楊 琳

（呼和浩特廣播電視臺(tái)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010030）

1 音質(zhì)設(shè)計(jì)基本理論

錄音棚建這類專業(yè)性很強(qiáng)的建筑對(duì)音質(zhì)的要求很高。錄音棚的設(shè)計(jì)需結(jié)合建筑聲學(xué)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)。建筑聲學(xué)是建筑學(xué)與聲學(xué)緊密結(jié)合的一門學(xué)科。建筑聲學(xué)有很多重要參數(shù)會(huì)影響錄音棚的音質(zhì)。

1.1 共振峰與共振頻率

為了獲得更好的錄音效果，設(shè)計(jì)師應(yīng)重視房間內(nèi)的共振頻率對(duì)聲場(chǎng)的影響。當(dāng)房間內(nèi)的聲源發(fā)生振動(dòng)時(shí)，對(duì)于形狀規(guī)則的房間，低頻的共振頻率分布比較均勻。若房間的長(zhǎng)、寬、高呈現(xiàn)一定比例，容易出現(xiàn)房間的“簡(jiǎn)并”現(xiàn)象，即在房間振動(dòng)中出現(xiàn)相同或小于2 Hz 的共振頻率。個(gè)別頻率由于房間特性會(huì)形成一定的共振峰，這些共振峰容易引起房間的“聲染色”現(xiàn)象。為了克服這一現(xiàn)象，使房間內(nèi)的振動(dòng)頻率均勻分布，就需選擇比例合適的房間建設(shè)錄音棚。在大型錄音棚中，聲音低頻共振頻率較多，這樣容易得到較為均勻的頻率分布，且不容易出現(xiàn)房間共振的現(xiàn)象。

1.2 混響時(shí)間和頻率特性分布

混響時(shí)間是錄音棚建設(shè)的重要指標(biāo)，以自然混響為主的音樂錄音棚對(duì)于混響時(shí)間及頻率特性的要求更為嚴(yán)格。對(duì)于依靠強(qiáng)吸聲的多聲道錄音棚和語音錄音室來說，不僅要控制混響時(shí)間，頻率特性曲線也是考量錄音棚音質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)。因此，需要參照錄音棚使用的功能差異，選擇適合錄音棚的混響時(shí)間和混響頻率特性曲線。

“混響時(shí)間”是表征室內(nèi)聲場(chǎng)聲學(xué)特性的一個(gè)重要量值。混響時(shí)間的定義為：當(dāng)聲源發(fā)聲，室內(nèi)聲場(chǎng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，令聲源停止發(fā)聲，從聲源停止發(fā)聲的那一刻起，平均聲能表現(xiàn)密度衰減到穩(wěn)態(tài)值的百分之一所經(jīng)歷的時(shí)間，也就是聲壓級(jí)衰減60 所經(jīng)歷的時(shí)間，此時(shí)間稱為混響時(shí)間，用T60[1]表示。不同用途、不同功能的房間對(duì)混響時(shí)間的要求存在一定的差異，有的需要較短的混響時(shí)間，使聲音聽起來清晰明亮，有的則需要較長(zhǎng)的混響時(shí)間以使聲音聽起來溫暖有力。

頻率特性是房間聲場(chǎng)的另一個(gè)重要參數(shù)。當(dāng)聲源在房間內(nèi)被頻率特性所調(diào)制時(shí)，頻率曲線起伏過大，會(huì)使聲源本身音質(zhì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。單個(gè)房間對(duì)不同頻率的吸聲會(huì)有不同頻率的混響時(shí)間，稱為混響時(shí)間頻率特性。

2 內(nèi)蒙古大學(xué)錄播室聲學(xué)設(shè)計(jì)

內(nèi)蒙古大學(xué)創(chuàng)業(yè)學(xué)院錄播實(shí)驗(yàn)室是用于相關(guān)專業(yè)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)操作的實(shí)驗(yàn)室，其主要功能是語音的錄音。

