家庭影院声学处理之扩散板选购深度解析
什么是声学扩散板?因为市场上有很多关于这个的文章,我们就简单的来过一遍什么是声学扩散板
声学扩散板(或扩散器)用于处理房间中的声音异常,例如回声。它们是吸音的绝佳替代品或补充品,因为它们不会消除声能(过多的吸音会造成声音较干 没声场等),但可用于有效减少明显的回声和反射,同时仍能留下现场的声音空间。
(把直面打过来的声音 朝不同方向均匀打散)
(扩散板减少了声反射)
但是市场上有这么多不同的扩散板品种,我们该怎么选择?
市场上最普遍的扩散板,学名叫:QRD(Quadratic-Residue Diffusers)扩散板,而QRD扩散板又分为一维(1D)和二维(2D)扩散板。以下都叫QRD扩散
1D (一维)和 2D (二维)扩散板都是声学扩散板,其名称描述了声音扩散的平面。一维扩散板扩散的时候看起来像半圆柱体,180度扩散(可以想象一下一本书打开),如果垂直安装,则从左到右扩散声波;如果水平安装,则从上到下扩散声波。2D 扩散板扩散的时候通常看起来像半球体,左右和上下扩散声音,360度扩散。
(1D QRD 扩散板) (2D QRD 扩散板)
(1D QRD扩散板)
(2D QRD扩散板)
扩散原理与计算
一块有效的扩散板需要有有效的扩散频率。现在的大多数扩散板都是基于Manfred Schroeder博士在1970年总结出的一个QRD公式:Depth = (well position)^2 mod N 注:2D扩散板是:Depth = (X^2 + Y^2 ) mod N
Depth指扩散板的深度单位(这里好比深度的系数,并非实际制造深度单位)
Well position 扩散板的槽井序列,既从0到X的整数序列
mod余数的意思,开平方根,比如2和3的余数是2
NQRD的阶梯总数,也就是7阶扩散板的N=7, 阶梯总数N必须是质数(2,3,5,7,11,13,17,19,23,29,31,37,41,43,47 )这些是50以内的质数,淘宝某些卖9阶扩散板,这是没有任何声学效应的,可能还会因为不平均扩散而劣化声音。
下面以一个标准的7阶扩散板为例,这是一个7*7条线的格子:
(7阶等于就是7条柱子,而2D的就是7X7=49个格子)
随着槽井数(柱子/格数)的增加,有效的扩散效率也在增加。
(7,17,37,89阶效率对比)
写到这里,我们有了深度单位数(depth)的认识,但又怎么求得实际制作中的槽井深度呢,别着急
True depth=depth*设计频率的波长/(2*N)
假设我们设计的扩散板设计频率为1000Hz,那么它的波长是344/1000=0.344m 拿N7的第三槽depth=4为例,True depth=4*0.334/(2*7)约等于10cm
注意:扩散板的实际宽度不能小于设计频率的波长,举个例子来说,1000Hz的7阶扩散板实际宽度不能小于344mm。根据AES(既美国音频工程标准)的推荐,扩散板每个槽井的宽度不能小于25mm,在25mm的槽井宽度中深度可达到400mm,如深度超过400mm,则最小槽井宽度等于16除以制造深度。举例若制造深度达800mm,那么槽井最小宽度为50mm。
简单的来说,深度就是决定扩散板最低的扩散频率(越深越低),每个条的粗细(1D)或者格子的大小(2D) 是决定高频的扩散频率(越细越高)。而条数或者格子数越多 他的扩散效率就越高。一般低频 800hz左右,深度至少要200mm,每个格子大小在25x25mm,高频能达到6880hz。
现在我们知道了扩散板具体的原理,那么按照这些原理,我们来看看市场上的那些扩散板
1D扩散板
制作比较简单,制作成本小。每个扩散板 是有最低聆听距离,才能达到 相对的扩散效果,1D扩散板的最低聆听距离是在1m左右,属于相对较近,在小空间可以灵活使用。但是只属于180度扩散,往往声音会被拉的比较细,成垂直直线。(市场上很多1D QRD是没有经过计算的样子货,购买时请询问清楚,还需要确定他的深度和每条的粗细,如果扩散频率范围太小就没有什么声学意义,可以规避)
(1D扩散板 Quadratic-Residue Diffusers)
2D扩散板
