因地制宜,把握取舍之道

2023-09-14 07:13编辑部
家庭影院技术 2023年9期
关键词:环绕声声道家庭影院

文_编辑部

关于家庭影院环绕声音响构建的新手入门

上一期我们介绍了环绕声发展,本期我们再来谈环绕声在家庭环境当中的实际应用。当今的绕声技术在家用领域里面最常见就是家庭影院音响产品。作为大众消费者,家庭影院能够让我们在家中享受电影,同时也能享受到音响工程师精心设计和制作的音响效果,让我们能融入到电影的情节里面。

关于家庭影院环绕声音响构建的问题,家庭影院环绕声音响最基本的部件是家庭影院放大器,以及若干只扬声器,包括前置左、中、右声道扬声器,环绕声扬声器、低音扬声器。如果需要构建三维沉浸式音效家庭影院,还需要加上天空声道扬声器。不论系统组建,安装和调试都比两声道音响系统要复杂都多。因此,一些专业机构,厂家都会给出配置方案、建议或标准让消费者们参考。

但对于大众消费者来说是挺头痛的事情。消费者在面对众多的产品时,不知道该怎么选择产品而感到头痛;不知道该怎么配置感到头痛。在产品买回来之后,为该怎么安装感到头痛,该怎么调试感到头痛,该怎么使用产品而感到头痛……因为每个家庭的情况都不一样,各自遇到的问题都不一样。那到底该怎么办呢?是否需要一些指引呢?于是,我们就围绕着消费者的这些疑问给大家展开话题,让大家在构建家庭影院音响提供一份新手入门的参考内容。

本次专题主要内容包括:

第一:追求简单实用,一个Soundbar即可

第二:家庭影院环绕声的基本配置

第三:环绕声音响系统在家庭影院中的实际应用

第四:前置主声道、中置声道、环绕声道、天空声道扬声器的安装和摆放建议

第五:归纳与小结

追求简单实用,一个Soundbar即可

每个普通的消费者在选购家庭影院音响的时候,当看到市面上琳琅满目的产品,还听了销售人员的热情又仔细的介绍之后,你会发现要组建家庭影院环绕声音响,需要买1台家庭影院功放,还要买多只音箱,还需要布线、安装,是不是会有这样一个想法:我不是发烧友,不需要怎么高级的音响,有没有简洁实用的产品?如果真有这样的想法,那就选择一款Soundbar,又叫“回音壁”,甚至还有的品牌称为“投音机”。到底是怎么一回事呢?

Soundbar原本就是为了搭配平板电视,代替平板电视机自带的扬声器。它通常是1个条状音响(外观长条形状),还有一种是1个条状音响,外加1只低音音箱组成,目的是加强低音效果,让用户在看电影的时候得到更震撼的效果。通常这些低音音箱都采用无线传输,摆放灵活。Soundbar都内置了放大器和数字音频处理器,用户只需要接上一根HDMI线,再给接上电源就能看电影和听歌。

环绕声支持能力和重现方式

如果你确定要买这样的产品,首选肯定是支持Dolby Atmos,或DTS:X三维沉浸音效解码功能的产品。它们条形音响里面已经装载了前置主声道、环绕声道和天空声道扬声器。其中,前置声道扬声器安装在正面,环绕声道和天空声道扬声器分别安装在左右两侧和顶部,通过营造反射声制造环绕声效果,让你感受到宽广的声场效果。

至于“投音机”由日本Yamaha(雅马哈)公司开发和命名,技术灵感来自有源相控阵雷。“投音机”利用相控阵技术通过一系列的小的扬声器单元阵列之间通过不同的时隙来将声音做一个波束成形,再经过精密的DSP处理器算法让人在一个环境内听到三维立体声。但与有源相控阵雷达不同之处在于,投音机起到相位赋形的是声波而不是电磁波。

Soundbar在设计上还有一种叫“随需环绕(Surround on demand)”,这是PHILIPS公司的设计。应用该技术的Soundbar,它的两个环绕声道扬声器能从条状音响分离出来,形成两只独立的环绕声道扬声器,而且它们与主声道条状音响之间是无线传输声音。这种设计有好处,也有不足,因为环绕声道扬声器是内置电池供电,没电了就需要接到条状音响中充电。

