打造个人录音室的建议（声学部分）

注：本文大部分内容摘录整理自《家庭录音室设计》，感谢原作者Ben Harris，译者张晓月。

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声学环境的重要性

• 对于「录音」
  良好的声学环境带来正确的频率响应；
• 对于「监听」
  适当的声学环境让监听者更好地捕捉到混音中的声音细节，确保对声音做出正确的调整。

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......（<u>了解更多声学基础理论</u>）待整理...

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如何处理房间的声学问题

总的来说，所有的声学处理方法都可以归为「声学控制」和「声学隔离」这两类。

• 「声学控制」以消除不需要的反射声和房间共振为出发点，进而使房间的频响均衡的方式；
• 「声学隔离」的目的是避免录音室与外界相互影响。

声学控制（Control）</br>

• 吸声（at 中高频 | 高频）</br>

  • 原理 当声波接触到吸声材料时，声波的能量将被削弱，并在材料内部转化为热能。一旦失去能量，声音就会消失。如果声波的能量没有全部耗尽，它就会继续穿过吸声体并且持续反射直至能量被完全耗尽。

  • 材料

    • 即用型的泡棉（鸡蛋棉、金字塔棉等）易于安装，单价格相对较高；

    • 玻璃纤维：可以通过框架固定在墙面或填充在低频陷阱结构中，并用织物覆盖表面以防止纤维飘出损害呼吸系统；

    • 再生棉与再生牛仔布：价格同样低廉，但不需要做密封处理，更环保；

    • 其他：碎报纸、地毯、挂毯等材料。

• 低频陷阱（at 中低频 | 低频）</br>

  • 原理 </br>
    典型的吸声材料通常能够削弱中频与较低频率的声能，但无法完全耗尽这些能量。在吸声材料中加入空腔，这样低频在穿透吸声材料后就会被空腔捕获，使频率可以穿过吸声层，却无法通过吸声层返回。

  • 空腔的尺寸或间距</br>
    这些空腔的尺寸或间距非常重要，根据波长与频率换算表，任何尺寸是一个频率波长的几分之几或倍数的空间都能够有效地减少那个频率的能量。
    例如，当放置1英寸（0.0254米）厚的吸声材料时，它主要吸收1000Hz及更高的频率。而当你将此吸声材料放在距离墙面3英寸的位置时，它能吸收的最低频率将下降至300~500Hz。
    附「波长计算列表」（图片拍摄自《家庭录音室设计》）

  • 类型

    • 传统低频陷阱
      （图片来自http://www.pcstore.com.tw）</br>
      由轻薄的透声墙极其后面松散填充着吸声材料的空间构成。适合放置在角落，因为在那里低音更容易增强（或集中）。

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    • 圆形陷阱（管状陷阱）
      （图片来自http://audiolist.cjb.net）</br>
      由铁丝网编成的圆柱体组成，外部用吸声材料和织物包裹，上下有硬盖。
      这种设计有很多变化形式，例如用带孔的大PVC管和用塑料覆盖的穿孔板制成穿孔板吸声结构。

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    • 建造额外的透声墙

      建造透声墙基本就是建造一个大型的低频陷阱，能够有效地运用于更宽广的频率范围。
      天花板上的吸音瓦、挂毯、有孔板等材料都可以用来建造透声墙。根据房间的作用构造房间结构。

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    • 板共振或膜共振吸声体
      （图片来自http://zy.swust.net.cn/）</br>
      基本上，板共振或膜共振吸声体就是一个浅箱子，箱体的后端贴着一层薄泡棉或隔音材料，箱体内部是充满空气的空腔，前端用共振板或薄膜材料覆盖。
      原理：当吸声体的前端开始振动的时候，后端不能跟着前端一起振动。引起前端木板或薄膜振动的声能将被吸声转化为热能传到密封的空气中而不会返回房间。
      对于大小有限的空间，这样的方式能非常好地解决低频声学的问题。
      • 木板
        对中频与高频更为有效，因为它们更有刚性；
      • 薄膜
        更有利于中低频的吸收。

