做閣樓影院,往往受房間本身的結構影響較大,設計中制約因素較多。不象規整的房間,發揮的餘地大。南通 Mr Hu,想用閣樓來打造一個高質量的家庭影院,但了解了房間的基本情況后,卻感到任務不簡單。是坡頂不說,矮牆只有182.5cm高,幕的下沿要抵到地板了,看片的感受肯定好不了。基次,矮牆有大窗戶,如果裝二道窗來加強隔音,由於幕的存在,窗子是無法開啟了。高牆有366cm,不隔一下頂的話,頂部非常難處理。
房間的尺寸
閣樓內景
雖然有16平方米,由於是坡頂,實際空間並不大。可以看到,前牆的情況很麻煩。
鋪有地板,不能重做
另外,原就鋪有實木地板,本着節約的原則,就不能拆了重做,地板隔音方案得另想辦法。
影院的設計構思
先在SketchUP中建好模,反覆思考整體規劃。經過痛苦的思索和反覆的尺寸核算,終於初步確定了設計方案。
在SketchUP中建好模,重點解決前牆和后牆
其中,要解決的重點是前牆和后牆:前牆要解決幕的高度以及左、中、右音箱的位置。后牆難度更高,因為有主機櫃、投影機、后環繞箱、門、換氣進出口,還要擠出些面積做吸音處理,是滿滿登登。由於房間小,迴旋餘地非常小,設計和施工時必須非常精確。
經過反覆考慮,確定隔音方案是做彈性減力牆。但由於要上119寸16:9幕,前牆做吸音牆,整合主音箱,也只能用透聲幕了。同時,側牆、后牆做透聲吸音結構;頂部吊頂,做擴散處理;地面做減振,鋪地毯;做通風系統,並進行消聲處理。
設計方案(一):隔音方案
隔音有許多解決方案,同時小房間也要增強低頻吸聲,這兩者分開設計,則結構複雜、代價高,佔用空間多。能同時達到這兩種要求的結構只有一種——彈性減力牆。彈性減力牆對低頻的反射較弱,低頻聲能被橡膠隔離器所吸收,能拓展所用吸聲板的頻率範圍,同時還起到隔聲的作用!但是,標準的減力牆佔用空間還是有些大。
彈性減力牆
實際上它把干牆整個架在了一個彈性結構上,干牆與實牆沒有任何剛性接觸。吸聲和擴散再固定到干牆上。因此,當低頻聲波撞擊減力牆,引起它的振動,在振動的過程中,聲能通過橡膠減振墊轉化為熱能,從而減弱駐波的能量。當然,隔音效果也大幅增強,尤其是低頻。
國外的測試數據,注意圖中左下角低頻隔聲量的改善!
具體到本方案中,問題來了,使用這種結構以後,空間更小了。決定進行變通處理,結合實際,構建簡易的彈性減力牆。從上海建聲搞來了 RX-2 減振墊,這個想法才得以實現,東西雖小,作用可不小。配合專門的鑽頭,打孔安裝一氣呵成。減振墊+3×5cm龍骨+水泥壓力板,總厚度在5cm。簡易減力牆的具體結構見後面的施工篇。這裡干牆材料的選擇,頗費腦筋。一般是用石膏板,但簡易減力牆的隔音肯定要打折扣,為了彌補這個問題,打算使用水泥壓力板。因為它密度大,強度高,本身隔音效果就好,加上減振,性能有保障。
減震墊
前、后、左、右、頂五個面全面做減力牆,地面嘛,在原實木地板上鋪一層地板專用減振墊,四周牆邊向上折起,牆面龍骨底端抵在減振墊上,徹底斷絕與地面的接觸。上面鋪木板。再鋪一層厚的純羊毛地毯。
設計方案(二):揚聲器的選擇和擺位
揚聲器的選擇和整體布局方案緊密相關。119寸16:9畫框幕投影面積W×H:2635×1480mm,外觀尺寸L×A:2815×1660mm,一路減法算下來,最後完成的側牆面幾乎要抵到幕框了,汗……
