駐波系列: 什么是駐波?對音質(zhì)會有什么影響?

駐波系列: 什么是駐波?對音質(zhì)會有什么影響?想象一下,你走進(jìn)一個(gè)影音室,期待著一場完美的音樂盛宴。然而,當(dāng)音樂響起時(shí),你發(fā)現(xiàn)低音部分模糊不清,松散,無力,亦或是某個(gè)區(qū)域特別大聲(或小聲),整體聲音缺乏平衡感覺不自然,這可能是房間駐波在作祟。房間駐波,這個(gè)聲學(xué)領(lǐng)域的“隱形敵人”,在不知不覺中影響著我們的聽覺體驗(yàn)。今天,我們就來揭開房間駐波的神秘面紗,探索它對音質(zhì)的影響。

01 房間駐波的定義 

當(dāng)物體振動時(shí),在它周圍就會產(chǎn)生聲波,聲波不斷向外傳播,被人們聽到成為聲音。然而聲音在房間內(nèi)傳播時(shí),不但遵循室外大氣中傳播的規(guī)律,還會被房間頂板,地面,墻面反射。當(dāng)聲源不斷發(fā)聲時(shí),入射聲波與反射聲波相疊加,形成復(fù)雜的室內(nèi)聲場。圖1  聲波在空氣中的傳播——縱波

按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 3947-1996《聲學(xué)名詞術(shù)語》,駐波的定義是:由于頻率相同的同類自由行波相互干涉而形成的空間分布固定的周期波,駐波的特點(diǎn)是具有固定于空間的節(jié)或次節(jié)和腹。
兩列沿相反方向傳播的振幅相同、頻率相同的同類行波疊加時(shí)就可形成駐波。在波形中,有的點(diǎn)的振幅始終為零(這些點(diǎn)被稱為“節(jié)點(diǎn)”),而其他點(diǎn)的振幅則達(dá)到最大值(這些點(diǎn)被稱為“腹部”),波節(jié)和波腹的位置始終是不變的,給人“駐立不動”的印象,因此稱為駐波,但它的瞬時(shí)值是隨時(shí)間而改變的。

02 房間駐波的形成條件

1、反射與入射波相遇:當(dāng)一個(gè)波(如聲波)在傳播過程中遇到障礙物時(shí),它會發(fā)生反射。當(dāng)反射波與原來的入射波相遇并疊加時(shí),形成駐波。

2、波的頻率和反射條件:駐波現(xiàn)象通常發(fā)生在封閉的空間或管道中。當(dāng)空間的尺寸和波長的關(guān)系合適時(shí),反射波和入射波能以恰當(dāng)?shù)姆绞蒋B加,形成駐波。例如房間內(nèi)的聲波,當(dāng)聲波在兩面平等的墻之間傳播時(shí),如果墻面之間的距離等于半波長的整數(shù)倍時(shí),就會產(chǎn)生駐波。 圖2  駐波的形成03 房間駐波對音質(zhì)的影響

1、低頻模糊和失真:
    駐波會導(dǎo)致低頻聲音的模糊和失真。由于駐波在房間內(nèi)某些頻率上產(chǎn)生共振,使得這些頻率的聲音強(qiáng)度異常增強(qiáng),導(dǎo)致低頻部分聽起來松散、缺乏清晰度,例如,低音鼓的敲擊聲可能會變得模糊不清,缺乏力度和深度。
2、聲染色:   
駐波會在音樂中引入附加的成分,使原本純凈的音樂聲音產(chǎn)生扭曲,出現(xiàn)聲染色現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會改變音樂的原始音色,影響聽感。例如,人聲可能會變得渾濁,樂器的音色可能會失去自然感。
3、聲音不平衡: 
駐波使得某些頻率的聲音過于突出,而其他頻率的聲音則相對減弱,導(dǎo)致整體聲音的頻率響應(yīng)曲線不平滑,聲音失去平衡。例如,某些頻段的聲音可能會特別大聲,而其他頻段的聲音則特別小,影響音樂的整體和諧感。
4、混響時(shí)間延長,聽感拖泥帶水:   
在房間阻尼不良的情況下,駐波的衰減時(shí)間會很長,使低頻混響時(shí)間過長,產(chǎn)生隆隆聲。這會導(dǎo)致聲音的拖尾現(xiàn)象,使音樂聽起來不干凈。這種現(xiàn)象在播放低頻豐富的音樂時(shí)尤為明顯,例如低音鼓的敲擊聲。

房間駐波,是室內(nèi)音質(zhì)的“隱形敵人”,在不知不覺中影響著我們的聽覺體驗(yàn),那如何讓這個(gè)隱形的“敵人”現(xiàn)身,無所遁形呢?后續(xù)的文章我們會分享如何理論計(jì)算和現(xiàn)場真實(shí)測量駐波頻率。

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