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大部分人最关心的声学问题

  • 说到大部分人最关心的问题是什么呢?音箱的摆位?房间的装修?音箱的选择?在我看来在动手和买入器材之前要回答的是什么声音才是好声音。例如让人不由自主跟着摇头的低音很可能不是真正的hifi,只是播放器在低音上增强了而已。我心目中的hifi还停留在它原本的意思,高保真度,或者说低失真度。让听到的音乐更接近制作人听到的效果。
  • 怎么才是hifi的声音呢?如果没有听过标准的声音,就无法判断哪个才是好的声音,我的建议是跟耳机去对比,这当然有些困难,因为耳机效果和音箱还是有差距。但是从清晰度的角度去判断,大部分房间的清晰度都会远远不如耳机,这不是什么音箱的特点,而是房间声学的缺陷。用这个来判断低频尤其管用。
  • 如果用音箱听起来是轰隆隆连成一片的低音,但是耳机里面却很清晰的能听到低音的节奏,那么不用说也知道音箱的低音受到严重的反射影响。
  • 每个耳机又是不一样的怎么办呢。其实只要不买太过于娱乐化的耳机,他们差别没有那么大。Beats耳机,Sony的大部分耳机,还有Bose的耳机都是比较夸张,染色严重的。但是大部分监听耳机都还是有点节操的。例如Sony的v7506,7509, Beyerdynamic的DT770,990,Audio Technica的M50,Superlux的HD681 EVO之类,他们有细节差异,但是整体差异不大,用来检查房间的声学足够好。一般想要效果好,耳机都要用有线的,大振膜。 小耳机的效果是无法满足高音质的监听需求的。
  • 我以前讲过大部分5-6寸喇叭的音箱都不适合放在客厅用,链接:https://twitter.com/ddyykk2010/status/1539085699676524544?s=20 。就是由于放在客厅收听距离太远,超出了他们原本设计的用途。还有一个原因就是在没有声学处理的房间里,会有严重的声音反射(混响),如果耳朵离音箱近一些,听到音箱的声音会比反射声早,而离音箱两米远以后,反射的音量会在听到的内容里占更大的比例,效果会很差。而很多人把反射带来的浑浊的低频当成了澎湃的低音。正确的做法是把音箱放在桌子上,坐在桌子前收听。距离音箱半米左右。
  • 那么如果一定要在客厅里面hifi怎么办呢?(收听距离2米或者更长)那么首先房间一定要做声学处理,然后音箱最好都是8-10寸落地音箱或者配有大尺寸的低音扬声器。这样才能够有足够的功率。

家庭hifi的装修要领

  • 家庭影音室的装修其实和录音棚的听音室装修原则是一样的。

  • 对于听音的房间,装修要求叫做“前死后活”。就是房间的前面是死区(音箱背面,对于人来说就是前面),尽量把声音全部吸收掉,不管高中低频。从人坐的位置开始往后是活区,就不强调吸收,主要是扩散。(什么是吸收什么是扩散请参考另一篇讲录音室声学的文章:https://github.com/ddyykk/Audio_Stuff/blob/main/%E5%B0%8F%E5%9E%8B%E5%BD%95%E9%9F%B3%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E5%AE%A4%E5%A3%B0%E5%AD%A6%E6%94%B9%E5%96%84%E6%8C%87%E5%8D%97.md

  • 这张图可以看到桌子后面的墙壁全部做了斜切的角度,里面就是两竖一横三块低频陷阱外加墙面的吸音。

  • IMG_20230203_223748R

  • 然后从另一个角度看,椅子后面的墙面和天花板基本上就全部是扩散器了。

  • IMG_20230203_223819R

  • 为什么音箱后面要去做吸收?音箱后面的声音是从音箱喇叭发出的声音经过衍射,跑到音箱的后面。衍射的原理是障碍物尺寸小于波长的二分之一(具体多少不记得了),波就能绕过障碍。音箱发出的声音只有中低频可以绕过音箱传播到音箱背面去。还有些音箱后面有倒相孔,也会有低音出来。所以死区的低频陷阱就是比较重要的。不然这些低音就会在墙角被反射,形成浑浊的低音。