最後完工時,幕框兩側距側牆僅余各4.5cm,太驚險了。把話扯回來,不用透聲幕,根本就不可能完成目標。同時,要把側牆的吸聲結構厚度控制在15cm以內,必須選超薄的音箱。主人看中了 JAMO D6 THX U2 系統,經過反覆核算尺寸滿足要求。當然,實際設計中還是遇到些麻煩的,這是后話。
JAMO D6 THX U2
注意看它環繞的發聲方向,後來設計時遇到了麻煩
7.1 布局,這是毫無疑問的,但考慮到功放選 YAMAHA V3900,不用前效果聲道,就別玩 DSP 了。於是在前牆裝上兩隻JAMO A500 超薄音箱,哈,9.1的系統即將誕生,但 3900 只有七聲道功放,不能同時輸出前效果和后環繞,只能暫時忍了。
前方吸音牆上打五個箱子,主音箱和前效果音箱全部嵌入吸音牆。要命的是,D6 LCR 是水平啞鈴結構,左、右音箱拉不開距離,會嚴重影響聲像定位,沒辦法,只能盡量將安裝位置往側牆邊上移,只要保證單元不被幕框遮住了就OK。就這一點,也只能忍了。如果是豎著的音箱結構,在主箱布局上會有更大的自由度。
D6 SUR 是偶極音箱,側環繞裝於沙發兩側。后環繞裝后牆,兩箱相距1.2m,因為門的關係,后牆容不下了,只能提高高度,位於門框之上了。
● 投影機設計
翻開 SONY PVL-HW15 的說明書,投120寸,要求投影距離在3.88-5.78m,預感到不妙。緊急啟動大腦,4.79-0.05-0.4-0.05-0.464(機深)=3.89m,天哪,還沒算上幕框的厚度,不能有任何誤差,否則就不能投到滿屏了。於是只能給工人下死命令了,確保房間長度。
SONY PVL-HW15 投影機
吊裝高度么,本着儘可能接近屏幕中心線的原則,考慮到人的身高,定在1.95m,這樣通過鏡頭移位完全可以搞定,因為只有光學校正是無損的。
● 聲學設計
首先,必須隔出合適的高度。通過反覆優化,最後確定頂部減力牆完成面距地面凈高度2.75m,這樣各次駐波的分佈較均勻。閣樓尖角部分於是形成了一個空腔,所以在減力牆上面,鋪一層5cm厚歐文斯科寧吸音棉。
接下來計算吸聲量。前牆做40cm厚吸音牆,填上高密度白色玻璃棉,形成 SupperChunk 低頻陷阱。這樣,也相當於提高了前牆的高度。左右後牆離地60cm高全部利用石膏板做薄板共振吸聲器,內填5cm厚歐文斯科寧吸音棉。剩餘部分,用聚酯吸音棉做15cm空腔吸音結構。將環繞音箱全部嵌入吸音結構中,最外面,封透聲布。
初步設計圖
頂部處理,最讓人糾結。使用普通的擴散處理,會很壓抑,也不美觀,加上頂上還有兩個大的通風消聲箱,整體視覺效果無法保障。同時還必須保證不破壞頂的減力牆結構。於是,考慮讓消聲箱裸在外面,不用封板遮蓋,同時,用上四隻成品擴散器,再製作幾十個立方體均勻地排列在周圍,形成一個大的擴散器。
整體房間的混響時間指標
其中,兩個大的就是消聲箱,開孔的立方體裝筒燈。當然,後來在實際的施工中做了很多的改動,逐步地完善。刷成灰色是為了不影響投影畫面的色純度和飽和度。
設計方案(四):布線、空調和換氣設計
● 布線設計
