JBL LSR305 on-axis 頻率響應

看了Troels Gravesen 討論量測喇叭的文章之後，手很癢決定 DIY 配件來搭配我的 MiniDSP UMIK-1，去 Home Depot 買了 1/2" 的 PVC 管和一段幫水管保溫的泡棉，組合起來如下圖，雖然那段泡棉不是絕對的平滑，但是我就這樣將就用了。希望泡棉的截面積還算小，另外是希望泡棉或多或少有點吸收效果。

自制麥克風延長桿

加這樣的延長桿目的是把腳架造成的反射時間往後移，之後再透過 time-gating 來消除房間和腳架的影響。調整延長桿儘量水平、麥克風在高音單體中央的高度、距離一公尺，就能開始量測了。至於我的書架和螢幕就不管他了，畢竟我是想要了解這對喇叭在我房間的表現，而不像 Troels Graversen 是要了解高音單體本身的表現。

100cm on-axis 量測架設

我用 T410 HDMI 輸出到 OPPO BDP-103，軟體使用 REW (Room EQ Wizard) ，REW 輸出音量為 -3dBFS，BDP-103 音量為 80/100，喇叭本身的音量旋紐設為 4.5，HF/LF 調整都設為 0dB。第一輪量測重點是高頻反應，我的掃頻範圍從 250Hz 到 24kHz，長度為 1M 、平均八次量測。對應的 Impulse Response 為下面紅色圖，橫軸是時間 (ms)、綜軸是全輸出的百分比 (線性標示)，丟了那兩個枕頭在地上的結果是淺綠色圖，可以看到 2.5ms 的反射波不見了，這樣我就能把 IR Window 設為 -0.2ms 到 3.8ms，對應的頻率解析度為 250Hz (1/4ms)。4ms 之前的那個小振盪應可能是來自於我掛在延長桿後面的麥克風盒子，下次應該用線吊一罐寶特瓶的水。

地面反射：(上圖) 只有地毯。(下圖) 加了兩個枕頭。

加上 IR Window 之後的頻率響應是下圖中的深綠色曲線。要注意的是不要把 250Hz 到 1kHz 之間的振盪太當一回事，要記得這是軟體用平滑曲線連接離散的 250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz 的結果，所以看起來很平滑其實是騙人的。

做為比較，我把麥克風的距離移到 50cm，加上 1/48 八度 (octave) 的平滑之後降低 6dB 來補償距離造成的音量變化，用灰色畫出來，要注意這條曲線沒有使用 time-gating，因此上上下的頻率響應可能來自於喇叭本身也可能來自於空間中的反射。但是我們可以看到 1.5KHz 以上 50cm 量測的結果平移之後和 加上 time-gating 的 100cm 量測結果差別非常小！

因此，50cm 量測結果可以視為 1kHz - 3kHz 之間的高解析度量測 (相較於 time-gated 100cm 量測) ，當頻率繼續往下的時候，房間的影響越來越大，我們也可以看到 50cm 量測上下振盪的幅度也越來越大，也愈來愈不適合做為 on-axis 的參考。但是我們可以說這兩個量測在 250Hz 到 1kHz 有類似的表現。這個喇叭的 on-axis 頻率響應平坦度上到 10kHz 算是 +-2dB，到 20kHz 則增加到 +-4dB。

on-axis 頻率響應

要進一步了解喇叭低頻的表現，近場量測是一個很好的手法，麥克風要儘量接近單體但是不能碰到，如下圖。這樣量到的音量當然會比 100cm 量到的大很多，因此我們要使用適當的值加以補償。我使用 mh-audio 的工具網頁來計算，考慮紙盆到懸邊的半圓凸起，直徑為 9.5cm，設定要校正到 100cm，得到兩個偏差值，分別是 32.5dB 和 26.5dB，後者是給 in-wall 喇叭使用的，所以我把量測到的結果降低 26.5dB 之後用黑色畫在上面的圖中。首先可以注意到在 52.4Hz 的時候單體是不發出聲音的！這是因為箱體和低音反射管對單體造成的負載效應。要正確了解這個喇叭的表現，我們也要量測低音反射管的輸出！結果是綠色的線，這個低音反射管的直徑是不停變化的，我用開口處 6cm 計算得到的偏差量是 36.5dB。非常剛好的在 52.4Hz 低音反射管的音量比起低音單體峰值音量 (~200Hz) 低了約 3dB。表示這對喇叭的 -3dB 在約 53Hz，以我的反射管量測結果 -10dB 出現在 38Hz，但考慮在這個時候低音單體輸出和反射管輸出是反向的，因此 -10dB 頻率會往高頻偏移一點，JBL 原廠規格上面寫的 43Hz 沒有誇張。

