0

0
0

文字

分享

0
0
0

線上分享、線下製造的「數位自造」時代:來自製仿生獸和自己的聲紋首飾吧

活躍星系核_96
・2018/04/10 ・5028字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 549 ・八年級
  • 作者/曾靖越
    臺北市立大學視覺藝術學系助理教授,熱愛閱讀、電影、跑步與科技藝術。每天不喝咖啡就無法將大腦開機,期許自己的文字能對社會產生些許功能性。

數位時代,製造仿生獸只需要搜尋關鍵字

荷蘭藝術家泰奧.揚森(Theo Jansen)製作的仿生獸(Strandbeest),多次來臺展出,它那奇妙的結構與不可思議的運作模式,總是能在展場吸引大家駐足欣賞。但是如果自己有強烈的慾望想要擁有一臺(隻?)仿生獸,那該怎辦?作者的官方網站就有販售模型的引導頁面,這個可動的自組模型似乎和「大人的科學」所附贈的是一樣的。

可是數位時代,或說自造時代,光買個模型回來自己組合,好像對愛好自找麻煩的人,實在挑戰性甚低。幸好,知名 DIY 網站教學 Instructables,總是提供了各種解決之道。只要登上網站搜尋關鍵字「Strandbeest」,將發現數量多到可以做到手軟的各種教學;這些教學都是世界各地的創作同好,將自己的創意付諸實現之後,把心得整理後進行分享、發布平台。

Maker 文化風起:製造知識分享+數位機工具

隨著「數位製造機工具的普及」(諸如 3D列印機、雷射切割機、CNC三軸雕刻機等等),以及「製造知識的交換與分享」,讓個人製造的文化在當代大行其道1。人類在深層內心中對於親身實踐的渴望,我們可以從被譽為自造者領袖,也是美國首間自造者空間 TechShop 創辦人之一的馬克.哈奇(Mark Hatch),所提出一段自造者運動宣言2中深刻體會:

「製造」是我們之所以為「人類」不可或缺的要素,我們必須經由製造、創造、表達,才能感受到完整。製造實體物品是獨特的,我們產出的物品就像是自己的一部分,彷彿能體現出我們內在靈魂的某一區塊。

Photo Credit: AaltoFablab via https://www.flickr.com/photos/aaltofablab/

前面小節提到的「製造知識的交換與分享」、「數位機工具的普及」,是讓創客(Maker)文化迅速流行的關鍵,若再深究這兩個元素的相同之處,那就是「數位化」讓製作資訊的傳遞與分享,更為快速與簡易。再進一步思考,創客運動是透過數位化及社群分享的力量,將數位檔案(虛擬),於機工具進行實體輸出(現實),因此,數位製造的機工具可以看作打破虛擬與現實的關鍵,這是一種「位元」與「原子」互為表裡,雙向交流的一種體現3

現代自造新風貌:混合在線與離線

這裡我們再回頭來談談仿生獸,來印證上面講的一些概念:若我想打造一隻自己的仿生獸,可以先 Google 廣大網友的製作心得,像是「打造仿生獸的六個常見問題4,去習得一些製作的脈絡與心得,也可透過了解別人失敗的經驗,並進而避免問題重複發生。當我充滿信心,又找到雷切機或 3D列印機可以使用後,便想要用數位工具自己製造零件出來。這個步驟需要將零件數位化,並運用機器製造出來,許多 Maker 會選擇前面提到的 Instructables 等網站,搜尋看看有沒有相關案例,並下載原始檔案,依喜好自行修正或直接輸出使用。

STRANDBEEST INSPIRED 3D PRINTABLE WALKING MACHINE, By danowall1, 摘自:http://www.instructables.com/id/Strandbeest-Inspired-3D-Printable-Walking-Machine/

這裡有一個很特別的現象:

即便我自己沒有真實具備工匠的手藝與技能,但我卻能透過網路分享平台,得知世界上某個角落創作者的自身心路歷程,並透過使用他的數位檔案,如實複製與實現真實的物件。

深度數位化的今日的社會,我們早已習慣於數位檔案無限複製與分享的生活型態,若再加上 3D列印機等數位機工具的出現,我們將發現「原子的作用越來越像位元」,原子儼然已經成為了新位元,換句話說,而數位檔案可以編修與輸出型態,間接讓電腦程式以處理位元的方式處理原子,促成了「混搭」(remix)文化5

從另一個角度來看,這種數位檔案編修的混搭文化,讓線上的創客社群成為製造參與、消費與產製的新空間形態,社群中的個體在創造屬於自己的作品外,還能在平台中交換知識與資源,使當代的創新設計與製造實踐,已逐漸呈現一種「混合在線與離線製造」的新風貌6