2.1 房間尺寸和體型分析

實(shí)驗(yàn)室總面積為132 m2，根據(jù)要求，將房間分為4 個(gè)小型語音錄音室和1 個(gè)監(jiān)聽室（包含教學(xué)功能）。房間高3 m，教學(xué)演示室長(zhǎng)9.7 m 左右，寬11.9 m 左右。小型語音錄音室長(zhǎng)1.8 m 左右，寬2.4 m 左右。大致建筑形狀如圖1 所示。

圖1 房間建筑平面圖

2.1.1 錄播室的房間尺寸與體型分析

在錄音棚的聲學(xué)設(shè)計(jì)中，為使音質(zhì)效果更好，需要找出合適的混響時(shí)間和頻率特性曲線。為防止“聲染色”現(xiàn)象，現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)選擇不規(guī)則體型的房間是一個(gè)簡(jiǎn)單有效的方法。

矩形錄音棚的推薦比例中的小錄播室的高寬長(zhǎng)比例規(guī)定為1 ∶1.25 ∶1.6。而所設(shè)計(jì)的小錄播室的尺寸比例為3 m ∶1.8 m ∶2.4 m，不符合上述推薦比例，因此在實(shí)際建造中需要修改長(zhǎng)寬高。房間在添加隔聲材料的同時(shí)要修改房間的形狀，因此在房間做吊頂吸聲處理，使房間的高度降為2 m?？紤]到房間的容積已經(jīng)較小，為盡可能地保證房間的面積，把房間由原來的正方形改為六邊形。具體形狀如圖2 所示。

圖2 錄播室平面圖

2.1.2 監(jiān)聽室房間尺寸與體型分析

監(jiān)聽室的主要功能是教學(xué)，主要用于語音室錄音資料的記錄和學(xué)生觀摩教學(xué)。后期還要建造音樂錄音棚，與監(jiān)聽室配合使用，監(jiān)聽室還要擔(dān)負(fù)立體聲混音的功能。房間的尺寸采用六邊形。為了減少聲染色，房間四周都采用折疊形狀，并且房頂采用波浪式吊頂。

2.2 背景噪聲及隔聲

整個(gè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)在主教學(xué)樓的三樓，很多實(shí)驗(yàn)室也在這座樓里，必然會(huì)有噪聲干擾，因此隔聲處理是很重要的一步。

錄播室在錄制節(jié)目時(shí)，允許的噪聲值較低。語言允許噪聲為NR-15。小型語言錄音室通常不可能獨(dú)立建造，因此，要達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)，需要做“房中房”的隔聲隔振結(jié)構(gòu)。但這種“房中房”結(jié)構(gòu)施工難度大，造價(jià)高，除專業(yè)的語言錄音室可以做到外，大多數(shù)單位建造的語言錄音室往往由于經(jīng)費(fèi)問題而無法實(shí)現(xiàn)。對(duì)于這種量大面廣的非專業(yè)語言錄音室，錄音質(zhì)量要求相對(duì)低一些[2]，允許的噪聲值標(biāo)準(zhǔn)也可以適當(dāng)放寬些。根據(jù)《廣播電視中心技術(shù)用房容許噪聲標(biāo)準(zhǔn)》GYJ 42—89，可以定為NR-20～NR-25。

墻內(nèi)主要采用紙面石膏板、混凝土，這些板材的面密度較小，按照質(zhì)量定律：如果把墻看成是無勁度、無阻尼的柔軟質(zhì)量，且忽略墻的邊界條件，則在聲波垂直入射時(shí)，可從理論上得到墻的隔聲量R0的計(jì)算公式：

式中：m為墻單位面積的質(zhì)量，或稱為面密度，單位為kg·m-2，ρ0為空氣密度，單位為kg·m-3，c為空氣中的聲速，一般取344 m·s-1，f為入射聲波的頻率，單位為Hz。