  • 这里又有人可能要问了,在录音室的声学处理中我说可以只做扩散,放弃低频陷阱,这里可以吗?答案是不可以。录音不做低频吸收是因为有很多人只录语音,但放音乐和电影可是有低音的。

  • 听音室里面的活区就比较简单了,声学扩散器铺满,或者自己用生活用品拼凑。扩散的作用就是让高频不会集中反射,带有一点混响,可以让音箱听起来明亮自然。如果没有扩散,那么听起来就是类似耳机的效果,听起来不像是在一个房间里。

  • 很多人可能第一次听说前死后活这个专业说法,为了证明不是我瞎编的,我找几张图片给大家看看。

  • 这个就是外国的专业录音棚,可以看到音箱后面的墙角也被用来做低频陷阱了。墙面上除了一个观察窗,其他地方也是吸音材料。

  • tinified-2021studio-01

  • 然后这是背后的角度,后面也放置了一个巨大的扩散体,他的侧面做了吸收,顶面这个图片看不见,但是总的来说还是符合前死后活的。如果希望声音更干净,确实可以在身后放置一定面积的吸收材料。

  • tinified-2021studio-02-e1640158377549

  • 对于家里不想花钱做专业装修的人,最低限度应该做以下三点:音箱尽量不要贴着墙放,最好留 20cm 或者更多空间。 贴着墙会让低音大大增强,音箱的高中低频就会失去平衡。在房间里放一些类似低频陷阱和扩散器的东西。扩散应该比较简单,就是找个高一点的架子堆砌杂物即可。低频陷阱比较难,可以尝试床垫,沙发床之类的,一定要放在墙角。其实会点木工的话自制低频陷阱并不困难。YouTube上bass trap的制作教学影片很多。

  • 如果要自己在房间内布置低频陷阱,不要一开始就把买来的玻璃纤维全部填满,填的太多可能会让音箱低音太少,要听一听,跟耳机比较一下,边听边放。

音箱的摆位

  • 摆位有两件需要关注的事,音箱在房间里的绝对位置和人的相对位置。

  • 前面说了,倒相孔在后面的音箱,不宜离墙太近,会造成低频加强。当然所有的音箱离墙太近都会加强,但是倒相孔在后面的音箱这方面问题尤其严重。这也是为什么有些音箱要把倒相孔设计在前面,就是为了让有些用户不用受这么大限制,毕竟很多人家里只能紧贴着墙,也算聊胜于无。那么大概多远呢,一般以20cm为起点,远的话没有限制。很多音箱后面有EQ,可以减弱低音或高音,但是能摆位解决的,尽量不要调EQ,EQ往往会带来相位失真。

  • 那么音箱应该离人多远?这个简单,人和两只音箱应该成一个等边三角形,注意是等边三角形,不是等腰三角形。等边三角形每个内角都是60度,三条边都一样长。这样才会获得最合理的声场宽度和深度。这个看起来容易,其实很多人并没有做到。最常见的家庭hifi是音箱放在电脑桌上,很多人喜欢双屏幕,往往音箱的距离就奔着一米去了,但是人却离桌子很近,听起来声音超级宽但是中间空虚。还有一个常见的家庭hifi场景是音箱放在电视两边,人坐在沙发上。家里客厅一般是狭长形,能做到等边三角形的少之又少。如果按照这个标准,很多人的桌面配置就要重新考虑了,大部分人电脑的使用距离也就是身前半米左右,再远眼睛要看不清屏幕了,如果要买大屏幕,超宽屏幕,多个屏幕之类的,会影响hifi效果哦。

  • 解决办法是将音箱吊装,角度向下倾斜,对准用户。有一些成本。还有一种土豪,很需要大屏幕,于是将音箱之间摆的很宽,然后放远在音箱架上,这个需要房间比较大,桌子后面还有空间。如果这两种都没有条件,就只好缩小屏幕尺寸。或者hifi和工作用电脑分开两套系统。

  • 等边三角形示意图:

  • 图片

  • 还有些人使用的是2.1声道系统,多了一个低音扬声器。这个扬声器的摆位也需要注意,有些人就摆在脚下,有些人摆在其中一个音箱旁边。要知道声音的传播也是需要时间的,最好听者到音箱的距离都是一样的,如果低音喇叭太近或者太远,就会造成低音太快或者太慢,听起来肯定不舒服的(相当于一个相位失真)。

  • 摆放低音扬声器的要点是,低音扬声器的具体位置不重要,因为低音指向性不明显(但最好还是不要放在身后),也就是听不出来声音从哪里传过来。但是低音扬声器到听者的距离一定要和左右音箱到听者的距离一样,用皮尺测量一次,这很容易的。尽量测人耳到振膜的距离。

  • 最后提醒一点,这里说的摆放技巧之类的,起码应该是6-8寸的书架音箱,或者说有一定hifi属性的音箱才能听到效果。几百元的娱乐音箱,蓝牙无线音箱可能听不出太大效果。比如苹果的HomePod这类蓝牙音箱,设计的时候就是向四面八方发射声音,就算两个组合起来,不管怎么摆位,声音也是有点奇怪的。这个详细的留到5.1那一节再说。

最适合家庭的音箱尺寸是6-8寸

  • 为什么是6-8寸的喇叭最适合?因为太小的话没办法发出比较低的低音。太大的话会发出太低的低音,往往在家很难处理得当。大音箱和小音箱,或者说便宜音箱和贵音箱的最大区别不是高音,高音相对容易,而是低音音质。而低音又是整个音乐的根基和骨架,是音乐中最重要的部分。音乐的节奏,能量,律动,和声的感觉基本上都是低音决定的。贵的音箱就是低音的音质较好。
  • 那么具体来说6寸-8寸的喇叭能发出多低的声音呢?这个要看具体的设计和材料还有售价。但是我可以给你大概的范围.6寸的音箱一般能达到120-150Hz的下潜深度。8寸可以达到80-120Hz的下潜深度。
  • 这时恐怕又会有人问了,人耳能听到的频率范围不是20-20000Hz吗。原来音箱都达不到吗。是的,只有很贵的大音箱才能发出20Hz的声音。可能是12寸以上的喇叭,或者低音喇叭。
  • 这时候又会有人问了,那音乐或者电影里面的声音最低有多少呢?以我的经验来看,其实很多音乐里面的大鼓(kick drum)和低音吉他(bass)都能发出30-40Hz的声音。电影也是类似。所以我们的信号确实是有很多低音在里面但是我们听不到的。因为我们的扬声器不够贵。但是听不见这些频率并不会对欣赏声音造成很大的困扰,听不到30Hz的声音不等于听不到大鼓和bass,这些乐器能发出这个频率但不是只能发出这个频率,所以还是能听到他们存在的。在钱财有限的时候就可以取舍啦。
  • 这时候又会有人问了,我买的音箱、耳机包装上写的清清楚楚,频率响应范围(Frequency Respond Range)是20-20000Hz,有些还不止,比上面的范围还要大,高频可以响应25000,30000,40000Hz的都有。对于他这个设备高音能不能响应超过20000Hz我不知道,因为我真的不知道。人的听力范围是20-20000Hz,这个科学实验在我看来还是很严谨和完整的。而且这是一个相当宽松的范围,因为大部分人的耳朵听到的频率范围都达不到20-20000Hz这么大。医学上诊断人有没有听力缺陷,测试用的最高频率都是10000Hz 或者 16000Hz。能听到这样子已经在医学上属于正常了。所以才把超过20000Hz的频率称为超声波。
  • 我个人是不能听见超声波的,别人在哪里听见的,我不知道。有些喇叭和耳机宣称能回放超声波,我也没有办法验证。但是很多小喇叭和耳机上写的频率响应20-20000Hz,这个20Hz就属于混淆概念了。既然叫做频率响应,就是说,有一个20Hz的信号过来,只要有响应就行。但是有可能500Hz的信号喇叭会发出100%的音量,100Hz的信号就只有10%的音量。但也不能说人家没有响应啊是不是。至于一个音量那么低的低音放在音乐里听起来是什么样,那可能就是听不到啦哈哈,都不用10%,可能70%都会听不到了。每个频率发出的音量画出来的曲线就叫频率响应曲线,也叫频谱图。(spectrum diagram)。
  • 偷偷告诉你,5寸的喇叭可能才能发出180-200Hz的声音,小小的耳机也很惨,大概最低能发出100Hz-200Hz的声音而已。原来听到低音这么难啊,对,大部分人可能从来没听过音乐里的低音部分呢。
  • 总结,我个人推荐的家用hifi喇叭尺寸是6-8寸(5寸也勉强吧),他们能发出80-160Hz的低音,不需要过于夸张的装修,不需要过大的房间,这个尺寸也是主流产品会去覆盖的。