將主機櫃設計在沙發的右後方。好不容易才搞來廣播標準的主機櫃,半入后牆。優點:HDMI線最短,缺點:操作不方便。
從機櫃到投影使用兩根不同品牌的HDMI線,用秋葉原無氧銅線連接到各音箱,不用接線盒,直接接到音箱接線柱。線夠粗,後來接線時才發現塞都塞不進去,KAO。
低音炮線,使用秋葉原雙芯屏蔽話筒線,屏蔽性能很好。
從 PS3 通過 HDMI 到 V3900,再通過 HDMI 接到投影,不再考慮模擬連接。為了今後的發展需要,預留了2路音箱線到屏幕下方的兩側。
所有強電走線,在減力牆完成,打吸音結構龍骨時排管,根本不必牆上割槽。
● 空調與換氣設計
這兩樣缺一不可。空調選大金的大1.5P變頻空調,噪聲很低,難是難在空調走管的處理上,因為它必須穿過減力牆和外牆,成了漏聲源就不好了。
換氣系統的選擇,經歷許許多的波折,從普通的帶簡單熱交換的換氣機到普通的新風系統,從普通的新風系統到熱交換機,翻了個遍。不是噪音太大,就是隔音困難,不是體積太大就是價格太高。經過層層篩選,最後定在松下的超靜音換氣機。能量損失大些,但噪音非常小,噪音僅28dB,能量損失通過增大空調功率就可以解決。價格非常實惠,安裝方便。按照標準,廣播錄音室的背景噪聲為20-30dB(A)。
施工過程及優化(一):打造彈性減力牆
開工嘍!當然是先堵窗和拆門套了。原門套的安裝不符號隔音的要求。在後牆打好兩個通風孔。不再細述。接下來,按設計要求嚴格施工。為了每一步施工都規範,不允許交叉施工。
● 打造彈性減力牆
整個聽音室的施工就數減力牆要求最高了,真是細節決定成敗。下面是減振墊的細節,所有龍骨都是這樣架空的。
減振墊的細節
打好了前牆的龍骨,開始封水泥板
打好了前牆的龍骨,開始封水泥板。中間黑色部分是堵的窗。白色亮點是空調洞。地面已鋪好地板隔音墊,為了不被踩傷,鋪硬紙板保護。
空調洞進行了特殊處理,要確保不會漏聲
前牆完成後,開始進行頂部施工,由於坡頂,還要封出一部分平頂,施工難度最大。這是已打好的部分龍骨,很壯觀啊。
頂部龍骨全部打好
檢查合格后,開始封壓力板
下方是兩個用於通風系統的洞。整個頂部與牆同樣沒有任何剛性接觸,包括加強承重的吊杆部分。
開始打后牆的減振龍骨
封板
壓力板非常重,固定千萬不能馬虎
最後是左、右側牆的施工。看一下整體效果,形成了一個房中房。壓力板非常重,固定千萬不能馬虎,牢固第一。
施工過程及優化(二):吸引結構施工
先做前吸音牆。打好龍骨。為了音箱入牆,打了三大、二小音箱盒。由於吸音牆龍骨是固定在減力牆上的,所以這裡不能打破減力牆干牆的完整性。
吸音牆龍骨是固定在減力牆上
不能打破減力牆干牆的完整性
另外,空調管已穿好,而之前要先行密封。
空調管已經穿好
開始布線管
這樣穿入音箱盒
轉角,全部用大弧度彎曲
高密度玻璃棉。要求填得密實
完了,開始填白色的高密度玻璃棉。要求填得密實。最後,用三合板封面,表面刷灰色。
施工過程及優化(三):頂擴散的施工
接下來,又轉向頂部。首先製作消聲箱,否則通風系統會成為隔音的短板。這裡受到頂部尺寸的限制,迷宮長度還不夠長,也只能妥協了。
製作消聲箱
填好吸音棉,裝到頂部,盤好鋁箔通風管
封上蓋板,消聲箱就完成了。
穿好頂部的照明線和換氣扇電源線,就開始安裝四個成品擴散器和幾十個小立方體,還有六隻方形頂燈。
