關于CEDIA/CTA-RP22沉浸式音頻設計推薦規(guī)范的分析，我們已經對RP22推薦規(guī)范關于性能等級、座位布局、揚聲器布局方面的相關要點進行了詳細的介紹。回顧上期的關于RP22方面介紹的主要內容，我們集中談論了RP22推薦規(guī)范當中備受關注的關于揚聲器安裝高度、增寬揚聲器擺位、頂置揚聲器擺位、揚聲器合適安裝數(shù)量、揚聲器指向性、揚聲器入墻或障板安裝等關鍵技術要點。同時，在RP22推薦所涉及的揚聲器性能分析方面，則是重點介紹了目前國際上越來越流行的Spinorama揚聲器軸向測量體系，以及相關的測量數(shù)據(jù)的重要性、如何理解該測量數(shù)據(jù)曲線最終代表的含義。那么在本期，我們則是將重點放在定制安裝人員與用戶都十分關心的低頻與房間優(yōu)化的部分，包括了低頻房間優(yōu)化目標、房間駐波、房間尺寸優(yōu)化、低音炮擺位優(yōu)化、多低音炮使用、低音管理、高級低頻優(yōu)化技巧等，同時也會介紹RP22關于房間隔聲的部分內容，主要包含三大板塊，分別是傳聲等級、隔聲測量以及建筑隔聲等級分類。這些部分均屬于我們打造沉浸式音頻系統(tǒng)之中的技術重點與難點，值得每一位影音行業(yè)工作者、影音愛好者與發(fā)燒友參考與充分學習掌握。
RP22沉浸式音頻設計推薦規(guī)范要點分析3：
低音炮與低頻房間優(yōu)化
● 低頻房間優(yōu)化目標
● 房間駐波
● 房間優(yōu)化方案
● 房間尺寸優(yōu)化
● 擺位優(yōu)化
● 多低音炮使用與擺位
● 其他可選低音炮擺位
● 低音管理
● 高級優(yōu)化
● 房間優(yōu)化流程
● 低頻響應表現(xiàn)
隔聲處理
● 傳聲等級
● 隔聲測量
● 建筑隔聲等級分類
上圖列出了一階、二階與三階軸向房間模式的具體位置
RP22沉浸式音頻設計推薦規(guī)范，
低音炮與低頻房間優(yōu)化
低頻房間優(yōu)化目標
在家庭影院房間中實現(xiàn)準確的低頻聲音再現(xiàn)的主要目標，是令所有座位上的低音聲壓級與頻率響應保持一致，并沒有產生可聞的共振問題。同時這應該在低頻系統(tǒng)工作效率損耗不大的情況下能夠實現(xiàn)，具體來說就是指不要過度使用電子均衡處理。
在這個目標下，房間優(yōu)化特指減少在20-80Hz低頻頻率范圍內，不同座位間所接受到的低音炮輸出頻率響應的變化。需要強調的一點，具體來說如何使頻率響應變得相對平坦，或者獲得額外聲壓級的低頻輸出的提升，并不直接包括在以下的所提及的低頻系統(tǒng)和房間的優(yōu)化之中。不過，這些目標可能會在優(yōu)化過程中實現(xiàn)，或者在系統(tǒng)優(yōu)化后更容易得到實現(xiàn)。
房間駐波
房間模式(駐波)由房間的尺寸和形狀決定。這些共振頻率在房間不同位置，對同一頻率的低音產生巨大的幅度差異，通常高達20dB甚至更高。所有模式均在房間邊界為峰值，零點和峰值會根據(jù)模式順序(一次駐波模式的整數(shù)倍)分布在房間之中。在平行墻面的長方形房間內，房間模式的位置可以根據(jù)兩墻之間的距離和聲速參數(shù)計算得到準確的預測數(shù)值。需要注意的一點，墻體結構、門、窗、聆聽區(qū)域的座位臺階等都會影響房間模式的確切位置和實際的頻率。
鑒于聆聽區(qū)域內各個座位間可能存在巨大的頻率響應差異，因此實現(xiàn)平滑和一致的座位間頻率響應，并進行響應的均衡是必要的。但是，如果沒有優(yōu)化的設計來定義座位布局和低音炮的擺位，進行均衡處理，對所有座位來說可能無法產生正面與一致的效果。