Philips Soundbar上应用的随需环绕设计,可以用条形音箱上面分离出两个独立的环绕声道扬声器

5.1声道,玩家庭影院的最基本配置

在刚才介绍Soundbar的内容中就已经提及到“前置主声道”、“环绕声道”、“天空声道”等名词,它们都是环绕声音响系统里面的术语。环绕声音响系统的目的是为了模拟人类在大自然里听到的各种声音效果,正是因为不用声道的扬声器摆放在房间的不同位置,让我们感到清晰的声像定位,感受到声像移动的效果,感受到包围感强烈的声音。

如果你真的希望要组建一个家庭影院环绕声音响,那么5.1声道是最基本的配置。5.1声道包含前置左声道(FL)、前置中置声道(FC)、前置右声道(FR)、左环绕声道(LS)、右环绕声道(RS)和低音效果声道(LFE),共6个扬声器,然后还需要一台带环绕声解码功能的家庭影院放大器。

到底5.1声道里面是怎么摆放的呢?在这方面可以参考ITU-R(国际电信联盟无线电通信部门)对5.1声道的建议。ITU-R的做法就是以一个圆形为基准,圆心为参考聆听位置,以前置中置声道扬声器为0度,左右偏移30度,分别是前置左声道和前置右声道的位置。同样以前置中置声道音箱为0度,左右偏移100~120度,分别就是左环绕声道和右环绕声道的位置。至于低音扬声器由于重播20Hz~120Hz(或20Hz~80Hz)的声音信息,由于低频方向性弱,理论上可以随便摆放。

至于摆放高度方面,前置左、中、右声道为1.2米。也就是说,前置三声道是保持一个水平线上,而两个环绕声道的摆放高度需要大于或等于1.2米,当大于1.2米时需要往下做15度的倾角。这种摆放方式应用在现场录音,制作室后期混音和传输。因此,如果你希望听到正确的5.1声道环绕声效果,那么可以参考ITU-R的推荐规范(右图)。

ITU-R(国际电信联盟无线电通信部门)对5.1声道的五只扬声器的推荐设定

7.1声道

如果条件再允许的情况下,用户会考虑使用7.1声道。7.1声道是在5.1声道基础上增加2只后方环绕声道扬声器,分别是左后方环绕声道扬声器(SBL)和右后方环绕声道扬声器(SBR)。杜比实验室也给出了7.1声道配置的建议。同样以圆形为基准,以中置扬声器往左右偏移135~150度就是2只后方环绕声道扬声器的位置。至于左/右环绕声道扬声器为90~110度,和ITU-R给出的建议比较接近。

不过,当前最热门的是三维沉浸式音效,以杜比全景声的应用最为广泛。三维沉浸式音效增加了天空声道扬声器,可以重现一些原本来自头顶上方的声音元素。比如,打雷,鸟鸣、飞机等,以及能结合水平方向的扬声器实现对声音高度感的描述。对于天空声道扬声器的安装位置,杜比实验室也给出建议。

杜比全景声

杜比全景声采取5.1.4、7.1.2等进行标注,第二个小数点后的数字表示天空声道的数量。

当使用2只天空声道扬声器时,以前置扬声器为基准,顺时针方向偏移65度~100度范围是天空声道扬声器位置

当使用2只天空声道扬声器时,顺时针方向偏移30度~55度和125度~150度范围分别是前方天空声道扬声器和后方天空声道扬声器位置。如果使用6只天空声道扬声器,那么顺时针方向偏移30度~55度、70~110度、125度~150度范围分别就是前方天空声道扬声器、中央天空声道扬声器和后方天空声道扬声器的位置。至于两只扬声器之间的宽度以前置左、右声道扬声器的宽度一致。

DTS:X

除了杜比全景声,还有DTS:X也是目前在环绕声制作上采用的三维沉浸式音效。DTS公司给出的建议和杜比实验室可谓大同小异,连标注方式也一样的。基本上两者可以完全套用。因此,当你组建了杜比全景声环绕声系统后,同样能兼容DTS:X音效重播。

环绕声音响系统在家庭影院中的实际应用

不管是ITU-R、杜比实验室、还是DTS的建议也好,杜比实验室的建议也好,是一个比较理想的状态,它往往只能在专业后期混音室里面实现,或者有独立视听环境的私人订制影院里面。然而在一般的家庭环境当中会受到各种因素阻碍,不能完全依据的建议来实现。