近場量測低音單體

最後在我的聆聽位置也量測了頻率響應，結果是下面的淺綠色曲線。我的喇叭位置和聆聽位置是一個夾角大約 66 度的等腰三角形，擺放位置是以低頻的平坦為目標。量測的時候雙聲道都打開，因此音量和距離都不一樣，偏移量 -2.5dB 是以 3kHz - 4kHz 銜接另外兩個量測 (100cm time-gated 和 50cm) 為目標。

三點觀察，第一是 10kHz 以上的震盪明顯變小，這是因為我的聆聽位置稍微偏離高音單體軸線的關係。soft-dome 單體振膜震盪的時候單體中央和外緣會反相，在軸線上就表現在為量到的高頻起伏，但是偏離軸線之後這個問題就會小很多。

第二是低頻震盪的非常明顯，高低起伏達 20dB，甚至到 700Hz 都還很明顯，我猜測這是因為我的房間空蕩蕩的，沒有什麼家具的結果。

第三是 200Hz 到 500Hz 的凸起，這和近場量測結果是一致的，兩者在中低頻分別都比 1kHz 附近高了4dB 和 7dB。雖然近場量測可以降低房間的影響，但是當大面牆壁距離喇叭只有一公尺左右的時候，無論如何都是會有影響的。我想這也是一些喇叭設計軟體都強調會考慮牆面的關係，如 LspCAD ，Martin J. King 的模擬結果也都是包含了牆面、地面、天花板的影響。


我相信這對喇叭 JBL 是以無反射室 on-axis 平坦為其中之一的目標，但在房間裡面的時候，200Hz - 500Hz 這個頻段的凸起可能會造成一些困擾。JBL 把 LSR305 的 +-2dB LF Trim 設定在 115Hz，對於我描述的這個狀況並沒有幫助，我平常是把他設定為 +2dB，改善 100 Hz 附近的銜接。或許我該考慮買一些四吋厚的吸音棉來處理 200Hz 到 500Hz 的這個問題。

PS. 關於低音反射管和低音單體的關係，可以參考 Stereophile John Atkinson 的文章。

LSR-305 設計探討

PCB of LSR305

前一陣子在 gearslutz 看到 TobyToby 對於 LSR305 的解說，赫然發現這對便宜的主動喇叭居然在電路上也頗為用心，採用了數位分音的設計。輸入訊號透過一顆  Cirrus Logic CS5341 ADC 轉成數位訊號，是照片中間那顆小小的 IC27。ST STA350BW 處理數位分音和 PWM Class-D 的輸出，是右邊那顆比較大的IC28，我其實蠻驚訝 STA350BW 居然不用任何散熱片。也因為是數位分音，高低頻的增減旋紐是直接控制 STA350BW，音量旋紐也是直接調整數位音量。

因為是數位分音，輸入音量要越大越好，這樣才能保留原始訊號的動態範圍，使用者應該要用喇叭後面的音量旋紐調整到適當的聆聽音量。LSR305 的輸入有兩個選擇：-10dBV 或是 +4dBu，前者的最大輸入電壓是 +6dBV，對應是 2 Vrms 的紅皮書 CD 輸出電壓。後者的最大電壓是 20.3dBu，對應是 8 Vrms，大概只有專業級的錄音器材能輸出這麼高的電壓。

數位分音也解釋了為什麼我之前的經驗是 DAC 的音量要開得很大聲音才好，如果 DAC 輸出的音量太小，後端又是數位分音，那音樂的動態會整個不見！

照 TobyToby 所言，他用 -10dBV 的檔位接上專業錄音器材，以取得更大的音量和更好的動態範圍。依照他的經驗，說明書上標示的並不是絕對最大的電壓。但是我想這還是要用校準用麥克風，檢查 0dBFS 波型是否有被上下切割，才是比較準確的驗證方式。

右邊那四顆黑黑高高的就是輸出電感，為 Class-D 輸出級最重要的一個元件。也可以看到喇叭內部只是用最基本的紅黑線，接頭也是非常簡單的壓力接觸，沒有焊錫。重點是原廠出來的接頭有的鬆有的緊，我全部拆下來自己用尖嘴鉗調整開口距離，增加接觸時的壓力。