將聲紋轉化為首飾

於此,我們再來談談一個創作型態:Soundwave Jewellery,這是家由加拿大的金工創作者 Danielle Crampsie 所創建的公司。提供服務,將顧客的聲波視覺化、轉刻在各種首飾之上,形塑一種個人化的穿戴式配件。

Soundwave Jewellery 的作品非常特別,除了美觀之外,顧客對於首飾上的紋路(也就是聲波)會產生高度認同感,因為這些圖形不是別的,是自己或可能是與自己關係密切的人(事、物)所說的話(或發出的聲音)。Soundwave Jewellery 提供給顧客一個非常寶貴的價值,這種價值是如同旅人與紀念品,是以保存回憶,而提高物件的珍貴度所產生的,這種物件與回憶的微妙連結,使人與物件,人與回憶的關係長久持續7

Soundwave Jewelry作品,摘自soundwavejewellery.com

Soundwave Jewellery 的工藝品表現精緻,若自己也想擁有,但買不下去,可以買一塊 3mm 至 5mm 的壓克力板,找一台筆電、一台雷射切割機來試看看接下來的步驟:

  1. 將聲音數位化
    我們所看到聲音的波形,是一種將無形化為有形的視覺表現;若要將創作的本體:「聲音」,進行型態的捕捉,在今日非常容易執行,只要運用手邊的行動電話,以各種錄製聲音的App進行錄音即可。這種類型的App往往都可以儲存wav, mp3等格式之音訊檔案,聲音錄製好之後,可用自己熟悉的方式,將聲音檔案從手機傳到電腦(雲端硬碟、藍芽、儲存卡等等均可)。
摘自作者SAMSUNG S7行動電話內建之錄音App截圖
  1. 將聲音數位檔視覺化
    前一個步驟所得到的數位聲音檔,並非視覺化的聲音波形圖,因此,若要進行聲波形態的編輯與輸出,則要將其視覺化。在網路上搜尋了許多方法後,可發現由設計師 MishaHeesakkers 所開發的線上服務:Waveformer ,是最理想的方案。Waveformer是一個可提供使用者上傳聲音檔案(諸如mp3與wav檔均可上傳),並將其聲音波形轉為向量檔案(svg格式)的網站,下載之後的向量檔案將可供繪圖軟體進行編輯。
Waveformer網站截圖,摘自https://www.misha.studio/waveformer/
  1. 檔案編修與運用數位自造機工具輸出實體
    下載後的 svg 檔案可以透過向量圖行編輯軟體(像是Adobe Illustrator)進行編輯,修改成為自己喜愛的個人特色聲波圖後,就可以運用雷射切割機進行輸出。
雷射切割完成之壓克力吊牌,作者拍攝

用類比型態詮釋數位非線性剪輯特性

日本產品設計師與電子藝術家 Yuri Suzuki,擅長運用不同媒材探討聲音與人的關係。Yuri Suzuki 跟許多人一樣,在數位洪流中對類比時代聲音形式的消逝感到困惑,因此,他透過作品 The Physical Value of Sound ,針對數位時代中「聲音的型態」進行提問8。The Physical Value of Sound 運用黑膠唱片與唱機的重新衍繹,像是拆解黑膠唱盤軌道重新連接,或是多個唱臂同時讀取不同音軌且同時播放,都是一種用類比型態詮釋非線性剪輯的一種方式,讓類比音樂模式也能有數位化的編輯特性,十分有趣。

日本慶應義塾大學環境情報學部教授田中浩也,曾提到的數位製造中的概念循環:在進行數位製造的過程當中,「物品」(Prototype),「事件(或故事)」(Story),「體驗」(Experience)三個內涵元素彼此會進行循環,而這樣的過程當中,建構了 FabLab(Fabrication Laboratory)運作的主要概念。

此圖原出自FabLife:衍生自數位製造的「製作技術的未來」(FabLife:デジタルファブリケーションから生まれる「つくりかたの未来」,作者:田中浩也 ,譯者:許郁文,出版社:馥林文化)一書,其中Experience原譯為「詞彙」,作者閱讀前後文,認為修正Experience譯為「體驗」較佳。

換句話說,這呼應到了本文最前面所談及的自造者的創作型態:數位自造概念起始於製造者有了需求與想像,接著便開始動手進行製造(將意念轉為位元,將位元(資訊)轉化為原子(物質)),最後,將成品進行公開交流討論與分享。如此一來,新的成品將不斷被製造出來(透過成品與數位檔案的再次分享),而成品的使用又產生經驗,而這種經驗在使用、分享甚至進化改良的過程中,又形成故事,如此一來,整個數位自造的過程便如同循環一樣,一直反覆下去9