前置主声道扬声器

在家庭环境里面,前置左、中、右声道扬声器,因为电视机的关系让中置声道扬声器不能与左、右声道扬声器保持在同一水平线上,甚至三只扬声器都不是完全相同的。最常见的家庭影院套装音箱,它们都是针对客厅环境设计。所以中置扬声器在设计上都是横向摆放,方便摆放在电视机柜上面,甚至有些用户还直接把中置扬声器摆放更低的,贴近地面的空间里。这就会造成声音对白的定位不在屏幕上,以及声像的连贯性出问题。

既然不能按照建议来实现,那只能在原有基础上尽可能的优化。HAA家庭影院顾问认证课程里面就有这样的建议:中置声道扬声器与左,右声道扬声器之间的夹角在10度以内(以左右声道扬声器之间形成的水平线为0度)。同时也要调整每只扬声器的辐射方向指向聆听位置。另外,也有用户在家庭影院放大器里面设置,前置声道取消中置声道扬声器,只保留左,右声道扬声器,此时中置声道的信息就会混入左、右声道扬声器里面播放,从而形成一个幻象中置声道。

对于有独立房间的用户会使用透声投影幕,前置左、中、右声道扬声器就可以保证在同一水平线上,而且都可以用同一个型号的扬声器,人声对白的定位和前方的声像移动感就能得到保证。但是使用透声幕,不同幕料对高频的衰减程度不一,所以要注意幕料的选择,以及使用均衡器对高频做适当的补偿。

HAA家庭影院顾问认证课程里面关于中置扬声器摆放的建议

最理想的方式肯定是使用透声投影幕,把前置左、中、右声道扬声器都隐藏在投影幕后方

环绕声道扬声器

环绕声道扬声器负责的声音信息量相对于前置三声道扬声器以及超低音音箱是相对少的,通常会使用书架式扬声器作为环绕声道扬声器。环绕声道扬声器在安装时,它的安装高度需要高于前置三声道扬声器,正如ITU-R的建议,要大于或等于1.2米,并需要对扬声器的辐射角度做调整,并指向聆听区域。更好地保证多人同时收听声音。

现在市面上也有一部分书架扬声器在本身的设计上就考虑到用户作为环绕声道扬声器使用,在扬声器的背面版上会预留支架安装孔或挂墙钩,甚至还有专用的环绕声扬声器。带支架安装孔的扬声器,需要配合壁挂安装支架,或座地支架使用。从视觉效果角度看,个人认为壁挂安装支架要比座地支架要好些,但必须精确控制好安装高度。但从灵活性角度看,座地支架要比壁挂式安装支架好,可以随意调整高度,左右旋转,甚至扬声器下倾斜和上仰。至于挂墙式扬声器,它主打便利性,需要用户安装时精确的控制好安装高度,但要调整扬声器的辐射角度就不太现实了。

至于专用的环绕声扬声器,THX就推荐使用偶极式环绕声扬声器。这种扬声器有两组驱动单元,分别面向两个不同的方向传送声音,但两组驱动单元的相位是相反的。这种环绕声扬声器在听感上有很好的空间感,能够达到“感觉不到扬声器的存在”的效果,但存在这争议。而著名的M&K Sound在偶极环绕声扬声器基础上变一下,在两组驱动单元中间的区域(又称“死区”)增加一组驱动单元,变成三极环绕声扬声器,以加强声像定位的清晰度。但现在却很少使用这两类扬声器。还有一种环绕声扬声器,它的前面板本身就设计成一个倾角,所以在安装时需要较高的安装高度。同时,这种扬声器的背部也会预留支架安装孔或者挂墙钩。

使用可调整角度的壁挂支架安装环绕声道扬声器

Perlisten Audio A2s就是一款有下倾角度的设计的环绕声扬声器

偶极式环绕声道扬声器,这种扬声器能营造出宽广的环绕声效果

天空声道扬声器

如果需要搭建三维沉浸式音效环绕声音响,那必须使用天空声道扬声器,天空声道扬声器安装在天花板上面,同时扬声器的辐射方向也要调整,需要面向聆听区域,所以必须要求扬声器的背部具备安装支架孔,以及一个可调整角度壁挂支架。另外,也有用户使用吸顶式扬声器作为天空声道扬声器,但要注意的是,吸顶式扬声器的性能是否达到要求,另外尽可能的选择可调整角度的产品,因为它们就是为天空声道而优化的。