房間優(yōu)化方案
在家庭影院的房間內想要實現(xiàn)最佳的低頻性能，可以結合使用以下兩種方法。
●房間尺寸優(yōu)化——通過調整或預設房間尺寸來減少房間模式的影響。
●擺位優(yōu)化——使用多只低音炮進行特定擺位，并與低音管理相結合，以改善座位間的一致性。
理想情況下，家庭影院系統(tǒng)中的所有方面，包括房間尺寸、座椅位置、低音炮位置，都是由設計師所指定的，以優(yōu)化整個系統(tǒng)的低頻性能。即使其中某些參數(shù)無法改變，但其他參數(shù)仍可被設計師所優(yōu)化。例如，如果房間尺寸是固定的，可以選擇優(yōu)化的低音炮擺位和座位區(qū)域分布。如果房間尺寸和座椅位置都是固定的，仍可能優(yōu)化低音炮的擺位與布局分布。相反，如果房間尺寸和低音炮的位置固定，可以調整座位布局以最大限度減少房間模式的影響，從而改善座位間的一致性。
在選擇優(yōu)化方法時，可以充分考慮表以下列表的幾個因素。以下表格為各種情況的優(yōu)化提供了相應的建議，其中涉及小房間(住宅)內使用多只低音炮和多個座位的情況。
上述表格主要針對不同的房間大小、房間是否矩形來給出相應的座位與低音炮的布局建議
房間尺寸優(yōu)化
為了獲得更好的聲音表現(xiàn)，而進行優(yōu)化房間尺寸的做法，其實很早就已經存在了。房間尺寸比例對房間模式頻率分布的影響已經得到了廣泛的研究。的確，每個房間都會存在房間模式。然而，房間長度、寬度和高度的某些比例可以使駐波模式頻率更加分散分布，在特定頻率和座椅位置布局上可以最小化問題，獲得更好的解決方案。
如果系統(tǒng)設計者能夠自由選擇房間尺寸和尺寸比例，通過選擇合適的房間尺寸來處理駐波模式響應的問題是明智的。雖然目前已經有眾多不同的模型，來尋找理想的房間比例(所謂的“黃金比例”)，但由于不同項目之間存在眾多變量，這些模型通常并不適用。低頻在空間中的實際的房間模式響應會受到多個因素的影響，包括房間體積、低音炮數(shù)量與位置以及影響低頻效果的建筑材料和墻面建造方法等。
盡管沒有完美的比例可以能被普遍參考，作為一般建議，通常來說以長度與寬度比為1.15-1.45:1，往往可以獲得合理的房間模式頻率間隔，隨后可以通過額外的低音優(yōu)化與低音管理技術進一步改善。高度則可以相對自由地選擇，而不會損害音質。寬度與高度的比率應大于1.1:1，同時避免寬度和高度呈整數(shù)倍(例如1:1，2:1等)。
如果不可避免使用非優(yōu)化房間比例，可以通過調整低音炮的數(shù)量、位置以及電聲優(yōu)化的組合部分來緩解許多負面影響。非矩形房間是極難建模的，因此很難提供房間模式預測數(shù)值。
我們可能會假設所有的房間模式對聽眾體驗有著同等感受，但實際上，根據(jù)低音炮和座位的位置，有些模式屬于影響因素，有些則不會。此外，房間尺寸優(yōu)化旨在實現(xiàn)平坦的頻率響應(不使用均衡處理)。因此，當與位置優(yōu)化結合在一起的時候，房間尺寸優(yōu)化的效果會更好。
房間低頻性能的影響主要由以下幾個方面所組成：
●房間體積
●房間比例
●聽眾位置
●低音炮數(shù)量
●低音炮位置
●低頻的吸收
●低音炮的電聲優(yōu)化
擺位優(yōu)化
