家庭影院影音室的波动声学特性与低音炮的PEQ应用

　　声音是一种看不见、摸不着的东西。发烧友都有这样的经验：从商店里选好的发烧器材，搬回家里欣赏的时候，会感觉声音的效果与在商家听音室里面听到的不一样……器材的组合并没有改变，为什么声音（尤其是低频）就随着环境改变了呢?

　　驻波，是由墙壁的反射引起的，当声音通过空气传递到墙壁时，会反射回来。某些频率的声音的反射声的声波正好与源声音是相同的振动方向，那么这个频率的声音就会被加强，于是这个频率的声音就变大了，也有些频率的反射声正好与源声音是相反的振动方向，于是这个频率的声音就减弱了。

　　几乎任何房间都有驻波问题，但程度有轻有重。墙壁相互平行、天花板和地板相互平行、室内没有大型障碍物房间，通常都有严重的驻波。而室内不同的位置，又有不同的驻波，下面来看一张实测图片，在一间很小的空的长方形的房间内，用音箱播放一段扫频信号，分别在沙发位置和室内后部角落里用测量话筒录音，测出的驻波情况。

　　房间大小不同，驻波的情况也不同。理论上，大房间的驻波现象要比小房间平缓，实际中也是如此。下图给出的是两个不同大小的房间的声音反射造成的驻波情况(大致示意图)。上面是大房间所引起的声波干涉，下面是小房间引起的。相对而言大房间的声音干涉要平缓得多。这就是为什么大房间家庭影院的声学状况要比小影音室好的原因之一。

　　国外声学专家建议每一个房间至少要有70立方米才能保证高质量的声音再现，这样的房间的长宽高差不多是4*5.5*3米的样子。

　　直角型房屋的长宽高的比例，也会带来不同的驻波情况。最糟糕的是长宽高都一样或者成整数倍，这样声音在三个方向上的干涉都一样，会引发更剧烈的驻波。

　　最好的情况是长宽高都不一样，让声音在三个方向上的驻波互相抵消。

　　低频的波长很长，而高频的波长短，根据物理知识可以测算出，驻波问题主要发生在低频区。越往高频，驻波越来越轻。

　　通常，我们的工作室的低频区的驻波是非常严重的，严重到完全影响我们对音乐的判断，你觉得某个贝司音太重了，实际上它并不重，是驻波使你误以为这个音很重，你又觉得某个音太轻了，而实际上它并不轻，是因为反射声与直达声相互抵消了，使你误以为它很轻。

　　对于我们多数人来说，解决驻波的方法有三个：

　　1、改变声音反射的方向，可以通过改变房屋室内墙体形状，或增加反射板来实现。

　　2、消除反射声。前面我已经说过，驻波问题主要发生在低频区，只要解决了低频驻波，整个问题基本上就解决了。

　　3、使用均衡器。今天我们就重点说说PEQ均衡器。

　　PEQ(参量均衡器)是一个相当专业的调音装置，为了正确的用好它，我们有必要先学习一些基础声音的知识。

　　扩展阅读：《家庭影院避坑系列专题攻略》。

　　房间的驻波与声共振的原理

　　声音在房间中传导，直接传入我们耳朵的，叫直达声;碰到墙面反弹回来被我们听到的，叫做反射声。如图一所示。直达声和反射声是一对伴侣，除了在大型的专业消声室里面，他们总是会相伴相随。

　　直达声t1与反射声t2传播距离上的差值，我们可以按照波周期等于360度，来画出它们的相位关系，如图二a表示。直达声与反射声的叠加：如果两个波的相位同相，则合成的声波，声压增加，如图二b;如果这两个声波叠加的相位反相，则合成的声压会相互抵消。如图二c。

　　直达声与反射声的形影不离，带来的问题就是房间的波峰波谷。声音在房间的对墙之间弹跳，那些波长正好与墙间距成比例的声音频率，声压就会形成固定的叠加和抵消关系。使得本来是很平直的音箱曲线变成如图三的样子。这种像梳子一样峰谷交错的曲线，声学上叫做房间的梳状滤波特性。

　　矩形房间的X、Y、Z三轴，每对墙的间距 长=LX，宽=LY，高=LZ。我们可以用“Rayleigh”房间模式方程式(图四)，计算出房间的共振频率以及声音的峰谷特性。

　　每一个影音室的长宽高尺寸不一定会是相同的，这种尺寸的差异，也就造成了声音特性的不同。举例说明三种体积相近、长宽高比例不同的房子，它们的驻波和空气共振频率的对比情况，如图五所示。

　　了解声音在房间内的传播特性，更直接可视的方法，是用测试仪器的实测和分析。如图六、图七、图八，是一位日本发烧友听音室的示例。这样的器材摆位和房间结构，对于大多数在自家组建家庭影院的影音爱好者来说也有一定的代表性。

　　低音炮的PEQ

　　前面我们谈到，声音在房间内传播产生的空间驻波和声共振，会因为房间的不同、音箱与皇帝位相对位置关系的不同产生差异性。我们在实际的调校工作时，如果用常见的固定频点式GEQ，经常会因为房间的峰谷频率与器材设定的频率对不上而捉襟见肘。所以，实现均衡器的补偿频率可调，就能让调校工作变得更简单。

　　图九是笔者根据不同房间调校声音特性的需要，设计的一款带PEQ功能的低音炮前级电路。它装备的参数均衡器，“补偿频率”、“增益量”以及“补偿曲线的锐度(Q值)”都是可调的。

　　PEQ的调整和使用

　　PEQ作为一种能够随意改变声音曲线的专业控制设备。因为它的频率、Q值和增益提升量都是可以自由调节的，如果参数的设置不合理，就有可能把声音搞得比不用它的时候更难听。

　　所以，对它的参数设置，需要兼顾房间的实测，特别是耳朵听感的验收。在对它的各个旋钮进行设置和调整时，您一定需要借助声学测试仪器的监测，还要仔细体会声音的变化。

　　房间的共鸣造成轰轰隆隆的低音，这是破坏声音平衡的第一个大敌，用PEQ去修正房间的频响，我更喜欢多做压峰衰减的工作，而不是把主要的精力放在对频率谷点的提升上。

　　总结

　　音响是一个技术与自然的妥协。环境会让声音的品质劣化;同时，用LC、RC、DSP电子技术去做的频响改变，也会影响到决定声音味道的其他要素。这些为了把曲线拉平所进行的工作，虽然让我们的眼睛看起来，频响曲线是修得很直了，但是，有很多的结果是声音也从此失去灵性。

　　对器材的调校、对房间的修正，一直都是值得我们抱着不断尝试的心态，去不断总结和不断积累的技术，并不是看着测试仪的屏幕，机械地去提升和衰减就能完成的。总之，均衡器要慎用。