最适合家庭的hifi是有源音箱

  • 本节为历史故事。
  • Hifi这个词的来源其实是90年代初,那时候的音箱失真普遍比较大。如果想要做失真小的音箱,就要用甲(也叫A类)类放大器,功率极其有限发热还巨大。好的线性直流电源也是体积大,发热大,功率小。如今常见的开关电源和低失真D类功放都不存在。民用的音频产品失真很大的背景下,高端器材厂商提出了hifi,高保真的概念。
  • 在当时电脑并不普及,手机也不普及,家庭娱乐很缺乏,hifi就相当于今天的PS5或者iPad之类的东西,属于有点钱的白领阶层才能享受的爱好。价格来看也是很高的。价格高带来了高利润,刺激了一大批厂商投入这个行业,现在大部分都已经消失。没有消失的也转型做别的了。
  • 当时hifi的主流搞法是,一个信号源,可以是cd机,磁带机,LD,MD机,甚至唱片机。然后会有个信号处理器,一般是个图形EQ。有些家里爱好卡拉OK的还会有混响器和磁带录像播放机,当然信号处理器也会整合混响功能。然后处理好的信号送入功放,功放连接音箱。这种音箱本身是没有电的,音箱的线既是信号线也是电源线可以驱动喇叭发声。所有的信号处理都在音箱外面完成。这就是无源音箱。
  • 但是后来hifi这个词渐渐变成了贬义,因为很多hifi爱好者追寻的已经不是音质,而是美好的声音,哪怕信号原本没那么好听,也要在器材上补偿。偏离了高保真原来的含义。
  • 说句题外话,电子管功放据说很好听,那么他到底是不是高保真呢?其实不是,电子管会带来一个偶次谐波失真,还会非线性的压缩信号,是很好听没错,但好听的失真还是失真。
  • hifi行业家道中落已经很久了,现在除了少部分恋旧的人,很少有人热爱追求极致的音质了。没有消费者,厂商自然不会投入精力去研发高性能的产品。如今的音频产品基本上都在信号处理,无线连接,外观和便携之类的地方想办法,音质也朝着数字化调节、算法加料的方向去走。无源音箱和功放几乎没有什么大厂商去涉足,仅剩一些小厂只能以纯手工的方式维持,产量太小,没有办法开流水线。而且功放和无源音箱之间的搭配也是一个无止尽的话题,每一个功放和喇叭的声音都不一样,要想找到好声音难度很高。
  • 目前的hifi界基本上都转向有源音箱了。有源音箱就是我们常见的样子,插上电源和信号线就可以用,功放在音箱的内部。这样功放在设计的时候就可以考虑匹配喇叭的问题,音质损耗小一些。而目前的有源音箱,很多其实都是为了录音室的监听设计的,就算是美化声音的音箱,很多也是由监听音箱修改而来的。主流的音箱牌子例如Focal,Adam,EVE,Genelec,Dynaudio,Yamaha,Monkey Banana,KRK,KEF,Neumann本身都生产过监听音箱,但是监听音箱毕竟销量小利润低。所以也会推出针对发烧友的型号,还有些发烧友喜欢追求录音棚的音箱效果,也会直接购买监听音箱来听音乐。
  • 总结,我个人不推荐购买无源音箱,成本高,音质难以琢磨。有源音箱使用方便体积小,主流的品牌都推出有源音箱了。

5.1声道有必要么

  • 5.1声道需要关注两个问题

我们期望5.1能放出什么声音?