由于房間模式的存在，除非采用特定多只低音炮的擺位來平滑駐波模式的影響，否則座位間的頻響與聲壓級的差異仍將存在。在充分考慮減少房間模式的影響來設計座椅布局之后，擺位優(yōu)化指的是在矩形房間內，相對于房間比例最優(yōu)化選擇來說，進行低音炮的擺位優(yōu)化。
采用多只低音炮的精心布局方式，可以平滑駐波模式，以及提高均衡處理的有效性，這一點非常正確。僅僅優(yōu)化尺寸是不夠的，低音炮擺位的優(yōu)化也是實現(xiàn)所有座位低頻效果一致性的關鍵因素。
多低音炮的使用與擺位
根據(jù)國際上眾多相關的系統(tǒng)性研究得知，當座位區(qū)域位于房間中部(首選)或房間中后部之間時，采用由兩只或四只低音炮所組成的對稱布局配置是可行的，并且低音炮應該靠近或安裝在墻面上。此外，低音炮安裝在墻面中點的配置往往可以取得更好的效果。通過擺位優(yōu)化，即使是長寬比例呈整數(shù)倍的房間(過去經常被認為是很難獲得好的低頻效果)也可以被成功優(yōu)化。
上圖顯示了在矩形房間中2只或4只低音炮的7種布置方式。這些配置按照對多個座位位置的效果從最佳(a)到良好(g)的順序排列，其中四只低音炮通常優(yōu)于兩個
●配置(a)要求低音炮擺放在遠離墻面的位置，可能在天花上或天花板內。雖然實際操作方面，可能不太實用，但這個選項之所以被包括在內，是因為它可以在房間的大部分區(qū)域提供幾乎完全平坦和一致的低音。
●配置(b)的座位間變化最小，在所有低音炮墻面放置選項中。
●所有其他配置，特別是(c)和(d)，既可以實現(xiàn)良好的低音表現(xiàn)，同時也能獲得較小的座位間差異性。
●配置(e)可以實現(xiàn)略高一些的低頻輸出聲壓級(更高的效率)，通常比其他配置高1-3dB，這是由于房間角落邊界增益的結果。
●配置(f)和(g)需要在每個位置調高低音炮的輸出，大約是單個低音炮輸出的兩倍，才能接近上述所示其他配置的聲壓級輸出水平。然而，在這些位置的墻面中點放置雙重低音炮(兩只相同的低音炮并排)，可以產生與配置(e)相當?shù)穆晧杭壿敵觥?/p>
請記住，這些配置在不同房間實際情況下并不一定能夠保證可以獲得更好的低頻效果，但意義在于這些配置可以帶來更一致的座位間響應表現(xiàn)。在低音炮的選擇上，多低音炮擺位方案通常要求是相同的型號，采用緊貼房間墻面的安裝方式，以相同極性相連接，并設置相同的輸出電平。假設低音炮放置地面上，如果掛墻式的低音炮位于地板以上相同的高度，其效果應該是近似的。
總之，采用對稱的多低音炮布局方式，可以有效改善座位間一致性，但具體情況還需要設計師充分考慮房間和系統(tǒng)眾多實際細節(jié)。謹記這些配置只是推薦的參考，不一定適合每種實際應用場景。
需要注意的一點，上述所提及的多低音炮布局方案當中的矩形房間，是指房間四面墻體結構是相同的情況下。當房間的一面墻為磚墻而其他墻為單層石膏板，那么就可能不會現(xiàn)出對稱矩形房間的特點，可能會表現(xiàn)出與實際物理尺寸稍有差異的矩形房間的特征。這點特別需要注意。
還需要注意的是，對于有階梯式座椅布局的房間，位置優(yōu)化的結果可能會有些難以預測。這類情況暫時還未經過系統(tǒng)研究。
總之，低音炮布局優(yōu)化的建議主要基于四面墻體相似且座椅在同一平面上的前提下。如果情況復雜，具體的效果就需要現(xiàn)場測試驗證，而不能直接引用相關的推薦配置。
其他可選低音炮擺位