藝術家動手將思想與創意,無中生有地產出實體作品,其實也是一種古老的創客。當代的許多新媒體藝術家,亦早已運用數位機工具進行創作,臺灣年度自造者盛會 Maker Faire Taipei,去年(2017年)甚至首次出現以「創客藝術」為主題的展覽特區,綻放出自造運動的當代新美學。

數位時代,創作者的意念已可透過技術的標準化,無縫傳達給他人,這種虛實整合提供了一種新的思維模式,讓創作者的「製造者身份」被概念化為一種數位媒介下的製造實踐主義(maktivism)、DIY公民10。總體而言,數位時代中,由於技術的標準化,創作的概念形變為線上技術服務、電子原始檔案、多媒體教學文件、並於線上群組進行分享(如下圖),這都已是當代的一種創作生態,這是一種不斷運用「眾人的智慧」的共生形式。

創客創作的分享型態,摘自:曾靖越.(2017)。位元與原子-創作概念在自造時代的形態轉換。2017「創新、設計、經營」國際研討會暨亞洲基礎造形論壇,國立台北商業大學,桃園。

註:本文結構與內容延伸自 – 曾靖越(2017)。 位元與原子-創作概念在自造時代的形態轉換。2017「創新、設計、經營」國際研討會暨亞洲基礎造形論壇,國立台北商業大學,桃園。

  1. 田中浩也(2013)。 FabLife : 衍生自數位製造的「製作技術的未來」 (許郁文, Trans.) 衍生自數位製造的製作技術的未來 (初版. ed., pp. 20-21). 臺北市: 臺北市 : 泰電電業。
  2. Hatch, M. (2015). 全世界在瘋什麼自造者運動? 解放創新思維,動手打造未來新世界 (張嚴心, Trans.) ( 21): 臉譜出版;家庭傳媒城邦分公司發行.
  3. 田中浩也. (2013). FabLife : 衍生自數位製造的「製作技術的未來」 (許郁文, Trans.) 衍生自數位製造的製作技術的未來 (初版. ed., pp. 16). 臺北市: 臺北市 : 泰電電業.
  4. 原文作者: Jeremy S Cook, 6 Common Problems to Avoid When Building a Strandbeest, 譯: 劉允中, 摘自:
  5. Anderson, C. (2013). 自造者時代 啟動人人製造的第三次工業革命 (連育德, Trans.) ( 107-110): 天下遠見出版公司.
  6. 邱誌勇(2016). 實體與虛擬的並置參與:當代自造者運動的社群集結與想像. 考古人類學刊(85), 83-107. doi:6152/jaa.2016.12.0004
  7. 賴彥均(2007). 紀念品:旅遊回憶的保存與觸發. (碩士論文), 國立交通大學, 新竹市.
  8. 該作品創作理念請見:
  9. 田中浩也(2013)。FabLife : 衍生自數位製造的「製作技術的未來」 (許郁文, Trans.) 衍生自數位製造的製作技術的未來 (初版. ed., pp. 60)。 臺北市: 泰電電業。
  10. 邱誌勇(2016-07-26)。創客運動 實踐科技空間的虛擬性.

本文轉自 nmlab《如何運用大眾的智慧打造仿生獸與聲紋吊飾

文章難易度
活躍星系核_96
754 篇文章 ・ 93 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

0

0
0

文字

分享

0
0
0
超音波懸浮的咖啡即溶-水滴的舞空術
Scimage
・2013/10/29 ・630字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 537 ・八年級
相關標籤: 聲波 重力

13-01860-large

把物體或是人懸浮在空中一直是讓人嚮往科學技術,為了對抗重力,其實已經有一些不同的技術被開發出來,可以是利用光、磁場或者是空氣的壓力。

其中聲波做為一種空氣的行進疏密波,可以在空間中創造出隨時間變化的氣壓場,所以如果把聲波「停下來」就可以造成局部穩定的壓力場,對物體進行操作或是懸浮。而停下來的方式最簡單就是利用一個額外的反射面讓聲波產生駐波。不過一般駐波只能產生一個軸線上穩定的平衡區域,為了可以動態控制駐波在空間中的節點位置,所以研究人員開始把很多超音波組合在一起,這樣一來就可以利用控制每個聲源的強度跟相對相位來產生可移動的穩定壓力場。