但事实上,不是每一个家庭都允许用户能够把扬声器安装在天花板上。所以杜比实验室又提出了另一个妥协的方案。那就是Dolby Atmos-Enable Speakers。它的原理就是通过反射声来营造出头顶上方的声音空间感。Dolby Atmos-Enable Speakers有两种形式的产品出现。一种是独立的扬声器个体,另一种是集成在主声道扬声器里面。由于Dolby Atmos-Enable Speakers需要营造反射声,如果天花板不能做吸声处理,否则使用这种扬声器就没什么意义了。

使用带角度调整的吸顶式扬声器作为天空声道扬声器

左上角图:独立的Dolby Atmos-Enable Speakers扬声器个体

左下角图:自带Dolby Atmos-Enable Speakers扬声器的主声道扬声器

右图:杜比实验室推荐的,采用Dolby Atmos-Enable Speakers扬声器的5.1.4全景声配置方式

超低音音箱,总是一寸大一寸强

超低音音箱,它在家庭影院环绕声系统里面负责播放LFE声道(低音效果声道,0.1),以及家庭影院放大器内置的低频管理器所设定的低频信息。毕竟大多数的主声道扬声器,中置扬声器以及环绕声道扬声器都不可能发出频率很低的低频,需要超低音音箱的辅助下播放。

大多数的超低音音箱都是有源一体化设计的,甚至有些高端的低音音箱还内置DSP处理器。DSP处理器通常能提供分频点设定、分频斜率、延时、相位、多段均衡可调,能够根据使用环境来修正一些声学上的问题。超低音音箱的低音驱动器口径通常都比较大,常见的规格有8英寸、10英寸、12英寸、15英寸、18英寸。作为消费者,在选购低音音箱的时候,同一品牌同一个系列的产品,必须能在自己能力范围内买口径最大的型号,因为低音驱动器是“一寸大一寸强”。

其实在关于超低音音箱的内容上,我们多次提及到“一寸大一寸强”,低音驱动器的口径越大,重放出来的低音在听感上会更从容自然,细节更清晰。那是因为低音驱动器的口径越大,有效驱动空气的面积越大,要输出同等声压级的情况下,大口径低音驱动器所需冲程要比小口径低音驱动器要小,所以失真更低,瞬态响应速度更快。

低频受房间影响大,好的低音效果难度大

低频效果除了硬件设备的性能,它受房间驻波特性的影响巨大,会造成低频频率轻重不一。所以要得到好的低音效果需要注意以下几方面。第一:需要2只,或4只低音音箱;第二:通过改变低音音箱的摆位来改善低频驻波。第三:声学处理手段;第四:信号处理方式辅助修正。例如,Dirac Live Bass Control功能就是针对低音音箱进行优化的,它一方面可以让其他声道的扬声器与低音音箱之间更好的融合,以及针对多只低音音箱做声音修正(包括频响、瞬态响应),从而改善低音重播效果。而且对于房间来说,一个独立的,形状规则,门窗尽可能少,墙体结实的房间是非常重要的,而一般的客厅环境,不规则的,没有经过声学处理的情况下,那只能作出妥协。

归纳与总结

1.为什么要让扬声器的声音辐射方向面向聆听位置(聆听者)?

在文章内容当中,我们多次提及扬声器(前置主声道、中置声道、环绕声道和天空声道)的声音辐射方向面向聆听位置(聆听着)。这是因为声波的指向性与频率有关,声音频率越高,指向性越窄,将扬声器的辐射角度面向聆听位置(聆听者),这样可以让聆听着听到更多的高频信息。也有一些扬声器生产厂家为高音驱动器设计一个专用的波导器,从而改善高频的指向性。相比之下,超低音音箱重放频率低,因此低频的指向性宽,也可以说是方向性弱。因此在摆位上可以自由灵活些。

2.自动声场修正靠谱不?