低音炮也可以放置在房間外墻以外的其他位置，并且可以不僅限于地面高度。在一個矩形的房間里，如果沒有臺階式座位布局，可以假設將低音炮在垂直方向調整位置，這樣做只會影響高度方向的駐波模式(相對于寬度和長度方向的駐波模式)。如果聽眾的耳朵高度在整個座位區(qū)域是相同的話，這并不會導致座位之間的聲音變化。然而，在真實的非理想房間里，情況可能并非如此。
不幸的是，在其他位置增加低音炮，會極大地增加問題的復雜度。目前還沒有對包括低音炮高度，例如說吊頂安裝安裝位置的系統(tǒng)性說明，但是有些實際安裝的證據(jù)表明這種配置可以是有用的。
低音管理
在前置和環(huán)繞聲道使用全頻段揚聲器的方案，一般不能為多人聆聽提供均勻低音效果的最佳方式，當然單個低音炮方案也不是一種最佳方案。應該將多個揚聲器輸出的低頻信號輸出并通過低音管理系統(tǒng)處理，并且與LFE信號向結合，均等地輸出給按特定模式布局的多只低音炮的時候，具體就是前面的情況，就能帶來出色的低音均勻性。需要注意的一點，如果輸入到不同低音炮的信號并不相同的時候，則是幾乎無法進行優(yōu)化處理。
高級優(yōu)化
除了前面所提到的擺位方案之外，包括雙低音炮陣列(DBAs)和其他主動聲學技術，來處理房間駐波模式的解決方案正在興起，未來可能會被納入到RP22推薦規(guī)范的修訂版本。基于裝后房間的其他更復雜的解決方法也是可行的。這些方案不僅限于上述的矩形房間的優(yōu)化方案，還包括對每只低音炮的輸入音頻信號進行電子修正處理的方案。這種類型的優(yōu)化是迄今為止最強大的，但需要一個已經建好的家庭影院系統(tǒng)房間，以及從每只低音炮到每個座位的實際響應測量。
最后，房間可以使用聲學建模軟件進行建模。這通常需要非常高的預算成本，但不需要建好的家庭影院房間以及實際的測量數(shù)據(jù)。更重要的一點，要準確獲取房間墻面實際的聲學特點參數(shù)可能也會是相當困難的。
房間優(yōu)化流程
●在最一般的情況下，當房間尺寸和座位區(qū)域未知且無法影響時，應該選擇前面所推薦的多低音炮布局。
●選擇低音炮布局、座位區(qū)域和房間尺寸的最佳組合。如果其中一個或兩個參數(shù)是固定的，則為其他選擇最佳方案。
●針對房間模式進行適度阻尼的低頻房間共振處理也是是一種可行的方案。
這可以通過使用某些特定的墻體結構來實現(xiàn)，但只有在不影響隔音要求的情況下才可行。例如，傳聲等級較高的墻體往往比較大且堅硬，因此會吸收較少的房間內部的聲音能量。可以考慮在適當位置使用專門定制的低頻吸音裝置來吸收低頻聲波。
●選擇在聲音調校期間進行進一步優(yōu)化的設計。
通過控制單只低音炮電平和延遲來優(yōu)化房間聲學方面的問題是有不少的幫助的。在使用多只低音炮的情況下，準確地調整低音炮的電平和延遲，可以有效減少可聞的共振聲。我們可以通過免費或商用軟件來進行這方面的優(yōu)化。
●在設計階段使用高分辨率的參數(shù)型EQ均衡器，專門用于調節(jié)主低音炮輸出。
EQ均衡器應能以2Hz或更好的分辨率設置濾波器的中心頻率，并至少可以設置6個獨立可調節(jié)的濾波器。為每只低音炮提供獨立的均衡通道也十分有用。應在所有低音炮同時工作的RSP處進行最終均衡。最終應該使得所有低音炮同時在RSP參考聆聽位置處共同輸出時，得到最終的均衡。
這里的目標是要選擇適合的低音炮擺位，使它們不會處于任何導致座位區(qū)域聲壓級變化的房間駐波模式位置中，同時也要調整座位的擺位，使其不處于任何房間駐波模式的零區(qū)。這種方法的準確性可能會受到簡單駐波模式計算器以及其他房間實際因素的影響，比如非理想墻體結構，或軟質家具對低頻的吸收。如果房間空間非常不規(guī)則，房間優(yōu)化處理將變得更加困難。