當把水珠跟一些有趣的東西,例如咖啡粉跟鈉粒放入這系統時,科學的 moment of truth 就開始上演了! 下面的影片中展示了當兩顆水滴凝空結合時會會發生的動態,因為水滴的結合而產生的振動可以明顯的看出來,這跟之前介紹過的跳起來的水滴是一樣的現象。當水滴結合之後,如果大小變得太大,表面張力拉不住水滴在壓力場下所受的力,就可以看到水滴「噴水而死」的壯烈畫面。如果結合的是咖啡或鹽巴,平常看不到的浸潤跟融解現象也都可以在高速攝影下清楚展示。 這類的技術或許有一天也可以把人懸浮起來,沒有什麼科學上的原理說不行,不過在那麼大的壓力場下,人也必須要考慮怎麼樣才不會噴血而…  @_@

資料來源:Sound waves levitate and mix floating drops of liquid

轉載自scimage科學影像

文章難易度

0

0
0

文字

分享

0
0
0
聲學稜鏡:將聲音散成彩虹——《物理雙月刊》
物理雙月刊_96
・2017/05/02 ・1347字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

文/陳勁豪|臺大梁次震宇宙學與粒子天文物理學中心 專案計畫助理研究員

Credit: Esfahlani et al.

瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家發明了聲學稜鏡,可以用物理方法來分離出聲波中不同頻率的成份。

早在 1672 年,牛頓就已經利用一系列的實驗證明,我們常見的白色光是由許多不同顏色的色光所組成。他的作法是讓白光通過一個由玻璃做成的三稜鏡。不同顏色的光從物理的角度就是指不同頻率的光。玻璃的折射率對不同頻率的光都不太相同,因此當白光經過三稜鏡中的兩次折射後,便可以分離出各種不同頻率的光。當然自然界中有許多方法可以作到類似的效果,即便是透過一個小水滴也可以得到相似的現象。

1672 年,牛頓就已經利用一系列的實驗證明,我們常見的白色光是由許多不同顏色的色光所組成。圖/By D-Kuru – Own work, CC BY-SA 3.0 at, wikimedia commons

但是同樣是波動,聲波基本上就沒有辦法用類似的方法來分出不同頻率的成份。要把聲波中不同頻率的成份分出來,基本上只能用電子方法,先把聲波用傅立葉變換轉換成頻譜,然後取出或濾掉想要的頻率,再轉換回聲波。這一系列的過程相當麻煩。

瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家發明了一個新的方法,他們可以透過純物理的方法,不須透過各種電子元件就可以把聲波中不同頻率的成份分開。他們的器材是以十個完全相同的方形鋁塊做成。鋁塊的中間跟上方各有鑽孔,十個鋁塊接起來後,看起來就像個上方有挖洞的鋁製方管,外貌也有些類似長笛。關鍵的部份是在鋁塊與鋁塊之間貼有薄膜。當聲波要透過薄膜傳遞時,不同頻率的聲波經過薄膜時會因為頻率不同而產生傳遞的時間差,因此頻率較高的聲波比較容易轉彎,頻率較低的聲波偏折的方向會小一點。

聲學稜鏡的外貌有些類似長笛,關鍵是在鋁塊與鋁塊之間貼有薄膜。當聲波要透過薄膜傳遞時,不同頻率的聲波經過薄膜時會因為頻率不同而產生傳遞的時間差。圖/By By Petar Milošević, CC BY-SA 4.0, wikimedia commons

當他們進行實驗的時候,他們輸入了 600-1400 Hz 的聲波。他們發現頻率越高的聲波會被導向較接近音源的表面,而頻率越低的部份則會出現在鋁管的末端。換句話說,這個鋁管就像一個聲學的稜鏡一樣,可以以物理方法把不同頻率的聲波分離出來。

這個研究立刻產生了許多可能的應用方向。其中一個可能的應用是拿來作為聲學天線用。當來自遠方的聲音被這個聲學稜鏡接收到,由於不同的頻率會對應到不同的反射角,只要測量接收到的訊號中,訊號最強的頻率,就可以反推回聲源的方向。更重要的,是這個分離頻率的方法其實相當簡單,因此應該可以很快的把這個方法優化並且產生更多大量的應用。

原始論文:

相關報導:


 

本文摘自《物理雙月刊》39 卷 2 月號 ,更多文章請見物理雙月刊網站

 

文章難易度
物理雙月刊_96
54 篇文章 ・ 6 位粉絲
《物理雙月刊》為中華民國物理學會旗下之免費物理科普電子雜誌。透過國內物理各領域專家、學者的筆,為我們的讀者帶來許多有趣、重要以及貼近生活的物理知識,並帶領讀者一探這些物理知識的來龍去脈。透過文字、圖片、影片的呈現帶領讀者走進物理的世界,探尋物理之美。《物理雙月刊》努力的首要目標為吸引台灣群眾的閱讀興趣,進而邁向國際化,成為華人世界中重要的物理科普雜誌。

