音箱离墙多远最好?后倒相孔音箱呢?家庭影院十万个为什么

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不少玩影院的新手小白都被老玩家告诫过,音箱不要太靠近墙壁,至于为什么,可能就说不清楚了,只是发烧多年的经验总结。就像老猴子告诫小猴子不要摸电线,不用问为什么,也不知道为什么。今天我们从科学的角度来分析一下原因(可能会有点枯燥,尽量少用公式)。
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1、边界低频增益 https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/1764.html
首先遇到的一个问题,就是声音会变得肥厚,也就是我们说的声音失真(声染色)。
https://www.hdav.com.cn/play-hometheater/4897.html
通过下面模拟图也可以看到,普通音箱离墙1.5米和靠墙放置在频响上的差异: hdav.com.cn
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转自老蜗牛家庭影院博客
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我们之前做过实测,情况基本吻合,声音在100Hz附近会被加强:《【老蜗牛实验室】书架音箱怎么摆放,才能出最佳效果?》。
这对低频比较差的音箱来说,可能反倒是个好消息,所以早些年功放比较贵的时候,就有专家推荐把低音炮放墙角(多炮的情况另说),直接获得18dB的低频增益,低频变得更猛了。

当然有优点就有缺点,这个世界是守恒的,单炮塞进墙角就会引发我们要说的第二个问题,放墙角会激发所有的房间模式。
2、房间模式
大型落地音箱往往低频下限也比较低,40Hz左右比较普遍,比较猛的甚至下探到20Hz,可以和低音炮抢活干了。
这时候音箱靠墙摆放的话,墙角刚好是房间简正模式的声压腹点,就会激发强烈的模态谐振,而墙角就更严重,三个轴向共同作用。


远离墙面超低频部分有所改善,但是其它频段又不行了,这也是为什么我说小房间不建议用大型音箱的原因,最好的办法就是放弃音箱的超低频部分,只要还原好80Hz以上就得了。

这时候用大型落地音箱,相对小型书架音箱的价格,其中一大部分都浪费了,不如用来配个好炮。
低音炮摆位比较灵活,可以最大程度上避开驻波。

3、SBIR边界反射效应
音箱靠墙摆放带来的第三个问题,就是边界反射声干扰。

一般外摆的音箱,距离墙壁四分之一的波长行程差(对于反射回自身的波)是波长的一半。
这意味着反射和直接声音是180度异相的。声波频率相同,相差180度时,就会发生相互的相位抵消。
这就是SBIR,有什么后果呢?类似降噪耳机的原理,这个频率的声音消失了),如下图:

SBIR会导致低频部分出现严重的谷,带来的影响甚至比房间模式更糟糕。

那么离墙多远能避免这个问题呢(这里仅讨论音箱背后的墙)?北邮的管善群教授给出了一个简单的计算公式:
音箱与前墙最小距离=1.4xλ/4(室温20°,声速343m/s条件下),λ是音箱最低频率f对应的波长,1.4倍就是要避开1/4 波长的反相抵消。
也就是说,距离多远,取决于音箱的频率下限。
比如家庭影院音箱分频点在80Hz,理论上就要求音箱距离前墙1.51米以上,才能避免墙面干扰(超出重放频响范围),如果是全频段频率下限达到20Hz的话,需要离前墙6米以上才行……再一次劝退大型音箱。
大型房间玩HiFi没啥问题,但是大部分家庭影院环境都没办法实现。
4、有什么解决办法吗?
老蜗牛这里有三策。
上策,使用专为入墙安装设计的嵌入式音箱。

这种音箱出厂时就已经设计好了,装进墙壁里直接获得平坦的频响曲线,并且不存在音箱后面反射声干扰的问题(高端的还支持高低频增益调整功能,适应房间环境能力更强),再按照THX标准把80Hz以下切掉交给低音炮还原,基本就完美了。
中策,使用专为壁挂或者墙角摆放设计的音箱。
俗话说两害相权取其轻。不知道你有没有注意到,第一个影响其实问题不大,只是低频变得肥厚一些,可以很容易用DSP校正系统解决掉。
房间模式和边界反射才是“要你命三千”。所以我们的第二个解决方案就是使用壁挂专用音箱。

这种音箱一般会针对靠墙安装做专门的低频衰减,当然没有也没关系,交给AV功放自动校正系统来解决。
如果是立体声HiFi系统的话,就需要另外加处理器,比如NAD功放搭载的Dirac Live,或者黑烬ECHO3这种可以自动校正的工具。

房间模式问题,依然建议把超低频部分切掉交给低音炮。
至于边界反射导致的抵消,其实从公式你也能看出来,随着音箱里背后的墙面越来越近,抵消频率也会越来越高。

而频率越高粒子特性(指向性)越强,绕射到后面的能量就会越小,这样虽然影响的频率变高了,抵消效果也会减弱,微弱抵消是可以被接受的,我们可以再使用前面提到的DSP系统校正一下。
最怕的是什么,音箱离墙1.5米达不到,又不能靠墙。可能结果就是抵消避不开,影响又很大……
下策,音箱后面布置吸声材料
如果你已经买了传统外摆音箱就要另想办法,既然躲不开,那就直接干掉。

音箱后面放一些中低频吸声模块,吸收并削弱反射声,可以很大程度上改善边界反射干扰,之前的实验数据也证明确实有效果:《【老蜗牛实验室】书架音箱怎么摆放,才能出最佳效果?》。

需要注意的是,要达到比较好的效果,材料一定要有吸收低频的能力,中心频率最好能达到250Hz附近,这就要求多孔吸声材料的话密度要足够高(不低于40kg/m³),并且要足够厚(不低于70mm)。

5、音箱有后倒相孔,离墙多远合适?
不同品牌的音箱设计不一样,倒相孔大小、形状不同都会有影响,具体情况优先按厂家指导使用吧。
老蜗牛的建议是不用把这个问题想得太复杂,音箱与墙面保持不低于5厘米的空间即可,避免影响气流流通;当然也不宜太远,尽量不超过50厘米,否则又会遇到前面“中策”提到的尴尬。
好了,关于音箱离墙多远合适的问题就先聊到这里,感觉有用的话欢迎分享。

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