既然都拆了，我也嘗試了 Amazon 網友 NotaSecondTime 建議的改裝。這是個不用動到焊錫的簡單改裝，但是我嘗試過後看法和他略有不同，照片整理一下之後再發一篇文。

音場定位精準的低價位監聽喇叭： JBL LSR-305

東西最怕比，喇叭也是。

我的 Tannoy Reveal 601p 是近場監聽喇叭，使用上頗為滿意，自然會注意下一代的產品 502a ( Tannoy 新一代的監聽喇叭 Reveal 沒有六寸也沒有被動的了)，首先注意到的是低頻的規格，我的 601p 才標示到 63Hz，502a 的單體直徑比較小，卻標示到 49Hz！難不成是用上了什麼外星科技？Tannoy Reveal 一向都是鋁盆低音單體，我想在剛性上已經是遠優於 PP 或是紙盆單體了，有什麼東西更輕更強又便宜？

抱著這個大問號，發現在討論區上的主要競爭對手是 JBL LSR 系列，兩者都是主打音場定位精準，對於擺位的要求比較低。其中我尤其注意那個 LSR-305，低頻竟然標示到 43Hz！外星科技已經進駐所有喇叭製造商了嘛？進一步對這系列喇叭研究，發現特色是那個高音號角。和傳統號角的差異是，這個號角顯的非常短，而且多個一些凸起的部份，外觀上會讓我想起量測天線用的標準 Ridge Broadband Horn。這個技術是從 JBL 頂級 M2 監聽喇叭下放的技術，這可是一對兩萬美金的喇叭耶！又注意到 LSR-305 是和 Harman 合作的產品，這是眾多聲學心理學研究的出處啊！Floyd E. Toole 大名鼎鼎，我之前才從他們的網站下載了些論文回來研讀呢，到此我對這組喇叭已經很有興趣了。

除了輻射場型的控制手法不一樣 (橢圓凹槽波導 + 大導角 vs. 短號角)，電路設計上這也是兩組非常不一樣的喇叭。601p 的被動分頻點是 2.3kHz，沒有強調是哪一種架構，有鑑於他這麼便宜，我猜是二階的架構。LSR-305 則是主動 LR4 設定在 1.725kHz。LR4 是一個全頻域都同相位相加的電路架構，稍微美中不足的是時域的波形會不夠完美，LR2 則是一個在頻域和時域論上非常漂亮的解法，缺點是衰減幅度沒那麼多。要使用二階還是四階，這是屬於喇叭設計師的工作，重點是在兩顆單體在負責的頻率之外，是否有誇張的共振和失真，如果有些這種共振的話，用高階數的濾波器是標準解法，有些時候甚至要加上 Notch filter。

趁著 Amazon 之前特價 LSR-305 一支 $119，我就下手了。收到的第一個感想是好小好輕，主動的設計好方便，拿兩條 RCA 轉 TS 的線就可以開始唱歌了，不用擔心裸版擴大器那堆喇叭線、訊號線、和電源線。擺在原先 601p 的位置上，覺得人聲好像沒有那麼動人？但是又沒有仔細的 level amtching 再比較，不排除是這個主動喇叭的增益沒有我之前的裸板擴大器來的高，因為音量差異造成的誤解。

反正 Amazon 可以退，就擺著給他唱一陣子吧。聽大編制的音樂，感覺定位好像有比較精準一點，但是總覺得聲音欠缺點什麼。直到有一天把 USB DAC 的音量開到最大、喇叭後面的音量也調到最大，才赫然發現原來聲音裡面的資訊這麼多！各個樂器組之間的定位、各個樂器音色之間的搭配，都在 Ravel 的展覽會之畫裏面一覽無遺。

錯愕之餘把 601p 擺回去，一開就知道聲音沒有 LSR-305 平衡，聽沒多久就把他關掉換回 LSR-305 了。但是兩對都是號稱 on-axis 平坦的監聽喇叭，也許是和我的客廳搭配的問題，畢竟我的左聲道離牆比右聲道近很多，喇叭離後牆距離也都不遠，房間當然也沒啥吸音或是散射處理。

至於 LSR-305 為何大音量的表現好這麼多，我沒有答案。一個可能是聽覺上真的需要這麼大的音量，另外一個可能是 PP 單體在小音量表現不好，我會這樣打 PP 單體的槍是因為 Lynn Olson 嫌這種單體中頻表現不佳。但是要透過這樣兩對喇叭就比較鋁盆和 PP 的差異，真的是十分簡陋：分頻點不同、階數不同、不同的高音單體、不同的高音單體輻射場型。所以我的猜想很有可能是有問題的，但是現階段我沒有能力驗證啊...