• 声扩散（将能量保持在房间中 但不使其成为问题）</br>

  • 原理
    声反射的影响是使所有的声能在反射后聚集在一起。声扩散会简单地使声能分散或改变方向，能极好地解决过度吸声，因为它在房间内保持高频声能的同时，也能解决声颤动等声学问题。

  • 位置
    声扩散材料通常被放置在控制室（混音的地方）中监听位置的上顶面或后墙面，也可以放在录音间（乐器演奏、唱歌的地方）的任何地方。

  • 类型

    • 三维扩散体（向所有方向扩散）
      </br> （图片来自http://navol.com.cn）</br>
      用途：防止来自声源的声波经天花板反射后直接被话筒拾取。
      位置：监听位置的上方。
      （天花板需要想所有方向扩散声能，因此三维扩散体更有效）

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    • 二维扩散体（向左右两侧扩散）
      </br> （图片来自http://zhouhong088.cn.china.cn/）</br>
      用途：让有利的反射声在房间内均匀扩散直到其自然消逝，以构建出自然的、有活力的声学环境。
      位置：监听位置后面的墙上、其他任何墙面上。
      （若在墙面使用三维扩散体将使声能过度浪费）

  • 任何有硬表面、多层结构的物体
    例如书架、墙面挂饰、多层三维造型的艺术品等。

  • 圆柱体一类的凸面
    任何弧形的墙面、立柱体或结构体都是天然的扩散体，对声波的扩散效果非常好。重要的是要使用凸面体（扩散声能），而不凹面体（聚集声能）。

  • 关于扩散体与作用频带的范围
    作用频带的范围与扩散体结构缝隙的大小、间距的大小或材料的厚度直接相关。例如：扩散板上两根木条间的距离为2英寸，则这个扩散板扩散的最低频率为3500Hz（计算方法参照波长计算列表）

声学隔离（Isolation）

• 目标
  阻挡有害噪声传到房间内，阻挡噪声向外传播。

• 原则
  「 固体······空腔······固体 」

  在现有的房间中建造一层地板、天花板和墙壁，形成一个「内房间」；
  在内外房间的地板、墙壁、天花板之间通过减震橡胶、泡沫或混合材料的夹层充分形成空腔，就会达到极好的隔音效果。</br>

  原理：如果你只是放置一对固体（后墙壁）的话，声能就会是墙壁颤动，并以它为跳板传播到墙的另一面。而「 固体······空腔······固体 」构建了一个空隙，在那里把声能卡主。

• 墙面与地板的构造</br>
  如果两个固体间留有空腔，但用刚性支架连接，振动仍会通过支架传导。解决方法就是使用诸如弹簧、橡胶、泡棉等柔性物质链接固体结构，而不是紧紧地连接它们。
• 几种情况

  • 两个墙面间和两个天花板间</br>
    · 用弹簧或弹簧状Z形支架连接</br>
    （能够吸收振动，把墙体之间传导的振动降到最低）

  • 上层地板与基础地板之间</br>

    · 通过螺钉把上层地板固定在橡胶垫上</br>
    · 在两层地板之间使用塑料泡沫板</br>
    · 大胆地建造两个独立的地基，之间填充泥土</br>
    （都能有效地避免上层地板与基础地板之间的刚性连接）

  • 需要在墙体上开窗时</br>

    · 在两层墙体上使用不同厚度的玻璃，使它们不会在相同的频率上产生共振，并将振动从一面玻璃传到另一面</br>
    · 把其中一面窗户倾斜放置，以改变两层玻璃之间的距离，进一步防止振动的传导