這是最終的頂部
進氣口消聲箱
換氣扇和消聲箱
施工過程及優化(四):后牆及地板施工
● 后牆結構施工
后牆是最複雜的了。集中了換氣扇、消聲箱、投影、后環繞箱、主機櫃、吸音結構等,所以整體的規劃就幾易其稿。確定最終方案后,就開始打龍骨了。
龍骨深度在15cm
做好的樣子
● 地板的施工
地面處理較為簡單。在地板隔音墊上鋪一層多層板,比複合地板代價小,腳感好。最後在上面,鋪一層厚羊毛地毯。
施工過程及優化(四):側牆吸音結構
側牆是主要的吸音面。離地60cm以下全部用石膏板封面,內填一層歐文斯科寧玻璃棉,形成薄板共振吸聲器,增加低頻吸聲量。中間部分使用聚酯吸音板吸音,空腔15cm。接受頂部一小部分也是石膏板封面。聚酯吸音板和音箱最後會用透聲布蒙起來。
側牆的龍骨打好了
開始排側牆的線管
裝空調內機的地方,用多層板加強,畢竟石膏板的承重較差
封上聚酯吸音板,中間的狹縫處安裝環繞。可看到頂上的安裝好的擴散體
軟木貼面
石膏板表面的處理也糾結了很久。從刷塗料到貼牆紙,始終無法讓人滿意。最後決定使用軟木貼面,其質感、耐久性等各方面都不錯。
完工的樣子
認真看了 D6 SUR 環繞箱的結構,發現杯具了,側向發聲,這樣包圍感很好,但定位感很差。沒辦法,只能設計導聲板,變側向發聲為側斜向發聲,在包圍感和定位感之間取得平衡。
側牆是有兩隻壁燈。今後,可增加落地燈,由於每面牆都設計了插座,還是很方便的。
設備的安裝
開始安裝主設備啦,由於前方五個音箱是入箱的,所以要選安裝好。D6 LCR 的水平啞鈴布局怎麼看怎麼不舒服,唉。安裝音箱,接好線后,形成固定JK透聲幕的框。在這過程中,對安裝的水平位置和高度進行適當調整。
前方五個音箱是入箱的
然後,安裝環繞音箱。前面提到的導聲板當然也已安裝好了。接着安裝投影機了。HW15重10KG,安裝壁架的過程頗費周折。由於龍骨的位置已被壓力板遮住,螺釘不能準確擰到木龍骨上的話,就無法承受機器的重量,留下隱患。
把投影等設備全部安裝好
下一步,開始安裝好主機櫃。把 PS3 和 V3900功放放入櫃中,這才發現,由於功放腳的尺寸關係,一側在托架上,另一側卻無法放到托架之上,功放就斜了,看來得在托架上架塊板才行,汗!
把投影機、功放、PS3等等的接線全面接好,開始清空場地,安裝幕布了。這個過程要細緻,如綳得不好,就會不平整。如按上個手印就更杯具了。這裡 BS 一下 JK,說明書太簡單,關鍵的要點也沒說明,更可悲的是不知道幕布的正面是哪一面,打了幾個電話才問清。這不是浪費我們的時間么!最後,總算安裝完畢並掛上牆,哈,很平整。
抓緊時間,給設備通電、開機。怎麼?投影機接收不到 HDMI 的信號,換接上另一根 HDMI 線,通了。幸虧布了兩根不同品牌的 HDMI 線啊。
設備的測試(一):頻率響應和房間特性
安裝和連接好了之後,就着手開始進行系統的測試和調試了。為了真實地反映房間的聲學特性,我們首先了清楚音箱系統本身的特性。先進行近場頻率響應測試。
D6 LCR 近場頻響,無網罩
D6 SUB 低音炮近場頻響,打在 THX 檔
可以看到,這音箱的頻率響應是不錯的。主箱高音有點強,不過考慮到網罩或透聲幕會對高音產生衰減,正好抵消了。而低音炮的頻響在標稱頻率範圍內是相當平坦。