最後讓我回答這篇文章一開頭的問題，是出現什麼外星科技又進一步改善低頻表現了嘛？

答案是 601p 標示的是 3dB 頻率，但是 502a/LSR-305 標示的是 10dB 頻率，所以這些喇叭都需要重低音才能正確播放像管風琴的極低頻，很可惜的沒有外星科技直接改變喇叭設計。

ps. Lynn Olson 的 A tiny history of high fidelity 非常值得一看。

低價位的精準耳機：Apple In-ear 耳機 + 串接電阻

在 Rin Choi 非常豐富的耳機量測 blog，看到了他對 Apple 2012 九月和 iphone 5 一起出的改版耳道式耳機：ME186LL/A 的評價，頻率響應的量測結果非常好，如果串接電阻來控制低頻的的話，幾乎是監聽耳機水準。改用 Sony Hybrid tip 似乎也有助於延伸高頻的頻寬。

主要的缺點是 3KHz 有約 2% 的失真，但是串上電阻會改善。因為我很少聽大音量也不是低頻控，就在 ebay 上找便宜賣家衝了。電阻的話 head-fi 的這篇討論有人推荐 Cowon Liaail，電阻值根據日本 blogger 的量測結果是 33 ohm。

買這隻耳機要注意的是 Amazon/Ebay 上還是很多舊版的在販售，主要的差異是新版的線控比較圓潤，原廠的盒子也略有不同，線控放中間的是新版的。


我的播放器材有之前為了聽音響買的 UCA-202，還有 HTC New One。前者 3.5mm 的輸出阻抗有 47ohm，搭上這隻耳機反而是優點，能進一步達成總共 80 ohm 的串接電阻來降低非線性失真。HTC New One 的輸出據說阻抗是 2ohm，可以作為不串接電阻的對照組。

首先試聽頻寬來確定耳塞到底有沒有差異。UCA202 接上 Cowon 和 ME186LL/A，分別使用原廠耳塞和 Sony Hybrid 耳塞來聽 1/3 oct 的 pink noise的時候，我注意到的是在 8KHz 的時候原廠耳塞會凹陷，這個聽力測試的結果和 Rin Choi 的量測結果一致。舒適性和氣密性而言，Sony 比較舒服但是我的右耳比較難調整到氣密的狀況。這隻耳機也不用刻意的塞非常進去，因為照 Rin Choi 對不同耳機位置量測的結果，Apple 是針對一般人的佩帶方式最佳化，而不像 ER-4 系列預設要塞到軟骨後面的第二個耳道彎道。

為了了解失真到底有多少，我用 expression tone generator 寫了幾個帶不同百分比三次諧波失真的單頻音，基頻分別是 1kHz 和 3kHz。理論上三次諧波會讓人感受到不舒服、煩躁，但是我在這邊測試的重點是用我的聽力去試試看我能區分的出來不一樣的百分比是多少，因為總體噪音來自於耳機的失真和我外加的失真，當前者大於後者的時候無論怎麼外加失真的量，聽起來應該都會差不多，只有當外加的量大於本來的失真的時候，聽感才會有明顯的改變。我在下面的聆聽測試中，就是專心在找那個聽感的改變點。

以我自己的情況是，有一個特定的音量我最失真最敏感，音量開更大的時候我就完全聽不出來差異了。我也不是人體音量計，到底這個音量是多少分貝我也說不准。但是用這個敏感的音量聽德佛札克的新世紀第四樂章而言，音量是小於我心目中的現場音量不少的。我試過一次先放第四樂章調整音量，然後用那個音量聽噪音，真的是不小心就會聾了！千萬不要學我這樣幹。