  • 对于音乐类,一般听众脑海里想象出来的画面应该是乐队在面前表演,也就是说所有声音都来自面前。这样的想象也符合现实中的场景。而使用5.1声道来回放音乐,感觉就是自己站在中间,四周围了一圈乐手在给你演奏,也不是说不行,一般人可能不太习惯这样的一个声场,我就不太习惯。
  • 对于电影类的内容,基本上也是类似的画面出现在想象中,视频的内容都发生在眼前,声音也来源于眼前才比较符合想象,画面在展示眼前的事物,这时突然描写一个来自身后的声音,在电影里面虽然不是没有,但也是很少见的。为了这样的内容而去设立一整套代价高昂的系统是否值得,我个人认为身后的两个音箱是得不偿失的。
  • 最后一个5.1声道确实有用的场景就是游戏了,主要是3D游戏,会有听到身后声音的需求。那么我们接下去看这个系统的成本。(大部分人都是不会用5.1系统玩游戏的吧)

我们要付出什么代价来得到5.1

房间的代价
  • 这里假设我们已经有了一个房间,那么如何摆放5.1的系统呢,在杜比的官网他们会推荐这样摆放:

  • 火狐截图_2023-02-08T08-17-19 997Z

  • 这个摆放也是大多数商家推荐的方式,也是对于大多数家庭可行的方式。很可惜,这是一个极大妥协了效果的方式。他在声学上有很多硬伤。首先是音箱靠墙太近,会造成我前面文章说的低频增强,对于一般没有声学处理的家庭来说低音清晰度很差。然后是每个音箱到观众的距离差异很大,声音有的快有的慢,这样会造成声场混乱。最后一个硬伤就是后置音箱根本没有后置,放在了侧面,失去了意义。但是这些问题又是没有办法的,为了让更多人接受5.1系统,只能妥协成这样,我相信大部分家庭的音箱都只能靠墙放置的。我倒是见过有自己影音室的土豪,后置音箱确实是放在后面的,前面的三个音箱也是没有靠墙的,但那样的条件对于绝大多数人我相信是不太现实的。而这个土豪有那么多钱依然没能正确的做好声学处理,被人忽悠在家里贴了不少海绵却没有低频陷阱。那么全部都能做到的除了电影后期的混音棚,其他的地方存在的可能性很小了。

  • 在这样一个妥协的5.1系统中,我们能听到精准的空间定位几乎不可能了,后置音箱离人最近,声音最先被听到,然后是前面的音箱,这样怎么能听出是后面的呢。再加上靠墙摆放以后比较混乱的低音,也会破坏定位的清晰度。造成的结果就是声音都是模模糊糊的一团。

  • 如果有人去购买5.1系统,商家推荐的,甚至请人来上门安装,都会是上面图片的结果。

  • 那么正确的音箱摆位是怎么样的,请看:

  • 火狐截图_2023-02-08T08-18-29 565Z

  • 我想对比这两个图片就知道为什么5.1需要妥协了,因为这样放实在太占空间了,客厅这样放走路都不方便。书房这样放,不仅走路不方便,而且别的啥也做不了了。因为每个音箱还要有支架和线材,有线材就可能要电源(插座、插板),房间里拉这么多线已经快成一团乱麻了。

  • 可能这样说还是不够直观,我们把两张图片叠加起来看就知道为什么大部分人的家里没办法这样摆了:

  • 首先是后置音箱的距离优先摆放:

  • 1

  • 看到了吧,音箱把客厅弄得没法走了。然后再看如果优先考虑沙发和电视的距离:

  • 2

  • 这样就会发现后置音箱需要巨大的空间,也就是沙发要摆在房间的正中间,我相信就算有人的客厅是正方形,应该也不舍得这样摆。

  • 如果能完全做到这个布置确实可以得到精准的声音在空间上的定位,但还有一个前提,那就是有5.1的音源。很多的电影的5.1恐怕也不是真正的5.1制作,而是杜比的虚拟5.1技术自动生成的。更不用说有时还被盗版压片的省略了。所以5.1的文件获取成本也不低。

