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為什麼音響都要在在無響室內進行測試?我們要打造無響室嗎?

無響室的英文是Anechoic Chamber,也就是沒有聲波反射的房間。無響室通常是用來量測電子產品的一些特性,喇叭的規格,甚至噪音高低等等,它的基本要求就是要做到隔絕外界噪音,讓室內的環境成為自由空間或半自由空間。所謂自由空間就是發聲體周圍沒有任何邊界,可以讓聲波充分傳遞。而半自由空間就是發聲體有一個接觸面(例如地面),聲波只能做一半的自由傳遞。

為何無響室能夠無響呢?

在無響室中,用來吸收聲波的是厚重的楔形玻璃纖維棉,楔型玻璃纖維棉的長度(也就是厚度)決定了能夠吸收多低的頻率,厚度是以四分之一波長吸收理論來決定的(後面會有說明),例如想要吸收到20Hz頻率,其楔型吸音棉就必須要有17公尺波長的四分之一,也就是425公尺厚。

無響室通常都是把受測物品放在室中一半高度的位置,底下鋪鐵網以供行走,鐵網下面還有楔型玻璃纖維棉,所以想要能夠吸收20Hz頻率的無響室非常巨大,般小無響室所能夠量測的頻率範圍是受到限制的。

在無響室中,由於楔型玻璃纖維棉可以把聲波吸掉99%,所以當我們踏入無響室後,會覺得跟自然環境有很大的不同,因為沒有聽到周圍的反射音,這跟大腦從出生開始所接受到的環境經驗完全不同,所以大腦會發出奇異的反應。在無響室中,由於聲波幾乎都被吸光,人處於無響室中說話的感覺會很奇怪。

如果無響室可以因為沒有聲波的反射而讓我們聽到沒有被扭曲的音樂,我們不是應該把音響室設計成無響室嗎?

理論上,當我們在聽音樂時,如果能夠把房間內所有的聲波反射去除,我們聽到的應該就是錄音中的「原音」,這也是有極少數人主張聆聽空間應該如無響室般強烈吸音。不過,也有一派人認為喇叭所發出的聲音能量極其珍貴,我們不應該將其吸收,而是應該把房間布置成全反射,這樣才能保存原本喇叭所發出的能量。

其實,這二種說法都錯了。如果把聆聽空間布置成全反射,沒有任何吸音材料布置其中,我們耳朵所聽到的聲波將會是喇叭原本發出的聲波加上房間中所有的反射音,這怎麼是喇叭的「原音」呢,事實上反射音的量可能還超過喇叭所發出的「原音」。

而在無響室所聽到的聲音的確是喇叭原本發出的聲波,不過,它並不是我們大腦中所聽到的日常習慣的聲音,人耳對聲音的「感知」並不只是從耳膜接收到聲波而已,更重要的是大腦處理聲波時的「心理音響學」範疇。所以,當我們在無響室聽音樂時,您的大腦會告訴您,這是很奇怪的聲音,因為跟生下來就開始累積的聆聽經驗不符。所以,也從來沒有人提倡在無響室中聽音樂。

為何大腦會告訴您在無響室聽音樂是奇怪的聲音?

這跟我們聽耳機時的Head-Related-Transfer-Function頭部關聯轉換函數(請參閱耳機篇章)異曲同工,也是心理音響學的層面。當我們在一個自然的環境中,二耳所聽到的聲音不可能只有「直接音」,而是混合著各種反射音的聲音,直接音加上各種反射音營造出我們從出生開始就習慣的「空間感」。而當我們在聆聽音樂時,不論是在音樂廳,或是在其他場所,也都不可能只有聽到樂器或歌手所發出的直接音,而是混合空間中的各種反射音,這就是大腦所習慣的聲音,也是大腦賴以判斷聲音是否「自然真實」的依據。一旦把所有的反射音抽離,大腦就會產生誤判,也就無法「感覺」這是自然真實的聲音。

所以,當我們在聆聽空間中聽音樂時,該做的是布置適當的聲波擴散與聲波吸收,盡量降低波峰與波谷,讓空間所產生的扭曲盡量降低,營造出大腦所「認知」的良好空間,而非全吸收或全反射。

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