下面,就開始房間特性的測試了。為了便於分析,首先測試房間的駐波。把低音炮塞到前牆角,測試話筒置於后牆角,開始測試。
房間的駐波測試
可以看出,駐波的影響很小了。低端拱起是由於炮放牆角,1/4球面輻射使低頻增強了。實際在聽音位,駐波會更小,通過調整低音炮的位置,可以達到很好的低頻響應。
設備的測試(二):聽音位測試
下面,正式在聽音位進行測試和優化。首先進行低頻測試,從而優化低音炮擺位。將低音炮放到1/4寬度和長度的交叉處,這是原設計時定的擺位。用話筒在聽音位進行測試。
呵呵,40Hz 鼓起了10dB雖然在可接受的範圍內,但還是有優化的必要。經分析,這是長度方向的一次駐波。於是,將低音炮放到長度中點上,移動一點,測試一次,反覆多次,找到最佳位置,峰基本平了。當時忙於測試,忘了保存測試文件,無法上圖,有些遺憾。接着,在聽音位測試主音箱的頻響。
D6 LCR 右聲道,無網罩,透過透聲幕
整體頻響相當地好,邊界反射導致的梳狀效應沒有看到。透聲幕對高頻的影響有點大。低頻128Hz有個峰,這是房間寬度的二次駐波,本應通過調整 L、R音箱的離側牆位置來解決,現在由於音箱的特殊結構和幕框的限制,這是不可能了。於是決定將它交由功放來進行校正。
設備的測試(三):混響時間和低頻阻尼
下面,我們來看房間的混響時間。比設計的混響時間略短,已然非常滿意,畢竟設計和施工這中間不確定的因素太多。
混響時間測試
接下來我們看看房間的低頻阻尼特性。光是其它指標好,阻尼不良,同樣音質好不了。這裡就要通過累積頻譜(瀑布)圖來了解。所謂累積頻譜,就是在原有的聲壓頻響圖上增加了一個時間軸(Z軸)。它所反應的是在輸入信號終止后一段時間內房間聲壓的變化即聲波信號衰減過程。
累積頻譜(瀑布)圖,比我自己的聽音室好太多了
一個好的聽音室在瀑布圖上會有兩個表現——首先是應該衰減迅速,也就是Z軸時間軸上的圖像不能延伸太長。圖像延伸過長就說明房間的瞬態不佳,吸音不足或駐波的衰減很慢,其結果就是導致聲音混濁缺乏層次感,低音有隆隆聲;其次,就是從高頻端到低頻端,信號要衰減得乾淨利落,否則這裡多出一塊那裡凹進去一點,就會導致信號的變形。
設備的測試(四):脈衝相應
低頻響應和混響時間的問題解決了,我們就要來研究一下房間的脈衝響應。前者主要影響低頻,後者會影響中、高頻的音質。
脈衝響應的基本知識
當然,還是先要搞清楚脈衝響應的基本知識。聲音從揚聲器到達人耳,有許許多多的途徑,但可分為兩類,一是直達聲,二是通過房間邊界(牆面等)的反射聲。由於反射聲比直達聲多走了距離,於是便產生了時間差(相位差),兩者在人耳處疊加,如果相位相同就增強,如果反相就抵消,於是使頻響曲線產生梳狀,不僅頻響不平坦了,而且左、右聲道頻響嚴重不對稱,音色和定位都將受到嚴重的影響。要達到最高的聲音還原,就必須最大限度減小反射聲的影響,措施無非是吸音和擴散,尤其是在第一反射區。
脈衝響應就是來進行定量考慮聲反射的情況的,通過在房間要播放窄脈衝聲源,再記錄下隨後通過反射傳播到話筒的信號。從波形上可清楚地看出反射聲的強度和數量。
為了更好的理解,我們下面舉個例子說明一下!
