本帖最后由 pansidaxian8888 于 18-4-6 18:07 编辑
有些内容可能会与一些人固有观点冲突,甚至与部分教材冲突,
估计此贴一发,会引起拍砖争论炮轰等等........
让暴风雨来的更猛烈些吧
因为语言逻辑,跳跃思维等等原因,表达肯定会有问题,忘周知并谅解,看不懂的提出来一下,再详细交流
个人整理思路打字不易,版权个人所有,盗用必究
声波的产生,传播
声波是纵波
1在空气中的演示
要感谢科技的进步,用动画来演示纵波,不再用弹簧
并不是音响(或其他音源)把它周围的空气推成气浪打到你的脸上
而是像上图一样振动带动旁边空气振动传播
上图可以直接认为在没有辅助扩散的前提下一个面声源高频传播的一个层面的演示
点声源传播如下图,
这里,只能展示一个层面,实在没有找到合适的立体的演示图(这个图也有一点点疏密变化的问题)
实际上这些圈圈都是一个球体一样,声波的传播在没有干扰的前提下就像一个一直被吹大的气球一样(实在找不到合适的比喻了)
因为空气分子间摩擦消耗能量,声波传播是阻尼振荡。会慢慢减弱
现实中,一个能像上图那样扩散的点声源并不多见,容易实现的也就是鞭炮类的爆炸了,周围空气才能比较严格的按照上图演示来向四面八方传播
在没有干扰的前提下也是很难实现,
比如我们说话,声音是从我们的口鼻发出,此时比较高的频率向前传播的多一点(人声并没有达到那么太高的频率),比较低的向四面八方传播
这里很容易区别的就是在户外,仅仅靠听觉就可以很容易的分辨出来,前方的熟悉的朋友是面对你说话还是背对着说话。
中高音被脸挡住了........
问题又来了,从口鼻传出来的声音是声带本身发出来的声音么?
这里引入下一个话题
2共振
很简单的一个小实验,把手机的喇叭放在杯子口上低频会听起来好很多,
这里就是因为杯子和内部的空气组成了一个腔体,共振传播低频
这里是能量增加了么?不是!绝对不是!!
我们要遵循一个物理原则,能量守恒。这里只提高了效率,太小的喇叭,低频效率很差,通过腔体共鸣提高一点点而已。
同样,我们发声时候,声带震动有胸腔口鼻腔额窦等等的共鸣,才会有比较高的效率
很多乐器必须要利用共振,比如吉他,琴弦震动幅度很大,可是如果没有箱体,声音效率就很差,这里可以很容易对比木吉他与电吉他
3谐振
先要有一个概念f0,(是的F0,读音一样和比亚迪没什么关系)这里指固有频率
比如音叉,可以通过敲击发出不同频率的纯音,常见的标准音A的音叉440HZ,这个音叉的F0就是他的固有频率就是440HZ
两个相邻但不接触的音叉,f0都是440HZ,敲击一只相邻的会跟着震动,逐渐增强再一起慢慢减弱
因为声波传播,空气分子撞击音叉给音叉震动的能量,因为频率相同,撞击不断的给提供能量一直到两个音叉达到比较平衡的振动再慢慢衰弱
不同频率的音叉不会有这么明显的谐振
注意,很多人认为不同频率不会谐振,甚至一些教材上
实际上,声波传播过来所有音叉都会获得能量震动,不过因为空气密度低,不同频率的音叉获得的震动能量很微弱
谐振也不仅仅限于同频率,一些倍频(包括一些倒数倍频)上也会有加强,越接近越明显,不过是音叉相对不那么容易产生明显谐振
如果用一些容易谐振的乐器来举例,比如定音鼓........