  • 其实就连电影院自己的5.1都做不到精确定位,因为电影院的音箱都挂在两边的墙上,并不是一个圆形围绕在身边的。去过电影院的人不在少数,有人听出了声场内精确的空间定位吗,没有吧。什么是精确空间定位?可以搜索一下人头录音,听一听用人头话筒录制的声音,就知道什么是精确定位,记得用耳机听啊。

  • 例如:https://www.bilibili.com/video/BV1zs411y7Eo/

  • 以及:[https://www.bilibili.com/video/BV18541187Yc/

  • 在电影院里从来不能给我这样精确的空间声音定位,而人头话筒是几声道呢,2声道而已。

设备的代价
  • 设备上需要注意的问题是什么呢?大家买5.1的系统,肯定是成套购买的对吧,一次6个音箱,说明书会告诉你哪个是主音箱,那个是前置,哪个是后置,就算不告诉,很多时候从他们的尺寸也能看出来。如果这样搭配也是有很大问题的呢?先给大家看看专业的5.1配置图片:
  • 图片
  • 重点在哪里?他们的音箱全部是一样的!图上只有3个,但其实除了低音炮,剩下5个都是一模一样的。这也是为什么监听音箱大部分都是一只一只卖的。只有这样才能保证5个声道的音质是一致的。
  • 假设后置音箱和前置音箱尺寸音质都不一样,那听到的前面和后面的音质差很远,搭配起来肯定不会好听的吧。应该没有人喜欢声音一部分音质好,一部分音质不好的吧。大部分民用厂商所谓的一套5.1系统在音箱的配置上又一次的“妥协”(阉割)了。为了降低成本。
  • 总结,我当然不会反对有兴趣的人享受5.1的乐趣,只不过这个系统的成本不是一般的高。要准备大房子用于牺牲,要声学装修,还要购置昂贵的音箱系统,用很浪费空间的方式摆放,然后要有5.1 的文件,才能享受。

加更一节环绕声

  • 以前环绕声就是指5.1,7.1这一类技术的,但是现在sony,bose这类牌子说的多扬声器环绕声意思已经发生了改变。原因是受到apple的HomePod一类的产品影响,也开始推出覆盖整个房子的音响解决方案。用几个音箱之间互相连接,可以在房间任意位置都能听到音乐。
  • 常见的听音乐的系统是两声道的,俗称立体声。但是HomePod只有一个,那当然就是单声道了。就是将立体声的信号加在一起变成单声道。这样一来音乐里面的声场之类的东西都消失了,只有一个点声源发出所有的声音,没有了左右区别。在混音制作中,对单声道的兼容性也是考虑因素之一,毕竟不是所有人都听立体声的,手机,收音机,ipad都很有可能是单声道的。就算有两个音箱,如果人离得太远,两个音箱之间的距离可以忽略不计,那也是单声道,比如很多号称立体声但是喇叭都挤在一起的蓝牙音箱。
  • 如果在每个房间都放上HomePod这类音箱,并且让他们同时响,那就得到了一个很均匀的,在哪里听起来都差不多,对音箱摆位不太敏感的,单声道的播放效果。其他牌子的所谓环绕声也是这个意思。注意要跟以前的环绕声区分,新时代的环绕声不再注重声场的听声辨位,只是在房间里处处有音乐而已。

耳机hifi要注意健康问题

  • 耳机其实是一个音量很大的播放设备,因为它极端靠近耳膜。如果在嘈杂的地方比如家里客厅使用耳机,一般起始音量就不小了,要不然不能盖过噪音。还有耳机会压迫耳朵上的神经和血管,很容易引起疼痛。所以我个人的建议是,入耳式的小耳机,大概半个小时就要休息了。耳罩式的大耳机也不应该超过两小时。
  • 由于离耳膜近,耳机的高频自然衰减很少,和音箱很不一样,听起来声音会炸很多,这个事情也是容易损伤听力的,所以我更偏爱动圈耳机,不喜欢动铁之类金属振动发声的耳机。这些耳机虽然解析力清晰度很好,但是是用很多高频换来的,而耳朵对高频的敏感性是随着使用耳朵逐渐下降且不可逆的,能保护还是尽量保护。