0

1
0

文字

分享

0
1
0
音響室進階班:乾濕適中完美放送—《音響入門誌》
PanSci_96
・2016/10/01 ・6413字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 514 ・六年級

文/阿賣|本名張涵盈。身份多重,大致上來說是個創作歌手、音樂製作人與業餘的室內設計師。

場地提供/In Our Time、ST Music

5-1

在閱讀過許多音響空間的文章,跟許多高手討教以後,你終於下定決心要為自己打造一間完美的音響室了,從這一刻起,你進入另一個世界,有更多探索不完的新知。

明明已經對於吸音板、擴散板、低頻陷阱這些名詞不再陌生,但真要動手去搬動擺設、請師傅來施工,手上的設計圖畫了又畫,從第一版改到不知道第幾版了,卻總會有一些東西不知道該擺哪裡才好?哪一面牆上好像缺一塊什麼?就好像靈魂不知道哪裡缺了一塊一樣。

徹底了解聲音 先從物理說起

一切還是要從聲音的物理說起。

聲音在空氣中傳遞,碰到物體後,會發生的行為可以粗略分成吸收和反射。也可以說,不論擺放任何物體在空間裡,從家具到處理聲音的裝置,都是在利用這兩個機制善加組合運用,達到最好的音場效果。

當聲波碰到軟物質時,不會反射回來,能量會消失在軟物質裡面,這樣的現象叫做吸收。例如有大面窗簾、厚地毯,又擺放了很大的布沙發的客廳,聲音就會被大量吸收,這時候整個客廳的音場就會比較「乾」。乾的音場會很清晰,但是比較缺乏力道、聽覺上不夠飽滿。

反之,如果空間裡都是硬的物質,例如水泥或磁磚的牆面、玻璃窗、木製桌椅、光滑的瓷磚地板,這樣的空間就不容易吸收聲音,聲波碰到牆或是地板的時候很容易被反射,這樣的空間就會比較「濕」,有大量的回聲和殘響。

最理想的音響空間,必須是清晰的乾,但同時又有適量的殘響濕,簡單的說就是軟硬適中,不能完全吸收、也不能完全反射。

為要調整出最恰當的吸音比例,除了室內家具之外,購買專業吸音板擺在正確的位置,確有其必要性。

擴散是啥玩意 好聲自有大道理

知道了吸收跟反射的概念,接下來要介紹「擴散」了,這是一個奇妙的聲學名詞,在音響玩家中,只要提到「擴散」兩個字,就幾乎代表著「好聲」,它到底是怎麼一回事呢?

簡單來說,「擴散」就是反射的一種,但它對於聆聽音響來說,是更優秀的反射方式。當聲音碰到一面硬牆,它會被均勻地反射回來,但若這一面牆是凹凸不平的,那聲音在牆的各處被反射回來的快慢就會有所不同,這樣會對原本的聲波有「打散」的效果,回音就不會顯得平板,而且避免駐波和共振的發生。這件事就稱為「擴散」,在音響室或錄音室常常會看到凹凸不平的塊狀牆面,就是這個道理。

5-2

如果沒有預算在家裡打造這樣具有擴散效果的牆面,也可以買現成的「擴散板」,它就是一塊表面深淺凹凸不平的結構,擺設在音響室裡需要擴散的地方,就會讓聲音獲得擴散的效果。

對於喜歡自己動手 DIY 的玩家、或是木工的愛好者,擴散板更是一個浪漫的玩意兒,因為它是可以自己 DIY 完成的,表面高低不同的每一根木柱,都是經過設計的,且很多款經典擴散板的設計圖,在網路上都很容易找到。找一些好木料,找一個晴朗的星期天下午,自己動手製作一塊美麗的擴散板,是人生一大樂事啊。

吸音裝置名目多 相通卻又不相同

吸音棉吸音板低頻陷阱,這三樣東西根本上都是屬於「吸音」的裝置,他們雖然是三個不同的名詞,但實際上是沒有明確界限的,這三樣東西之間有模糊不清的曖昧地帶,有時候甚至可以同時兼具其中兩種或三種身份。

例如,把具有吸收低頻能力的吸音板放在低頻聚集過多的地方,讓它發揮吸收低頻的效果,就可以把這塊吸音板稱為「低頻陷阱」。這就像是沙發拿來躺著睡,就可以說沙發是床一樣的道理。同樣的東西在不同的用途下,可以在概念上是不同的事物。

為什麼要先解釋這個呢?因為每次跟人談及吸音棉、吸音板與低頻陷阱的時候,大多數朋友最後都聽得一頭霧水,最後總是很疑惑地問我:「所以,這三樣東西到底要怎麼區分?」事實上就是不能區分的,當想把這三樣東西就外觀上、或就材料結構上來分類的時候,就已經走錯路了。這三樣東西,比較像是用「功能性」來分類的,他們可能都是很類似的材料,但是因為擺放的位置不同,密度、厚度和長寬高的不同,就可以被稱為不同的名詞。