未經聲學處理的房間的脈衝響應
這是未經聲學處理的房間的脈衝響應,反射聲強度很大,次數也較多。最終反映到房間頻響上,肯定是鋸齒形的。
經過聲學處理的房間的脈衝響應
這是經過聲學處理的房間的脈衝響應,反射聲幾乎消失了,說明人耳聽到的聲音,是以直達聲為主導。反映到房間頻響上,肯定頻響曲線較平滑。
實測的脈衝響應
好了,我們來看實測的脈衝響應。無明顯的反射聲,小的起伏應該是混響聲。這也從另一方面解釋了前面的頻響測試曲線為什麼那麼平滑。我們說,混響時間指標好,未必有好聲,就是這個道理。做好第一反射區的處理比降低混響時間重要。
設備的調試
聲學測量結束,就需要對器材進行調試了。在聽音位架好功放的配套測試話筒,打開測試菜單。首先要進行電平校正。這個工作幾乎可以完全交給功放來解決,但這裡還對低音炮上的音量高低進行手工調節。因為,如果低音炮上音量太高,功放就要將低頻輸出信號大幅衰減,使信噪比劣化;如果低音炮上音量太低,功放必須大幅提高低頻輸出信號的增益,使波形失真增大,並且有削波的可能;更極端的,可能使所需電平調節超出功放的調節能力。經過多次預測,調整低音炮音量旋鈕,發現打到12點位置,功放調節電平在 -6dB左右,音量大小恰當,同時又易於記憶旋鈕的位置。當然不同的功放和低音炮,音量調節的大小肯定是不一樣的。不建議憑耳朵聽調節低音炮的音量,多數人的低音炮音量過高。
接下來的工作,就全部交給 V3900的自動測試了,包括 YPAO。首先就查出來低音炮反相了,呵,在炮後面調到-180度,OK。電平、距離、接線一路測下來,不必干預,省心啊。經過一陣繁忙的運算,功放顯示出了 YPAO 的結果。
全部交給 V3900的自動測試
與前面的測試結果非常地一致,中、高頻幾乎未做任何校正,但低頻 128Hz做了衰減。這樣,頻響曲線就非常平坦了。
接下來,對投影進行了簡單的調試。由於沒有高清測試碟,只能留到以後慢慢調了。感謝上帝,畫幅調到滿屏,變焦仍留有一些調整餘地。
一切都停當了,馬上進行試聽。老習慣,先聽 CD,因為 CD 很容易聽出系統聲音上的缺陷。CD 也是通過 HDMI 送到功放進行解碼的,我信奉的是 Simple Is Best。沒有用功放的 PURE DIRECT 模式,而是 STRAIGHT 方式,經過 YPAO 校正後,再送到 DAC轉換。
從無伴奏人聲、無伴奏和聲、合唱、鋼琴、吉他到鼓聲,再到加州旅館,一路聽下來,讓人耳一新,信息量非常大。這得益於良好的隔音處理,以前沒聽到的細節都聽到了。我沒有聲壓計,無法進行定量測試,但通過松下換氣扇的聲音可以間接反映。開着門,根本不可能聽到換氣扇的聲音,關上門,清楚得聽到呼呼的換氣聲,由此可判斷房間底噪已小於30dB。
整個系統的聲音非常平均、平坦,沒有刻意去突出什麼,能忠實地反原音源的本來面目上。尤其是空間感上,非常明顯,不同的曲子,呈現出不同的空間特性,唐詩朗誦楓橋夜泊感覺特別明顯,當然這時 DSP 是肯定關閉的。當然,更沒有出現聲音發乾的現象。還發現一個有趣的現象,那些所謂的發燒電子音樂,不堪入耳了,把電子樂的缺點暴露無疑。
聲像的定位,非常穩,沒有聲像飄移現象,可以說觸手可及,但比不上我的同軸箱定位精準。
可以說本系統用來 Hi-Fi,也是完全可以的,除了低頻下潛差點,只有80Hz,綜合性能非常好。今後如加上后級功放,會更上一層樓。
下面就要測試環繞效果了。片源是正版的《阿凡達》,音軌選 DTS-HD MA 5.1。畫面就不說了,聲音密度非常高,打開 DSP,可以用密不透風來形象,尤其是直升機在頭頂盤旋,巨大的氣流聲完全把你包裹起來了,非常有壓迫感。前方音場宏大,有高度感,前效果聲道的作用立顯。遺憾的是,找不到 7.1 聲源,今後再享受吧。
總的來說,本影院的整體設計是相當成功的。將資金的分配重頭放在了聲學處理上,器材本着夠用、適用的原則,畢竟器材的更新換代是非常快的,而一個好的環境,卻是長時間得益的。