这里要严格的把这个概念搞清楚,否则后面的固体传播、控制相关的理论没办法继续
很多时候谐振是要避免的,比如音箱,如果设计低频下限在60HZ,那么箱体的F0就要在60以下,否则谐振会影响低频频响
还有之前有人说过吉他,同样的方式同样的力度来弹,有的吉他某个低音会明显强一点,这里就是与箱体的f0同频率,谐振进一步提高了效率,声音更大了一些。
思绪太乱,头晕,坐不住了,
整理这些玩意很费脑细胞,打字速度跟不上思维的速度,还要举例说明.........暂时空一段,进入别思路
声波在固体中的传播,
声波在固体中传播受很多条件影响,不可以一概而论
这先举个例子,以地震波的一个图来演示
一个纯音的声波在密度均匀的一段固体里好好传播就是这个样子
实际上,因为密度,界面,结构,承力等等原因,固体内传播非常复杂
声波在固体内的传播效率要高于在空气中,并且传播速度更块,
因为空气容易被压缩,固体不容易被压缩,,上图为示意图,实际传播时候,刚性的固体可能没有什么明显的振动,不过是内部有应力变化
实际上做房间声学的时候,隔音时需要尽量破坏这种均匀的传播,多层、分段、减震等等处理,
再空一段,上面还有很多需要补充,不过暂时思路不在这里了。
空气中声波的反射、吸收
这两个概念必须放在一起。
因为太多人有错误的理解在这里,造成很多问题
先聊聊吸音材料。
独立出来一个奇葩材料叫穿孔吸音板,穿孔板的原理是声波进入小孔,
除了谐振穿孔板还有一个吸收方式是从小空中衍射再叠加抵消能有效消耗掉一些能量,在后面空腔被吸音材料吸收,吸收能力非常有限。还会有很大的反射面。(感谢6楼指出问题)
并且现在市面上都是使用劣质奥松板来制作,劣质奥松板所使用的粘合剂就是尿素+甲醛,甲醛超标的元凶,一辈子散不干净的味道,别用那玩意了,金属的太贵,不做考虑了。
吸音棉有一定的吸引能力,常见的鸡蛋棉,金字塔棉等等,
首先,吸音棉材料并不是普通的人造海绵,材料之间的小孔必须是有很多连通的才会有相对比较好的吸音能力,至于大部分淘宝上的,就呵呵了吧
不管是鸡蛋面还是金字塔棉,这些尖角结构是可以有效的提高吸音能力的,吸收频率范围和尖角尺寸有关。
再有就是岩棉,玻璃棉,聚酯纤维棉,聚酯纤维板类
注意,现在市面上多数号称岩棉的都是玻璃棉,不过容重一样的材料吸声效率差不多,这里注意的是,合格的岩棉或者玻璃棉本身没有什么有害的释放,
主要是细小的毛刺容易扎入皮肤造成刺痒,更多的问题是担心吸入肺里造成肺部不可逆的损伤,甚至有致癌的风险。
这里要说明本身岩棉没有那么可怕,处理好了不会有碎屑毛刺飞出。少量吸入肺中也没有那么容易进入肺泡。相比之下,还不如吸烟或者2手烟危害大。
注意的是,上述所有材料,对声音仅仅是有一定的吸收能力,吸音棉类的吸引是声音进入吸音棉中的小孔吸收,岩棉玻璃棉聚酯纤维棉类的是纤维之间跟随声波振动摩擦,
变成热能消耗能量。
注意上述吸音材料本身仅仅对高频效率比较高,对中频一般,对低频没什么直接吸收能力
这些材料和空气接触面形成一个界面,声波从空气中传播过来先是被反射,注意,先是被反射!!!
很多人认为我用的吸音材料很多,很厚,表面很轻很柔软,就没有反射了吧?错!大错特错!
云层都可以反射声音,你的材料比云层还轻还柔软吗?
我们听到轰隆隆的雷声,可闪电可能只有刷的一下,因为声音在云层之间反射传播,
现在测定较低的大面积云层高度的一种方法就是点燃一个大鞭炮(怎么又是鞭炮......曾经因为鞭炮被人唾弃)
记录下爆炸声和反射声之间时间就可以根据声速来测算云层高度,(注意不同温度与湿度下声速不同)
回到我们的话题,声波到达我们吸引材料的界面首先是反射,反射量与材料本身密度有关,材料越轻,越容易被空气带动振动,反射量越小。
这里一般比较小的房间影响并不大,比较大的音乐厅、剧场类的声学需要考虑这一次反射的影响,比如有些圆形扇形的大厅,或者圆顶球形顶的大厅,如果不改变房间结构
堆砌再多的吸音材料,也会有明显的一次反射,相对微弱的反射被会聚也不得不考虑。
被反射还有一个非常关键的因素是安装方式。比如岩棉,吸音能力比较强,如果靠墙安装,岩棉对高音吸收能力影响不大,对中频吸收能力影响很大。
因为岩棉这些比较密实的纤维和空气混合,让其中空气也变得相对难以被压缩,造成反射增强。
如果悬空安装,后面有一定的空气缓冲层,岩棉中的空气可以进入空气层,声音的振动能量可以穿过岩棉进入悬空的空气层,第一层反射就会明显减小,
再穿过空气层经过墙壁反射再被岩棉吸收一次,就会有相对较高的吸收效率。如果墙壁上再贴一层吸收材料,效率会更高。
这里举一个反面的例子,某品牌的试听室,平均吸音层的厚度达到了60CM,堆砌了几吨的岩棉,白白浪费了大量的空间,就是因为设计师不懂这一点点常识
还有很多棚把吸音板贴墙上就说做了声学了,其实仅仅吸掉了一部分高音。
还有的做了低音陷阱做了悬空,最后表面上聚酯纤维板直接贴石膏板上了,那声音就更好玩了,一部分高频吸掉了,一部分低频控制住了,中频突出来了.......