吸音棉、吸音板和低頻陷阱,它們可能都是海綿,或者外面包布的玻璃纖維棉或岩棉(註一)。通常整體的材料和尺寸越厚重,吸收的頻率就能達到越低,吸收頻率能到越低的,就越能稱為「低頻陷阱」。

甚至被稱為「低頻陷阱」的市售產品,也常常有吸收中高頻的效果,擺在低頻不多的位置上,它就只是一塊吸音板而已。說來說去,就物理上來說,這三樣東西做的事情都是一樣的,就是吸音。

吸音專業不專業 想法最有大差別

口語上常說的「吸音棉」,一般指的是樂團的練團室裡貼滿牆壁的那種黑色吸音海綿,它的功能比較像是利用吸音的方式,來減低樂團練習的音量,重點是不要吵到人,免得遭來鄰居抗議。這種吸音棉通常很便宜,跟音響玩家在音響專門店購買的吸音板,有很大的價格差異。

看到這裡,讀者可能會問:「如果我去音響店裡買吸音板,擺在樂團的練團室,它是否有減低音量避免吵到鄰居的效果呢?」答案是有的,但這樣做成本太高了,昂貴的吸音板要貼滿整間房間,是一件非常奢侈的事情。簡單的說,吸音板通常指的是「專業的聲學裝置」,為了調整空間的音場,而必須「有技巧的」去擺在正確位置的高級玩意兒。而吸音棉呢,通常指的是「廉價的降噪海綿」。

5-4

更深入來說,它們可能都同樣是海綿所製成,但它們價格的差異在於,吸音板的尺寸和厚度、海綿的密度,是經過聲學專家設計過的,專門針對大部份室內音響空間和頻率的先天不良,來作改善的用途,它通常會告訴消費者它能吸收的頻率範圍,低頻到多低,高頻到多高,專業的吸音板,通常會附上這個產品對於不同頻率的吸收能力的圖表資料。而且同一家公司,可能會出產多款不同尺寸、不同厚度與密度、甚至不同造型的吸音板,針對各種不同的空間聲學問題對症下藥。

而吸音棉呢?是沒得選的,市售的吸音棉大多是差不多的東西,只要有吸音的效果不要吵到鄰居就可以了,不需要太講究的。事實上,如果你的練團室的牆壁不是實心的磚牆,那即使把吸音棉貼滿整間房間,練團還是很容易吵到鄰居的。別忘了上一期有提過,吸音棉不是隔音棉,它沒有隔音效果,世界上沒有隔音棉這種東西。

此外,在這裡也要提醒讀者,如果希望打造一間真正好聲的音響室,千萬不要把吸音棉貼滿整間房間,這種完全不經思考的處理方式是不可能有什麼好音場的。

但若是哪天碰到一個專家,跟你說房間裡的哪個角落需要放置「吸音棉」,請不要跟他辯駁,說在這本雜誌上看到筆者說吸音棉是不專業的東西。他都已經告訴你在哪個角落要怎麼處理了,這是行家的想法,他口中講的吸音棉,其實就是指專業的吸音板,當然不是樂團練團室的那種黑色吸音棉囉。

同樣一塊海綿或玻璃纖維棉,它來到這世界上,可能因為命運的不同,而有不同的歸屬,最後到底成為了吸音棉、吸音板還是低頻陷阱,端看使用者怎麼用及會不會用了。

5-5

狹縫中思考 低頻最難明瞭

不管是音響玩家或是製作音樂的錄音師、混音師,都不會小看低頻這回事,低頻的頻率分佈和量感,始終是一個複雜且極難對付的課題。一個音響空間裡低頻的處理,往往是能不能獲得好音場的決定性關鍵。

相信很多讀者都或多或少聽過這個說法:「中高頻有方向性,低頻沒有方向性。」其實這一切都跟「繞射」這個物理現象有關。

當水波經過一道「寬門」的時候,它會直直地往前行進;但是當它經過的是一道「窄門」的時候,宅門會變成一個新的「源頭」,讓整個水波呈圓形往四面八方擴散開來(如下圖)。這種波動經過狹縫而擴散開來的物理現象,稱為「繞射」。當狹縫窄到會讓波動繞射的時候,原本直線前進的波就不會再是直線前進了,它會往四面八方散開。

5-6

這個「寬」跟「窄」的差別,大致上以水波的「波長」為基準。如果門窄到跟水波的波長差不多,那這道門就可以說它是窄的,在物理上稱為「狹縫」。如果門很寬,遠遠比水波的波長還要寬,那這道門就是寬的,就不是物理上所謂的「狹縫」。

瞭解了這個概念,試著來換算一下低頻的波長,會發現頻率 100Hz 的聲波,波長算出來竟然是 3.4 公尺!(註二)是的,3.4 公尺,比大多數人家裡的一層樓還要高,這麼長的長度,聲音才來回振動了一次。如果是 50 Hz 的聲波,波長就是剛剛的兩倍,長達 6.8 公尺了。

到這裡,您是不是已經發現了什麼呢?