以 1kHz 而言，我約略可以聽出來 0.5% 和 0.3% 的不同，而根據 Rin 串接 100 ohm 的量測結果，1kHz 的失真在 0.2% 左右。我的聽力結果和他的量測這之間的差異有兩個可能，第一是我對 noise 沒那麼敏感，第二是我對「增加的失真」沒有那麼敏感，第三是 100 ohm 和 80 ohm 的失真有差到這麼多，但我相信這樣的聽力測試至少找到了失真的上限。不過用 Klipsch x10 接 UCA202 聽，我可以區分出 0.1% 和 0.3% 的差異。

以 3kHz 重做這個測試，我約略聽的出來的是 1%。大概可以推估說失真和他量測的相差沒有太多。用輸出阻抗 2 ohm 的 HTC One，關掉所有音效聽這些外加失真的單頻波，不論有沒有接 33ohm 電阻，大約都是在 3% 的時候可以明顯區分。

實際聽音樂的時候，33 ohm 接在 T410 的 3.5mm TRS 輸出上，聽到的鋼琴比接 UCA202 總共 80ohm 的時候要來的厚實。對照 Rin Choi 的圖，這可能是 2dB low-shelf 的差異。至於失真的部份，聽大多數音樂的時候其實都沒有感覺的。但是這也可能是因為我沒有什麼高級耳機可以對比的關係。我認為以這個價位，這隻耳機沒有對手啊！

小空間喇叭擺位 - 多反射音

延續前兩篇《小空間喇叭擺位 - 衰減常數》、《小空間喇叭擺位 - 反射音量和延遲時間》 ，這篇接著討論怎樣的反射音有可能帶來好處。

首先是 Fig. 9，用語音的清晰程度來評分反射的方向和延遲。結果是延遲愈少清晰度愈高，而無論是多少延遲，都是以 60度 (我猜這是該實驗最大的角度) 效果最好。Fig. 12 用樂曲測試來自不同方向的延遲聽者的評分。結果是 40 - 90 度效果比較好，但這和樂曲有關，該測試中的兩個樂曲一個在 90 度最高分，一個在 90 度沒有特別影響。

結論：來自側面的反射很重要，但是一般房間的反射音量不夠大、延遲也不夠久。Toole 以此論證多聲道的潛力。對我來講，則是讓我對 Dipole 喇叭愈來愈不理解。到底為何 Dipole 喇叭能從聽感空間裏面消失呢？！Dipole 的重點不就在於消除側牆音、強化後牆音？

Fig. 14 in "Loudspeakers and Rooms for Sound Reproduction - A scientific Review" by Floyd E. Toole

多反射之下的 Fig. 6 會變怎樣呢？Toole 直接在兩個模擬的客廳重做了這個實驗，結果為 Fig. 14. 我們可以看到這幾條曲線變得比較平坦，甚至是連感受到有變化的曲線都變得平坦。但是不同的模擬客廳被聽出來反射音的絕對音量有所不同。而且音像變大和被聽出來所需要的音量差距變小了。

Toole 在這個小節的結論是： "The basic audible effects of early reflections in recordings, therefore, seem to be remarkably well preserved in the reflective sound fields of ordinary rooms. There may be reasons to attenuate early reflections within listening rooms, but this, it seems, is not one."

我們就算在一個客廳裡，也是可以聽出來錄音本身的空間音！要注意的是，Precedence effect 是針對音源的方向性，反射所造成的音染、音量增加，我們都還是會感受到的。早期反射最糟糕的狀況就是造成音染，而好的影響則是音像變大、語音辨識度提高。


我自己的推論是，針對早期反射使用散射而不是吸收，也許有潛在好處。一來是一個很多吸收的小空間，我們的大腦會傾向無響室的處理，這時候只要有一點點反射音我們就會聽出來 (Fig. 6  vs. Fig. 14)。相對的，如果是一個正常的客廳，我們反而不容易聽出來有反射音！二來是擴散可能可以降低音染。音染的來源是反射來自於固定延遲造成的 comb filter，透過真正用大質數設計的擴散板，只要深度夠深、寬度夠窄，就有可能增加延遲的分布，進而降低 comb filter 和音染。

在我自己的試驗中，把喇叭 toe-out 之後聲音的空間感有比較好。我推論是因為 toe-out 之後喇叭的輻射場型在側牆方向增加不少、又降低了直射音量。如此一來一往可能就讓側牆反射高到足以造成音像增大的效果。