低頻響應表現(xiàn)
低頻房間優(yōu)化，包括物理和聲電方面，應該適用于從房間的過渡(Schroeder施羅德)頻率一直到低音炮所能達到的下限(-3 dB)。優(yōu)化的目標是實現(xiàn)又一定頻率下潛、平滑，且在各個座位間一致性良好的低音重現(xiàn)。
上圖為低頻響應的性能等級判斷，包括房間內低頻下潛頻率、房間過度頻率響應、座位間相對參考聆聽位置頻響差異性
RP22沉浸式音頻設計推薦規(guī)范，隔聲處理 傳聲等級
為了實現(xiàn)良好的隔音效果，需要設置一個有效的聲學屏障來阻隔相鄰空間的聲音傳遞。這里涉及到以下兩個目的：
●防止外部噪聲破壞精心設計的低背景噪聲的聆聽空間環(huán)境。
●防止聆聽空間內部系統(tǒng)播放的高聲壓級影響到相鄰空間的用戶。
考慮到電影當中安靜的橋段，比如樹葉簌簌或輕聲低語，聲壓級可低至30dB左右，而安靜社區(qū)內家居典型噪聲水平約為50dB，使用某些家用電器可將其推高至80db或更高。如果家庭影院空間不采取隔音處理，其他房間或外界的噪聲就有可能侵入，破壞沉浸感。
聆聽空間的本底噪聲越低，其聲音的動態(tài)范圍就越大。所需的隔音級數(shù)則取決于聲音質量和相鄰空間噪聲敏感度兩者之間的權衡。在某些情況下，不同國家或地區(qū)的法規(guī)會規(guī)定相鄰物業(yè)噪聲的最大限制值。例如，倫敦街道的地下室改造。
實現(xiàn)參考級別的隔聲處理，需要注意每一個細節(jié)。設計和施工過程中絕不能有任何薄弱環(huán)節(jié)。錄音棚設計師提出一個叫“鑰匙孔效應”的現(xiàn)象。具體來說，即使錄音棚在各個方面都完美無瑕，但在移交使用后不久，居然收到外部噪音擾民的投訴。調查發(fā)現(xiàn)，原因是鎖匠在門上開了一個鑰匙孔。因此，任何小縫隙都會泄漏聲音，這是我們在隔聲處理過程中必須要注意的關鍵點。因此，想要實現(xiàn)高品質的隔音需要對每個構造細節(jié)進行精心設計、施工和驗證，以確保聲學屏障的完整性。
隔聲測量
用于實現(xiàn)隔音的材料和組件通常被稱為“隔聲材料”，但更準確地說應該是“減聲材料”，主要原因在于它們通常減少而不是完全阻斷聲音傳輸。這類材料能夠減少聲音傳輸?shù)臄?shù)量，可以用任意頻率的傳聲損失(TL)來表示，以分貝(dB)為單位。但是，為了量化某一頻段范圍的減聲性能，通常會使用到以下兩種指標。
●傳聲等級(STC)- 美國ASTM E413標準化的評級，STC是一個整數(shù)，用于評定125Hz-4kHz范圍內，1/3倍頻程或全倍頻程的傳聲損失，權重中心頻率為500Hz。
●減聲指數(shù)(SRI)- 全球ISO 10140(原ISO 140)標準化，SRI是一個整數(shù)，來自100Hz至3150Hz范圍內1/3倍頻程的A計權測量值，并進行對數(shù)計算生成一個標注為Rw(R表示減聲量，w表示加權)的數(shù)值值。
因此，這兩個指標綜合了一定頻率范圍的測試，用單一數(shù)字來評定材料的隔聲性能。選擇時應考慮實際的隔聲需求。
上圖顯示了兩個不同測量標準的傳聲等級測量曲線，這是從單個傳聲等級數(shù)值所衍生出來的兩條曲線。曲線起點低且隨頻率上升的原因是，低頻的播放長、能量高，更難屏蔽，而相對較短波長、低功率的高頻聲音則更容易被隔離。實際上，盡管STC和SRI指數(shù)的頻率范圍和加權不同，但對某些產品而言，實際的STC或Rw數(shù)值可能相同，或僅僅相差幾分貝