家庭影院放大器里面都有自动声场修正,到底这种技术靠谱不?有作用不?作用肯定是有的,不然要它来干嘛呢,但本身也有局限性。对于房间声学,前提以声学装修为主,电子修正方式为辅助优化,两者结合才能实现好的性能。所谓局限性,比如说,房间的低频驻波问题会造成低频频响的大幅度变化,出现“峰”和“谷”。对于“峰”还能压下来,但要“谷”给填平就不是那么好操作,因为“填谷”是需要低音扬声器在相应的频率(或频段范围)发出更大的声压,如果“谷”太深,那是无法通过这种方式来填的。

3.Dolby Atmo、DTS:X扬声器布局还有推荐不?

有的!因为版面有限,所以不一一列举。其实在杜比实验室、DTS网站里有提供扬声器布局推荐,尤其是杜比实验室的网站上就有多种配置推荐方式,在天空声道扬声器方面,能提供顶部安装、反射式,以及顶部安装+反射式混合方式配置。大家可以自行参详。

4.在布线方面能有什么方式解决问题不?

要在家里组建个家庭影院环绕声音响,需要对每只扬声器布置连接线。如果是房子装修前还能预埋线材,但对于装修好的房子,布线对房间的美观性影响大,有的用户会以墙体与地面,或与天花的交界面走明线,甚至会对走线区域做些装饰。另外,市面上还有一种无线家庭影院扬声器可选,这类产品可以免除喇叭线,低音音箱的信号线,但由于扬声器都是有源一体化设计的,免除了喇叭线和信号线,但电源线的使用数量可增加了!到底好不好,还是由用户来考量吧!

5.嵌入式,还是外摆式

嵌入式和外摆式是家庭影院环绕声音响里面最采用的两种类型扬声器。对于嵌入式扬声器(包括入墙式和吸顶式),还是把扬声器做成嵌入式设计,这些都是装修时把安装扬声器的空间给计划好的。但要注意的是,嵌入式扬声器还得选择为家庭影院设计的产品,因为有相当一部分的嵌入式扬声器都是为背景音乐系统而设计的,性能不一定能满足家庭影院的要求。

对于装修后的房子,嵌入式扬声器基本不需要考虑,除非你打算大动干戈重新装修,所以外摆式扬声器是首选。从消费者角度,选择外摆式扬声器,除了音质,外观,甚至品牌也很重要,毕竟摆放在家庭环境里面使用的,颜值还是需要考虑的元素。

6.在产品选择上还有什么建议吗?

可以参考一下THX认证,目前THX认证一共有5个级别,分别是THX CERTIFIED MULTIMEDIA、THX CERTIFIED COMPACT、THX CERTIFIED SELECT、THX CERTIFIED ULTR A和THX CERTIFIED DOMINUS。其中,THX CERTIFIED MULTIMEDIA是面向桌面型音响系统外,其他认证都是面向家庭影院而设立的。THX认证级别是根据空间容积和听音距离来划分的,详细情况如下:

在适用空间容积方面,如果以2.5~3米楼底来计算,那么对应面积分别是:

THX CERTIFIED DOMINUS为73.6~61.3平方米,听音距离为6米。THX CERTIFIED ULTRA为40~28平方米,听音距离为3.6米。THX CERTIFIED SELECT为22.6~18.6平方米,听音距离为3米。THX CERTIFIED COMPACT为11.~9平方米,听音距离为2.4米。

总结:

在我们的玩家天地栏目当中,记得有一篇文章的标题叫“因地制宜求靓声”,是一位资深玩家所写的文章,内容都是玩家自己玩家庭影院的心得体会。在这期的专题里面,我们先给大家介绍了家庭影院环绕声音响的配置要求以及扬声器的安装建议要求。但到了家庭环境的实际应用上,大家就会发现这些来自专业机构,甚至来自厂家的建议,要实现起来并不是那么容易的事情,原因就是各人的使用环境相差太远,要完美地复制这些建议和要求只是凤毛麟角,太少了!

作为消费者,在购买,构建家庭影院环绕声音响除了参考建议,也需要尽可能地接近这些建议,而更多的是需要“因地制宜,把握取舍之道”,只要你懂得这些道理,你就会懂得怎么选择相应的产品,以及采取哪些相应的措施,从而获得属于自己,适合自己的家庭影院环绕声音响。另外,作为消费者还必须保持一个理性的,清醒的头脑,需要了解自己所需,建立自己的目标,这样才能作出符合自己所需的正确选择。

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