是的,對於一般的建築,任何人家裡的空間格局,或任何居家室內空間,對於 100Hz 以下的低頻來說,都是狹縫!居家空間裡的任兩道牆,對於低頻聲波來說,都是相當窄的窄門,就算是很大的客廳,天花板和地板之間,對低頻來說依然都是狹縫。因此當喇叭發出低頻的時候,在室內空間幾乎都會往四面八方散開。即使在室外的大型演唱會,喇叭距離地面也很難高達數十公尺,因此低頻永遠都會有繞射的現象。

這種沒有方向性四處亂竄的低頻,根本上無可避免,會造成聆聽時音場的混亂,讓整個聽覺上變得「轟」。特別是在兩面牆之間的直角處,很容易形成低頻堆積。而兩面平行的牆面、或是天花板和地板,都正好會成為低頻的共振腔,讓某個頻率一直在中間嗡嗡作響。(註三)

到底吸音板、擴散板和低頻陷阱這些裝置該如何擺設,才能解決惱人的低頻問題以及平行牆面造成的駐波呢?抓準六大觀念,你也可以在家輕鬆擺設出定位清晰、乾濕適中的好音場,讓我們從喇叭開始說起吧。

喇叭聆聽貴賓席 擺位自有大道理

一般還不懂音響空間的人,大多數會將喇叭靠牆放,這不是一個好的方式。喇叭的背面應該和牆面保持一段距離,通常在 1 到 2 公尺之間,視不同的喇叭設計而有不同的擺放距離。以一般大小的房間來說,喇叭和後牆的距離,聆聽位置和喇叭之間,各為房間長度的 1/3,是一般認為最理想的比例。

5-7

通常會讓喇叭發出的聲音水平地打向聆聽者的耳朵,因此喇叭的高度和聆聽者的耳朵大約在相同高度,以此類推,不管是吸音板或是擴散板,也應該以坐著聆聽時的人耳高度為最主要區域,如上圖。

但實際的情況並不這麼單純,視不同的器材、不同的需求和室內空間的分配,還是會有很多不同的擺設方式。

喇叭後牆是重點 低頻陷阱不能缺

喇叭背後的牆面,是一個關鍵的地方。

大致上的觀念是這樣的,因為喇叭會將聲音往前打,但低頻因為沒有方向性,所以越低的頻率在喇叭的背後會越累積越多,如果喇叭背後剛好是呈直角的牆角的話,狀況則會更嚴重,也因此喇叭的後牆是需要將低頻做吸音的,不吸音會讓整個音場顯得太轟而失去清晰度。

然而,我們也很需要讓喇叭後牆具有反射能力,將聲音往前反彈到聆聽者的耳朵,這樣喇叭聽起來才會結實有力,不至於軟趴趴。又要吸音、又要反射,這樣的要求,就讓喇叭後牆的處理陷入兩難的局面了。一般的做法是:將吸收低頻的裝置擺設在「關鍵位置」上,其它的地方留著做反射用途。最常見的就是在後牆和左右側牆的兩處直角,擺上大型的低頻陷阱,這兩個巨大的吸音裝置可以解決掉這間音響室裡最多惱人的低頻。

5-8

也可以將低頻陷阱擺在後牆兩個直角處的人耳高度附近,但上面碰到天花板的兩個「三面直角」處,另外吊掛較小的低頻陷阱。而兩個喇叭中間的那一塊牆面,可以擺上一面擴散板來反射聲音,讓喇叭聽起來更結實有力。

找到第一反射點 關鍵時刻不妥協

室內音響空間的擺放,一般都建議第一反射點一定要做吸音。

第一反射點是什麼呢?第一反射點就是喇叭到牆面、牆面到聆聽者的耳朵之間,畫出聲音的反射路徑後, 聲波在牆上反射的那附近區域(如下圖)。在左右側牆面的第一反射點裝置吸音板,讓喇叭發出來的聲音不受到來自兩側牆的反射音干擾,音像定位就會清晰。