上圖顯示了使用SRI標準測量兩扇單門的示例，Rw數(shù)值差異很大(35對比41)。高于曲線表示在那些頻率更好的減聲效果，而低于曲線表示相對參考值，減聲效果較差。但是，觀察每個對應的測量圖表可見，這兩個樣本在160Hz以下的范圍內差不多。由此可見，如果僅僅關注低頻部分的隔聲效能，更高的Rw數(shù)值效能并不一定更好。
沉浸式音頻系統(tǒng)往往會輸出大量低頻能量，因此，在低頻部分的TL數(shù)值測量顯得非常重要。因為僅僅是STC或Rw數(shù)值不一定能準確地反映出這一點，在設計整體隔音需求時，可能并非是十分可靠的指標。在選擇相應隔聲產品時，每1/3倍頻或全倍頻的TL測量數(shù)值更有參考價值。
當家庭影院房間竣工后，可以測量整個房間建筑的空氣傳聲隔離性能。這通常以Weighted standardized level difference計權標準化聲壓級差表示，記作DnT,w(D表示差異性)。
應用示例：如果一個房間獲得45dB DnT,w的評級，則代表假設在家庭影院房間中測量得到85dB的音量，在相鄰房間將聽到40dB的聲音干擾。
這些測量通過在源房間發(fā)聲，同時在兩個房間測量聲壓級來獲取。這個過程主要在1/3倍頻程頻段的多點進行多次重復測量。ISO 16283-1標準描述了測量過程，ISO 717-1描述了計算計權標準值的方法。重要的是，DnT,w的值一般比Rw值低4-6dB，這當中的主要原因在于現(xiàn)場測量成品與實驗室條件下測量產品存在固有差異。
建筑隔聲等級
墻面、天花板和地板的隔聲處理施工細節(jié)在RP22附錄中有詳細描述。想要達成理想的效果，需要充分考慮以下五個隔聲要素標準。建材產品的聲學性能通常用STC或SRI數(shù)值來表示，系統(tǒng)設計師可以根據(jù)這些數(shù)值來判斷是否適用于實際的工程項目中。
●標準建筑結構
典型的非聲學評級建筑結構，對于娛樂空間相鄰的噪聲水平要求較低，并不敏感的房間已經足夠，比如儲藏室、走廊、地下室(假設無高噪聲機械)等。
典型STC或Rw數(shù)值為34。
●隔音級別1
推薦用于家庭影院房間相鄰的噪聲水平要求中等或輕度噪聲敏感的房間。具體空間例子，包括廚房、餐廳等。
典型STC或Rw數(shù)值為52。
●隔音級別2
推薦用于家庭影院房間相鄰的噪聲水平要求較高或噪聲敏感房間。具體空間例子，包括客廳、餐廳、臥室等。
典型STC或Rw數(shù)值為60。
●隔音級別3
推薦用于家庭影院房間相鄰的噪聲水平很高或非常噪聲敏感的房間。具體空間例子，包括對噪聲要求很高的臥室與書房。需要注意，如果家庭影院房間臨近工廠、市場等嘈雜區(qū)域，則可能需要采取極端措施。對于面臨道路、機場、鐵路、音樂廳或其他高噪聲源的家庭影院房間隔聲處理需要特別小心。這種情況下推薦尋求技術能力較高的聲學顧問的幫助。
典型STC或Rw數(shù)值為70。
●隔音級別4
推薦用于高造價的家庭影院房間系統(tǒng)。應該采用房中房，浮筑地板結構，具體可以參考RP22附錄。所有房間內部的機電設備必須采取降噪處理，房間中的所有孔洞都必須用聲學密封膠封閉，內外層之間絕不能有任何剛性連接。投影系統(tǒng)應放置于空間外，使用專門設計的投影機投射窗裝置。這種情況下務必尋求技術能力強的聲學顧問的幫助。
典型STC或Rw數(shù)值為80。