结构复杂,制作较繁杂,成本也非常的大,费时费力。最低聆听距离较远,一般在2m左右。优点在于属于360度扩散,能使声音饱满真实,成像立体饱满。购买时和1d扩散板一样,需要确定它的深度和每条的粗细,如果扩散频率范围太小就没有什么声学意义,可以规避。
(2D扩散板 2D-Quadratic-Residue Diffusers)
BBC Skyline 扩散板
由BBC 发明,属于2D扩散,但是不同与传统的2D扩散,有自己的一套算法,也是平均360度扩散。效果应该可以,但是至今没听到过好声的Skyline,包括Vicoustics。(市面上很多泡沫款的,密度不够大,效果不好,可以规避,剩下的一样也是看它的深度和每条的粗细,如果扩散频率范围太小也没有什么声学意义,可以规避)
美国RPG公司设计的2D扩散板
也是国内市场上最多的品种。RPG公司的真品没有尝试过,但是我们可以按照公式来看看国内做扩散板(某博士)的数据:
深度100mm可能更浅 (因为有背板)我们就按100mm算,低频只能扩到1500Hz(这还算低频吗
)。再来看看高频,每个格子大小70x70mm左右(可能更大)高频只到了2457Hz。所以总扩散频率1500hz-2457hz,效果见仁见智。
RPG公司也称这是中高扩散,不是全频扩散。购买时请注意。
RPG公司设计的扩散板
亥姆霍兹共振面板
亥姆霍兹共振面板是给吸音板尽量少吸收高频能量的,有一定的扩散能力,但是不扩散板(扩散能力没扩散板强)。众所周知 高频能量其实是非常非常小的,如果拿正常的吸音板来使用,虽然能吸收不必要的低频能量,但高频能量会先一步被吸收(变干,没声场,闷等等)。亥姆霍兹共振面板的出现使吸音板会尽可能反射高频并且同时吸收低频。要注意,国内很多亥姆霍兹共振面板都是假亥姆霍兹共振面板,并没有实际模拟计算花纹(注意观察真面板花纹),没有声学意义。
GIK的亥姆霍兹共振面板
某宝(有没有用不知道)
RPG公司出的面板
背景墙
国内有很多所说的背景墙,他们能起到一定的扩散作用,但是不是均匀扩散(有的根本没有模拟计算),有些甚至不是扩散,而是重定向(见下面金字塔扩散)。效果也是见仁见智,会对系统能量分布造成不平衡。(再说深度很多都不够,没有声学意义)
吸音棉 扩散
这种吸音棉做成的扩散结构是没有任何效果的。吸音效果也一般。
云扩散
RPG公司出品,属于计算机模拟声音反射之后建出来的模型,也是360度反射,原理和2D扩散类似。国内的某宝云扩散和美国RPG公司的高度相似,价格也不便宜,不知道是不是自己计算出的模型。
某宝
RPG公司出品(Harmonix G)
RPG公司出品(Harmonix G)
金字塔
金字塔形是给天花板用的,依然是RPG公司出品
(气哭)。金字塔将部分入射声能重定向到不同的方向。虽然重定向不是真正的扩散,但金字塔形状提供了适度的声学控制,防止过度刺耳和颤动,并提供更均匀的声音分布。国内某宝的金字塔倾角度数也不知道是否精准。
RPG公司出品(Pyramid, Golden)
半圆,不规则三角等等等
均属于RPG公司出品,均属于重定向,类似金字塔,不是扩散!!某宝的就不贴了,实际效果不明,而且太多了。以下是一些RPG公司的产品。
半圆
一样来自RPG不说了,是吸音体。
RPG开发了BAD技术,提供了一种在吸音和反射之间取得平衡的装饰面板解决方案。通过在生产过程中在玻璃纤维和织物之间插入一个最佳穿孔的 3/16 英寸防火模板,可以创建一个表面,消除过多的高频吸收,防止常见穿孔表面固有的波瓣,并显着改善中低频吸收。此外,通过弯曲表面,消除了镜面反射能量并改善了高频中的扩散。
RPG BAD Arc 由连接到多孔吸收芯的弯曲二元振幅模板组成,通常是具有适当密度的刚性玻璃纤维板,以获得最佳性能,并覆盖有选择的织物。面板边缘经过硬化处理,可以成型为各种型材。RPG 开发了一种简单而可靠的连接方法,该方法使用用于墙壁的刺穿夹、用于天花板的 Z 形杆和用于悬挂在天花板云配置中的嵌入锚提供固定或可移动安装。
RPG公司 BAD Arc
最后一种是这种,可以选择直接
跳过,不知道是数学模型不对还是abs塑料不优质,出来的声音对系统起副作用(以交学费)。
关于扩散板,这次就先暂时介绍到这里,下次给会做一个扩散板的总汇,介绍一下各种扩散板的用途~
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