如果聲波并非垂直入射，而是無規(guī)則入射時(shí)，則墻的隔聲量為：

式（2）表明，墻的單位面積質(zhì)量越大，則隔聲效果越好。單位面積質(zhì)量每增加一倍，隔聲量就增加6 。從式（2）還可以看出，入射波的頻率每增加一倍，隔聲量也增加6 。因此板材的隔聲性能很差，很難滿足隔聲的要求。因此，為提高隔聲效果還需采取一定的施工工藝，具體措施如下。

將多層石膏用多氣孔磚隔開，中間加入空氣層，形成復(fù)合墻，這樣可使隔聲量比相同質(zhì)量的單層隔聲墻獲得明顯提升，與單層厚板相比，也可避免板材的吻合臨界頻率出現(xiàn)在主要聲頻范圍內(nèi)（100～2 500 Hz）。另外，多層板錯(cuò)縫疊置，可以避免縫隙處理不好而引起的漏聲，還可以因?yàn)榀B合層之間的摩擦使隔聲能力有所提高。因此實(shí)際的隔聲材料為一層4 cm 厚的巖棉，一層2.5 cm 厚的大芯板中間有3 cm×4 cm 的龍骨，并且大芯板有間隔5 cm 的直徑為2.5 cm 的孔，共5 層大芯板3 層巖棉疊合構(gòu)成，大芯板的穿孔不能對(duì)齊。在所有的墻面上貼合巖棉與大芯板疊合構(gòu)成的隔聲材料，以降低外界噪聲。

2.3 混響時(shí)間

語音錄音室均采用短混響，根據(jù)容積大小和使用功能，混響時(shí)間通常選擇0.2～0.5 s[3]，混響時(shí)間頻率特性宜為平直或在100 Hz 略為下降。對(duì)于20 m2以下面積較小的語言錄音室，混響時(shí)間通常采取上述范圍的較短值。由于語言錄音室容積較小，為防止聲染色，墻面、頂面都做強(qiáng)吸聲結(jié)構(gòu)處理，這樣就大大縮短了房間的混響時(shí)間。而監(jiān)聽控制室的中頻混響時(shí)間在0.4～0.6 s。

2.4 用EASE 軟件模擬聲學(xué)環(huán)境

2.4.1 使用EASE 軟件建立語音室聲學(xué)模型

語音錄音室分為4 個(gè)等大的房間，每個(gè)房間的聲學(xué)環(huán)境相同，所以只需要建立一個(gè)模型即可。利用EASE 軟件添加合適的吸聲材料[4]，既要考慮到材料的吸聲特性又要考慮經(jīng)濟(jì)的因素。反復(fù)嘗試了幾種吸聲材料后，選擇石棉作為墻面的吸聲材料。地面選擇商用地毯，既經(jīng)濟(jì)又具有較好的吸聲特性。吊頂?shù)牟牧线x用與墻面一樣，但是采用半圓柱形，可以增加聲音的擴(kuò)散，以防止聲染色。添加所需的吸聲材料后，可以得出語音室的混響時(shí)間，如圖3所示。由EASE 軟件的混響時(shí)間圖可得到添加吸聲材料后房間的混響時(shí)間大約在0.2 s 左右，基本符合0.2～0.5 s 的要求。

圖3 小房間混響時(shí)間曲線

2.4.2 使用EASE 軟件建立監(jiān)聽室聲學(xué)模型

監(jiān)聽室的作用主要是教學(xué)，由于后期還要再添加音樂錄音棚，因此監(jiān)聽室還要有混音棚的功能。房間的墻面采用穿孔板外加石棉，并且墻面采用折疊設(shè)計(jì)，隔聲材料為一層4 cm厚的巖棉、一層2.5 cm的大芯板中間有3 cm×4 cm 的龍骨，并且大芯板有間隔5 cm 的直徑為2.5 cm 的孔，共5 層大芯板3層巖棉疊合構(gòu)成，大芯板的穿孔不能對(duì)齊。墻面上貼合巖棉與大芯板疊合結(jié)構(gòu)，而折疊設(shè)計(jì)的墻面可以更好地增加聲音的擴(kuò)散。由EASE 軟件模擬得到的混響時(shí)間如圖4 所示。