5-9

同樣的道理,喇叭發出的聲音也會打到天花板,再從天花板反射回到我們的耳朵裡,這個天花板上的第一反射點,也是必須要吊掛吸音板的區域。

左右牆面要對稱 定位清晰最透徹

一對喇叭的擺放位置,最好距離房間的左右側牆是一樣的距離,而且兩邊的牆面最好是盡量對稱的形狀和接近的材質,如果左右牆面不對稱,來自兩側牆的反射音,很容易造成聆聽音樂的干擾,會讓聽到的聲音變得跟原本唱片裡要傳達的不一樣,最明顯的就是樂器的擺位很容易歪掉,原本應該在中間的樂器變得偏左或偏右。

如果因為房間的格局,喇叭的左右側真的有無法對稱的情況,例如有一邊就剛好是一道門,那音像定位就很容易混淆不清,這時候在兩側相同距離的第一反射點,擺上一模一樣的吸音板做吸音,會比較改善。

沙發後牆不放過 聽感加深好開闊

一般來說,讓喇叭打向聆聽位置,這位置通常都是沙發區,建議沙發不要完全靠著後面的牆放置,中間要留 1 到 2 公尺的空間出來,在聆聽位置(沙發)後面的牆上人耳高度附近,可以裝置擴散板,讓喇叭過來的聲音被後牆反射時,是經過擴散以後的聲音,這個做法可以加深音場的深度,讓整個聽感上產生房間變大的錯覺。

天地之間別忘記 平衡聽感有道理

天花板和地板,如果不處理,房間的六個面,就會有兩面是硬的材質,這樣會讓整個空間內反射的比例佔得太高。而且別忘了,天花板與地板之間是巨大的平行面,會造成某個低頻的駐波,沒有處理好就很容易有一處低頻過多,室內會變得很轟。

因此必須在天地之間擺上一些吸音或擴散裝置,一般來說最簡單的想法是鋪地毯,至少在地面會有吸音的效果。但要注意的是,地毯的吸音頻率通常都在中高頻,無法延伸到低頻,這樣依然不能解決平行面之間的駐波造成低頻過多的問題(註三)。最好的解決方式,還是要將大型的低頻陷阱吊掛在天花板上,一方面破壞原本平板的形狀,一方面吸收低頻,吊掛的位置要視室內的音場分佈而定,原則上以低頻聚集最多的地方為主。

另外,也有在天花板吊掛擴散板的做法,但要注意的是擴散板一般是木頭製成,重量都很重,吊掛在天花板如果不夠牢固,是相當危險的,有人會因此使用保麗龍製的擴散板代替,但保麗龍製品不管是外觀或聲音上,都不如木製擴散板,因此也有人設計出重量較輕的木製擴散板,通常是格子狀的,但依然有一定的重量,在施工時一定要請專業的工程人員,才能確保安全性。5-10

了解聲音的物理之後,一路解析實際的音響空間調整,你決定好要動手進行住宅大改造了嗎?

  • 註一:如果吸音板的材料是玻璃纖維棉或岩棉,通常外頭都會包布,免得細小的纖維溢出,這些長纖維吸入肺裡會造成呼吸道的傷害,鑽進皮膚裡會造成紅腫發癢。所以在音響室看到包布的吸音板,千萬要小心不要刺破了。
  • 註二:物理公式「聲速 = 頻率 x 波長」,空氣中的聲速 340m/s,頻率為 100Hz,代入可得波長為 340/100 = 3.4 公尺。
  • 註三:樓高造成的駐波屬於低頻。以一般樓高兩米半來說,在天花板和地板為半波長(天地視為兩個節點),波長就是 5 公尺了,代入物理公式「聲速 = 頻率 x 波長」,兩米半樓高的共振頻率為 340/5 = 68 赫茲,68、136、272……等等兩倍頻、四倍頻以上都會有共振而過多的現象。

作者簡介

阿賣,本名張涵盈。身份多重,大致上來說是個創作歌手、音樂製作人與業餘的室內設計師。

1981 年生於台灣屏東,25 歲那年因為對社會與教育體制的荒謬感到失望,從台大物理研究所休學,潛心投入音樂創作。從吉他手跨到編曲人、製作人,累積了大量的錄音室工作經驗,後來靠著物理直覺和實作的毅力,自學摸索室內設計與建築聲學,在台北市廈門街建造了自己的錄音室。

作者信箱:mybeat70i@gmail.com 有疑問的讀者可來信討論

雙人團體「小城星電台」的吉他手與詞曲創作人,發行過兩張 EP 與一張專輯,從墾丁到馬來西亞都曾演出。

2015 年底已發行第一張個人創作專輯 「小城星電台—阿賣」。


Vol4

本文摘自《音響入門誌》vol. 4:無線傳輸篇

文章難易度