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常见问题及解决方法

• 房间共振</br>

  房间共振是频率方面的问题，频率会由于房间的3个维度 —— 长、宽、高不同而在特定的空间中发生问题。

  • 房间每一个维度的长度都会造成某些频率的异常</br>
    例如：
    当房间的长度为11英寸（27.94cm），

    • 100Hz的声波（波长等于房间长度）会被墙壁不断反射并且自己不断叠加，事实上这一频率把自己抵消了；
    • 150Hz的声波（房间长度为波长的1.5倍）被反射叠加后振幅增加了一倍；
    • 200Hz的声波（房间长度为波长的2倍）会像100Hz一样被抵消。

  • 避免房间的不同维度尺寸相同或成倍数关系</br>

    • 当房间某一维度的尺寸等于另一维度的两倍时，同样会造成立方体空间内的声学问题；
    • 而当某些频率同时出现在3个维度的对应频率中，它们的问题会尤其严重。

  • 计算房间共振频率

    1. 写出房间每个维度的尺寸;
    2. 写出波长是房间3个维度的倍数的所有频率（0.5倍、等长、1.5倍、2倍或再乘以2倍）;
    3. 找出其中两个维度都会出现的对应频率，它们就是你的共振频率。

  • 时机</br>
    应该在平衡处理声扩散、吸声和低频吸收三者之间关系的基础上再对问题频率进行处理。

• 均衡

  • 不将均衡用作第一道防线</br>

    不要盲目地使用均衡器去修正下陷或突起的频率点。</br>
    例如：如果房间在200Hz处有一个下陷点，说明这个频率是由于自身反射后叠加而被抵消的，而此时增加200Hz的频率只会让声波抵消更为明显，造成更大的凹陷；

  • 了解造成频率偏差的因素</br>

    1. 反射声在扬声器后方墙壁与前方墙壁之间振荡导致的梳妆滤波效应；
    2. 扬声器两侧的墙壁之间、房间中家具和陈设的共振等等。</br>

  • 先用物理声学处理方法</br>

    当用过所有可能用到的物理声学处理方法之后，假如房间的频响特性依然无法达到要求，再使用均衡处理来微调。

  • 使用高质量的均衡器</br>

    如果你要用均衡微调房间的频响特性，拒绝那些廉价的三段均衡器，要使用高质量的图示均衡器或参数均衡器。因为你需要做的调整非常小 —— 可能是不超过1-2dB的增益或衰减。

• 吸声

  • 泡棉与低频陷阱结合</br>

    由于方便操作，泡棉总是被当做处理声学问题的「首选」。如果只使用泡棉处理，高频鸣响虽然消失了，但由于高频补偿缺失，低频瓮声显得更加严重，房间内反而还缺少高频。因此泡棉要结合低频陷阱一起使用。

  • 考虑房间的独特性</br>

    没有成套的解决方案，不同的房间需要不同的处理方式、不同的关注点和不同的考虑。要做到尽可能多地了解声学基础理论、房间对声音的影响以及声学处理技巧，才能对每个房间进行有针对性的处理。</br>

• 办公桌和扬声器的位置

  • 对称性</br>

    为得到最佳的立体声像定位，桌子和监听位置应该设在两个侧墙间的居中位置上。如果立体声像不平衡，在混录时做的声音平衡就有问题；

  • 扬声器放置</br>

    规则：不要使你的扬声器与距离最近的边墙之间的距离、与另一个扬声器之间的距离、与前面墙之间的距离相等。
    扬声器向任何方向都发声，如果上述距离相等，来自各方向反射回来的频率会导致房间的低频累积；

  • 接近前面的墙</br>

    • 不要将扬声器直接向后靠着墙</br>
      否则，从扬声器背部发出的、反弹到前面的墙上然后沿着监听方向返程的声音与从扬声器超前发出的声音相混合，就会产生梳妆滤波效应；
    • 把扬声器从墙面移开</br>
      这样，扬声器与前面的墙有一些距离，反射后的信号会有足够的延迟时间，从而避免梳妆滤波效应或相位问题；
    • 在扬声器后面放置一些低频陷阱和吸声材料</br>
      把从监听位置反射回来的声音减到最少。
    • 避免处于「绝对中间」