吸音材料都是只是有一定的吸音能力,想提高效率就需要靠一些特殊的形状、结构。
声波的叠加
同频率不同相位同起始点叠加
两个点声源不同空间叠加
其实声波包含很多频率.....这就没办法在简单的示意图上展现出来了
很多频率叠加的声波
房间内的声学
室内声学要综合上面很多知识考虑
这个图是低频的不同频率室内叠加示意图
室内声学第一步先要考虑好低音陷阱,
注意,房间本身的空间也会有一个f0存在,因为房间的容积、尺寸比例等因素影响而不同。常规的小体积的低频陷阱很难处理
又开始跳跃到另外一个话题
用监听音箱测试棚内的声学,正确吗?
我们先来看一下真力8331的频响,
0度是轴心方向,其他角度就是测试点离轴角度
可以很明显看出,越偏离轴心方向,中高频衰减越明显
因为中高频有很明显的方向性
造成一个问题,就是监听音箱只能轴心方向中高频比较均衡,测试位置在主录音位置,这里就会只有直达声和轴心方向出去再反射回来的中高频,
低频是没有方向性的,测试位置就是直达声+四面八方反射回来的低频。
如果这样测出来的频响曲线是平直的,特别有些帖子里看到测试棚里的声学用单只监听音箱,
那么恭喜,这样测试出来的结果没什么参考价值,如果这样都能测试平的话,除非在低频抵消比较严重的位置上,或者说棚里低频吸收做的非常强悍(几乎没有这个可能)
这也就是很多棚测试出来频响曲线很好,但实际声音并不舒服的原因。
可悲的是,查过太多资料,太多案例,测试棚内声学多数人都是用单只监听音箱,
很多优秀的录音师、混音师可以听出来问题,却苦于不了解声学的一些原理,
被一些声装公司说:“你看看,这频响曲线没问题的,我们也是用的专业设备,你看看是不是你其他设备的问题。”
现实录音中,很多乐器可以认为是点声源,监听音箱的中高频是有方向的,
我们之前测试时侯是用多只监听音箱来指向不同方向.....这个过程很痛苦
有幸得到哈曼某工程师指导,他们实验模拟点声源使用的是12面体全频音箱,内部定制,不会对外发售的,所以相信很多人都没有听说过。
刚拿到一些资料,正在进行复制过程,以后测试会方便一些。
不过话说测试主要还是给听不出来的人看,大家多数还都是要靠耳朵,这一行是需要有敏锐的听觉作为基础的。
另外一个棚内测试就是残响,所谓的RT60,混响时间
个人在此的理论比较极端,说出来肯定会被炮轰......已经准备好平底锅
1还是由于离轴角度造成的频响变化,监听音箱测也不适合用来测试残响,另外监听音箱播放脉冲本身并不是干净的一个脉冲,纸盆还会继续震动
2脱离开频率谈混响时间都是耍流氓。
低频相对难以吸收。大多数棚做了一定的声学以后,中高频吸收的差不多了,低频吸收不好,棚内残响主要集中在低频
也不是说所谓的闷罐效应,是比人声下限还要低一些的频率,一般人声录音不会涉及到的范围
一般的测试的残响数值,说用来参考吸收的过分不过分,声音干不干,都是胡扯。
基于一些录制包含低频乐器中发现的问题,和后来的折腾,
个人观点:如果不是小的仅仅作为人声棚,棚内低频陷阱要做到尽量强大。
当低频吸收的足够好以后,残响只能测到一点点。按过去很多人的理论这是吸收过了,实际上这才是低频做好了
而这样录音感觉会“干”吗?
棚内通过一些扩散体和反射面来提高“活跃度”,
相对来说,“活跃”的东西集中在中高频。通过不同的录音方位方向,加上移动扩散体的调整来适应不同的人声或者乐器风格,
这里是我们认为应该正常做好的,一些不懂的人说干,那好吧,你带上耳机,我给你点大混响吧
再停一段落,这两天冬夏交替有点不适应,去玩耍一下
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