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[声学技术] 影音听音室设计:房间建模与建声前仿真分析

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发表于 2021年06月29日 11:17 11069 0 来源:视听声学> 声学技术 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |

大雁南飞 帖主

2021-6-29 11:17

相信大家在hao4k影音都看到过各种曲线图,各种带颜色曲面图,看上去很专业,其实这些图案大部分都是由CARA软件生成的,CARA是视听室开始建立前的模拟软件,可以将你即将打造成的视听声学模拟出差不多的效果。

而大家在的开始影音视听室建造前,都需要对我们的空间(房间)的原本声音有一个基本的了解,这样在具体施工时才知道应该怎优化,做声学空间设计时有目的性的设计改造。
一个房间的声学特性如何,光靠使用公式是枯燥的,光凭几条建声原则是空洞,幸好我们可以利用专门的软件,将看不见的声学特性变成直观、形象的图形。本贴的重点不是 CARA 软件本身,而在于通过它的分析给我们提供的许多有价值的信息。
下面我们就开始吧:
首先,进行房间建模,长5.13米,宽3.34米,2.8米,音箱选 JBL K2 5500。墙壁材质选砖墙,天花板材质选混凝土,地面是实木地板。加上一扇门和两个窗。
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三维效果如下:
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我们先进行声场情况(压力区)分析。CARA 在5Hz-40960Hz范围内分118个频率点,对房间内1000-3000个均匀分布的位置经过进行计算。经过长时间的运算后,显示一个3D视图,可以以动画形式连续播放。我这里选择部分频率的情况。
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图片的右侧有图例,颜色越接近红色,SPL 声压级越高,越接近黑色,声压级越低,类似于地理课上学的地形图。如何颜色对比越大,表明不均匀性越大,声场越不理想。对照着房间模式表中的数据,从上面的图形可以看出,一开始是长度方向的驻波,强度非常高。接着是宽度方向的驻波加入,使得声场更为复杂。加上高度方向的驻波影响后,已看不出一个较为平滑的区域。因此,要找一个各频段较为均匀的听音区变得很困难。
图中两个蓝色圆点表示音箱位置,黄色圆点表示听音位置。
要注意:驻波并不是低频才有,而是倍频关系。如最低频率是30HZ,就同时会有60、120、240HZ……一系列的驻波。不过30HZ的最强,影响最大,也是我们要重视的频率。
同时,我们也得出一些结论:驻波是有规律可循的,驻波的峰和谷的位置随频率而改变,驻波的强度极高,驻波能量集中在墙角的结论不完全正确。
为什么稍微改变音箱和听音位会对声音产生很大的变化,还是因为峰和谷的分布很不均匀引起的。
好,我们继续进行仿真。让我们看下混响时间:
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图中绿色的两条线是理想状态的混响时间,是一个容差范围。结果,混响时间严重偏长,低频达2.5秒,中频和高频都在1秒以上。这种房间,根本无法用来听音乐,最好的器材也是白搭。
我们再来看下房间的瞬态响应:
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很糟,余振不断啊,说明房间的阻尼特性不佳,低音拖泥带水,控制不住(当然中、高音的也好不了)。
最后我们进行频率响应分析:
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需要说明一下,频率响应和听音位置密切相关,尤其是低音部分。图中蓝色为直达声,红色为总的声音频响曲线。图中直达声高频有一个深谷,这是扬声器模型的问题,忽略。只有直达声才是音箱发出的我们需要的声音,我们只关心红线和蓝线的吻合程度。从频响可看出此房间声音肯定很差:低频高了10dB,中、高频的峰谷都超过10dB。唉,这可是 JBL K2 啊!

通过上面的分析,希望能对大家理解建声的重要性、对选择摆位的方法上有所启发和帮助。
从上面这些图可以读出很多的信息,希望能有 DX 指点、交流。
CARA 还有一个很有用的功能就是音箱摆位和听音位的优化,你给音箱和听音位划定允许变化的区域,软件会自动找到最佳的位置。对于不想过多进行声学处理的烧友来说,可以起到很好的参考作用。有了它,你不必拿着镜子和卷尺那么辛苦地进行位置调整了!
CARA是一个很好玩的软件,操作简单,易于上手,能提供很多有价值的信息。

如果想简单地改进听音效果,用它的位置优化功能就很实用。如果想了解自己听音室的特性,用它的仿真分析,会对你的室内声场、混响特性等有很直观的认识。
不管想不想自己设计听音室,玩一下也无妨。
这里提醒一下,软件不是万能的,分析的结果仅能供参考,一定要与实际测量结合起来才能取得理想的效果。

建声前仿真主要是了解驻波的情况,然后进行有针对性的设计。
你的所有设计(不包括扩散)都可以在 CARA 中进行仿真,甚至可以试听建声后的声音。在论坛中看到的各种房间声学设计案例和分析图片均是由CARA而建立的,学习CARA软件并不难,一共就只有几个按钮。而我们hao4k影音中绝大部分用户都是被曲线图给吓着了,其实都是由CARA生成的。但是CARA只是一个建声前的模拟软件,他可以根据你声学房间实际的空间来模拟设计,这样就大概知道一些数据,会什么样子的,在模拟时就将声学设计好,避免施工后再大量改造能够减少没必要麻烦。


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