(chǎng)之外一定距離處的聲區。它包含自由場(chǎng)和混響場(chǎng)，它們被臨界距離分開(kāi)。在混響場(chǎng)中，盡管存在自由場(chǎng)，但混響主導著(zhù)觀(guān)眾聽(tīng)到的聲音，自由場(chǎng)的聲壓繼續降低?；祉憟?chǎng)中的系統均衡對聽(tīng)者感知的影響較小(與自由場(chǎng)相比)，這里，隨著(zhù)與聲源的距離增加，混響聲壓比直達聲壓更高。

　　直接/混響比

　　請注意，雖然在整個(gè)混響場(chǎng)中混響聲壓級的變化小于 3 dB，但由于平方反比定律，直達聲繼續下降。對于語(yǔ)音和快節奏的音樂(lè )，較高的直接/混響比是首選——如在典型的自由場(chǎng)中那樣 (而較低的直接/混響比，其中混響聲比直達聲更大)。

　　揚聲器均衡

　　雖然為揚聲器添加均衡可獲得更線(xiàn)性/平坦的頻率響應，這對大型音樂(lè )空間(或會(huì )議廳)中的每個(gè)人都有好處，但如果試圖降低混響場(chǎng)中的室內不好的聲音，則會(huì )對自由場(chǎng)環(huán)境中的人們產(chǎn)生不利影響。因為這些自由場(chǎng)聽(tīng)眾幾乎聽(tīng)不到場(chǎng)地后方的聲學(xué)異常和混響。因此，嘗試使用系統均衡器來(lái)抵消室內聲學(xué)的混響聲音會(huì )惡化自由場(chǎng)中的音質(zhì)。當然，可以通過(guò)使用參數/陷波均衡器/濾波器來(lái)改善反饋前增益。

　　均衡/優(yōu)化大空間聲場(chǎng)

　　許多教堂、會(huì )議室和音樂(lè )廳的管理人員長(cháng)期以來(lái)一直在他們的空間中添加吸音板，以減少過(guò)多的回聲和混響。但是，當使用過(guò)多的吸聲材料時(shí)——例如能夠有效吸收高頻聲音的產(chǎn)品(例如泡沫和玻璃纖維，如圖 3 中的黑色虛線(xiàn)所示)，它可能會(huì )導致聲學(xué)上的“死亡”空間，沒(méi)有氛圍感。實(shí)際上，可以使用調諧吸收設備來(lái)調整大空間的聲學(xué)效果。

　　雖然有一些高 Q(窄帶)吸收器可用(可以像參數/陷波均衡器/濾波器一樣)，但事實(shí)上，自 1990 年代以來(lái)，當 RPG 的 BAD(二進(jìn)制幅度擴散器)面板等產(chǎn)品出現時(shí)，這種低 Q 聲學(xué)面板(有時(shí)也包含一些擴散特性)對于“輕量級”房間非常有效 —— 意思是用框架構件和石膏板建造的房間墻壁(與混凝土或石頭建造的大型大廳相比)。

　　圖 3：與 1 英寸玻璃纖維(虛線(xiàn))相比，RPG 的 BAD(二進(jìn)制幅度擴散器)面板在不同頻率下的吸收效率

　　這種輕質(zhì)房間(帶有石膏板和框架結構)會(huì )容納大量低頻，并且通常具有明顯的高頻吸收，從而在中低音區域留下較長(cháng)的混響時(shí)間。這種加強的混響導致混響場(chǎng)中聽(tīng)到的聲音——超出了自由場(chǎng)(或直達聲)——這對搖滾音樂(lè )和演講十分不利。此時(shí)我們可以看到，圖3 中的 2 英寸 BAD A-mount 吸音板主要在中低音區域 (300-600 Hz) 提供最高吸聲，這正是輕量級房間進(jìn)行聲學(xué)優(yōu)化所需的!