十分可惜這些實驗都針對比較大的延遲，對於 10ms 以內的延遲著墨不多，這才是小空間會遇到的狀況啊！

小空間喇叭擺位 - 反射音量和延遲時間

延續上一篇《小空間喇叭擺位 - 衰減常數》，這一篇我想把重心放在反射音上面，尤其是啟發我非常多想法的圖六。話不多說，直接上圖。Toole 中間用的很多文字討論反射音的各種影響，非常建議仔細閱讀思考，但是這邊我只擷取討論音像的部分，也加上很多我個人的理解和詮釋。

Fig. 6 in "Loudspeakers and Rooms for Sound Reproduction - A scientific Review" by Floyd E. Toole

這張圖橫軸是反射音的延遲，縱軸是反射音的音量。直射音為 0dB。最下面這條曲線是聽不出來有反射音的曲線。上面那條是音像聽起來變大的曲線，再上面兩條幾乎重疊的曲線，則是反射音聽起來像是來自另外一個喇叭的曲線。最上面那條則是反射音和直射音的音量聽起來差不多大的曲線，也就是有名的 Haas Curve。這些曲線代表的其實都是同一個現象，那就是我們的聽覺主要是被直射音影響，現在這個現象稱為 "Precedence Effect"。Haas 的結果告訴我們，反射音要非常大聲才會聽起來和直射音音量一樣，而且相對於不同的延遲，大概都是要大聲 10dB 左右。

剩下幾條曲線就非常有趣了，整體而言隨著延遲越多，越小的音量還是會有影響，斜率大概是 -30dB/80ms。這表示隨著音響室越大 (延遲自然大)，越需要吸收反射音，否則反射音很容易被聽出來。這也是我去聽室內現場 Rock 演唱會的心得：音效非常好，但是很明顯是來自於兩支喇叭。不過這裡的討論是針對小空間，當空間大到一個程度，我們就該改用音樂廳的設計方式來調整出 diffused field 讓房間裡的大多數人都有足夠而清晰的音量。

那反射音量到底會多大呢？這受到好幾個參數的影響，牆壁材質、喇叭到側牆的距離、 喇叭本身的輻射場型。讓我用最理想的模型做個估算。就還是假設為全向性點波源，先考慮全反射的側牆造成的反射音量。假設聆聽位置到喇叭連線的距離是 d，正三角形擺位、喇叭離側牆的距離為 h，那可以畫出下面這張圖。其中虛線的星星是利用 Image Theory 求得等效反射波源的位置。

只有一面側牆造成的反射音。

用畢氏定理就可以求得喇叭和鏡像喇叭到聆聽位置的距離，兩個距離可以透過 -3dB/dd 的方式得到音量差，兩個距離的差則可以轉換成延遲的時間。結果如下圖：

離側牆不同距離造成的影響。三條線分別代表喇叭連線到聆聽者的距離。

首先我們可以發現，在我這樣的假設情境中側牆造成的反射音時間差和喇叭到聆聽者的距離關係很小。主要是由喇叭到側牆的距離決定的。音量的變化就比較有趣了，距離越近的時候斜率越大。因此聆聽距離越小，喇叭離側牆可以不用那麼遠就有足夠的衰減，這大概就表現在 Near Field Monitor 的使用建議上。我家客廳聆聽距離大概是 2.5m，左聲道離側牆只有 40cm 左右，右聲道距離牆壁約 1.5m，因此左聲道對應的是 (2ms, -1dB), 這大概是略高於會聽到有另外一支喇叭的曲線。我的右聲道對應的是 (6ms, -2.5dB)，這位置大概是略高於音像變大的曲線。

以這樣的估算來看，我應該在左聲道的側牆加上 5dB 以上的吸收，聽起來就不會像另外一個喇叭在牆外。另外一個觀察是反射音量肯定是低於直射音的，因此注意圖上這些曲線和 0dB 的交點，可以發現 3ms 是個非常關鍵的延遲。只要側牆離喇叭有 75cm 以上，聽起來就不會像是牆外有個喇叭了。

複雜的圖，但是簡單的結論：「喇叭離側牆至少 75cm」 。至於喜不喜歡音像變大，這就是個人口味的問題了，不喜歡的話就在側牆增加一些吸收，讓初階反射音低於最下面那條曲線。另外一個方式是使用大質數做出來的大面積無方向性擴散板 (並排多個小質數擴散板會造成整體擴散有方向性)。但是絕對不能完全沒有側牆反射音，這是我們判斷距離最重要的工具。無響室放出來的聲音是沒有距離感的 (請看Toole paper 的 Sec 2.2)。