圖4 監(jiān)聽室混響時(shí)間曲線

由混響時(shí)間圖可知，房間的混響時(shí)間在0.25～0.51 s，而監(jiān)聽室的標(biāo)準(zhǔn)要求為0.4～0.6 s，因此基本符合監(jiān)聽室混響時(shí)間的要求。

2.5 實(shí)際測(cè)量

測(cè)量?jī)x器采用百靈達(dá)頻譜分析儀[5]和Phonic聲級(jí)計(jì)（可測(cè)量混響時(shí)間）。測(cè)量之前先進(jìn)行校準(zhǔn)，測(cè)量時(shí)采用A 計(jì)權(quán)，聲級(jí)計(jì)測(cè)量的中心頻率為500 Hz。

測(cè)量時(shí)間為上午10 ∶00～11 ∶30，分別選則房間軸對(duì)稱的兩個(gè)語音室A、B 室和監(jiān)聽室進(jìn)行測(cè)量，選擇被測(cè)房間的4 個(gè)不同位置的測(cè)試點(diǎn)，所有測(cè)試點(diǎn)離墻面1.15 m，離地面1.15 m。聲級(jí)計(jì)位于語音錄制點(diǎn)。測(cè)量結(jié)果如表1 所示。

表1 測(cè)量結(jié)果

從實(shí)際測(cè)量結(jié)果可看出，語音錄音室的混響時(shí)間是0.26 s，監(jiān)聽教學(xué)室的混響時(shí)間是0.46 s，基本符合要求。

本地噪聲測(cè)量的時(shí)間為上午9∶00～10∶00。監(jiān)聽室的測(cè)量選擇房間不同位置的7 個(gè)點(diǎn)，有3 個(gè)點(diǎn)位于主軸位置，1 個(gè)點(diǎn)位于監(jiān)聽位置，3 個(gè)點(diǎn)位于學(xué)生位置。分別測(cè)量7 個(gè)位置的本底噪聲。測(cè)量時(shí)，要求關(guān)閉所有其他儀器，空?qǐng)鰷y(cè)量。測(cè)量語音室時(shí)，由于語音室體積較小，所以只選擇1 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。采用A 計(jì)權(quán)測(cè)量結(jié)果，儀器本身衰減50，測(cè)量結(jié)果如表2、表3 所示。

表2 監(jiān)聽室不同頻率下的本底噪聲（單位：dB）

表3 語音室不同頻率下的本地噪聲（單位：dB）

通過對(duì)比NR20～NR25 之間的數(shù)值可以得出，房間在31.5～500 Hz 之間的本底噪聲基本滿足要求，但是在1～8 kHz 的噪聲超出規(guī)定曲線較高，可見房間對(duì)中高頻沒有達(dá)到很好的隔聲效果。

3 結(jié)語

錄音棚建筑的聲學(xué)設(shè)計(jì)與許多學(xué)科如建筑學(xué)、環(huán)境學(xué)、語言學(xué)、音樂學(xué)等都有交叉互用。同時(shí)，錄音棚又是一種技術(shù)專業(yè)性很強(qiáng)的功能性房間，其音質(zhì)設(shè)計(jì)比其他廳堂更為嚴(yán)謹(jǐn)。由于軟件技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在的建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)可以先借助軟件來模擬所需的參數(shù)要求，這樣可以大大減少工作量。新型的聲學(xué)材料、新型的特殊設(shè)計(jì)的聲學(xué)模塊和控制噪聲的工藝，將使設(shè)計(jì)日趨完善，使設(shè)計(jì)師能夠設(shè)計(jì)創(chuàng)造出更多風(fēng)格獨(dú)特、音質(zhì)優(yōu)美的錄音棚。