以上是一個反射音的狀況，多個反射音、反射音來自的角度、和重低音配置，下次再說~~

小空間喇叭擺位 - 衰減常數

在網路找到 Floyd E. Toole 寫的一篇 review paper，主題是 "Loudspeakers and Rooms for Sound
Reproduction - A Scientific Review*"，內容非常精彩，對於一般家用空間的喇叭設計、擺放，有很大的啟發，我決定分幾篇 blog 分享我閱讀後的心得感想。

Fig. 2 in "Loudspeakers and Rooms for Sound Reproduction - A scientific Review" by Floyd E. Toole

我們先想像一個在戶外開放空間擺在地上的理想喇叭 (同時可以朝所有方向輻射能量)，我們把離喇叭固定距離 R 的一個球面畫出來，根據能量守衡，所有從喇叭發出來的能量，在固定時間 R/c ( c = 340m/s @ 攝氏 15 度 ) 之後，必定要通過這個半球面 (先簡單的假設地板不會吸收能量)。因此，隨著距離增加兩倍，球表面積增加4倍，所以單位面積通過的能量只有原先的四分之一。能量的衰減要換成 dB 用的是 10*log10，這就是 -6dB/(double distance) 的衰減，也就是 Fig. 2 裏面那條 direct sound 的線。

這條趨勢線對應的是，一個聆聽者離所有牆面都很遠又離演奏者很近時，他改變距離時音量的變化。但是在傳統音樂廳裏面，重點在於讓所有人(無論距離) 都接收到的足夠的音量，這樣才能清楚的聽出來台上的人發出的聲音。因此，音樂廳的設計是要利用牆面的形狀和大小，讓所有位置在「統計上」有類似的音量。這就是為何 Fig. 2 在距離很大的時候，音量並不隨著距離而改變了。音樂廳設計的時候，第一排所在的位置必須在  "critical distance" 以上，這個距離和頻率、樂器的指向性都有關係，先不與詳細的討論。

這個現象又隱含了另外兩個意義。第一，聽眾和指揮聽到的聲音會非常不一樣，指揮聽到的幾乎是直射音 (direct sound)，我們聽到的是散射音 (diffuse field)。第二是我們在音樂廳裏面享受到的音樂，其實都是反射音啊！搭配我們大家的現實經驗，戶外不插電演奏其實聲音並不好，太乾了。這似乎暗示我們適當的反射音是必要的。無論是錄音師在高級音樂廳錄下來的當時現場反射音、混音師加上的 delay/reverb 效果，或是我們擺放喇叭所在的空間，本身的反射音。

當代的錄音室設計是把所有反射音都吸收掉，全部交給混音師人工製造。但這並不是錄音的唯一選擇，在一個高反射/散射的環境裡，如果聲音本來聽起來就很漂亮，直接這樣錄也是一個選擇啊！以迪士尼放出來的 Let it go 25 國語言錄音為例，加泰隆尼亞語 (Catalan) 就是在音控室而不是錄音室錄的。

Fig. 4 in "Loudspeakers and Rooms for Sound Reproduction - A scientific Review" by Floyd E. Toole

但是我們的客廳又不像音樂廳這麼大，到底聲音是怎麼分佈的呢？量測結果告訴我們是 -3dB/dd 的衰減。這其實跟居家環境天花板相對低有關係。我在開頭的時候以戶外的球面擴散為例，推倒出 -6dB/dd 的衰減。其實室內環境也是可以用類似的方式推導出來的。想像我們的地板和天花板都是結實的水泥，而且面積非常大。這時候能量無法透過上下傳播出去，只能在這個夾心中間往水平的方向傳播。圓柱面積和半徑成正比，我們就得到了 -3dB/dd 的衰減常數了。

類似於音樂廳的例子，當我們離喇叭距離很近、離天花板和地板都很遠的時候，聽到的當然是直射音的 -6dB/dd，等到距離退到一個程度之後，則變成 -3dB/dd。以這張圖的量測結果，距離遠到六七公尺都還是符合這個衰減常數的。

以上是第一部份，表達了反射音的重要性，以及在不同空間環境下，音量和距離的關係。有很多學者利用無響室研究了反射的音量、延遲時間對於聽感的影響，下一篇我想討論如何利用這些學理結果，來理解居家環境中的反射音。