家用透聲銀幕的技術特點與分析

家用透聲銀幕的技術特點與分析

俞宇

深圳焦點偉業科技有限公司總經理

現在越來越多的影音愛好者選擇在家里安裝一套家庭影院系統,為了家庭裝修風格一致性和完整性的考慮,希望能夠隱藏音箱,達到聲像合一的最佳效果,有越來越多的用戶選擇使用透聲銀幕。然而,對于透聲銀幕的認識和選擇,大多數人并不清楚,因此在這里簡單和大家說一說。

目前市面上家用透聲幕主要分兩種∶編織透聲幕和微孔透聲幕。其中編織透聲幕以法國Screen Research和英國Screen Excellence最為著名。這兩款進口的編織透聲幕最大的好處就是聲音衰減小,加上背后的黑色吸光襯布后,10kHz以上的高頻段衰減只有1.5dB,全頻段衰減也不超過2.5dB,幾乎不用做頻率補償,下圖所示為Screen Research的ClearPix透聲幕料的音頻衰減曲線官方公布的測試圖。

SR編織音頻衰減測試圖

編織透聲幕的缺點就是增益不能做高,一般不超過1.0 增益,上述兩個品牌的產品增益一般都可以做到0.9～1.0之間。編織透聲幕1.0的增益好處就是無視角問題,但是家用投影機一兩千流明的亮度,投太大畫面時亮度就會不足,所以超過150英寸的畫面,就不建議用1.0 增益的編織透聲幕了。

大部分國產編織透聲幕,雖然有不少廠家標稱增益達到1.0,甚至高于1.0的,但是實測增益往往只有0.7～0.8,能夠達到0.9的都是鳳毛麟角,而且很多幕面材料都明顯偏色,時間久了會產生黃變現象。編織幕上雖然也可以做高增益涂層,高水平的廠家也可以避免涂層堵塞透聲縫隙,但是由于編織幕自身材料的漫反射特性,反射型涂層效果基本都收效甚微,相對而言利用玻璃微珠做的回射性光學涂層會有一定的提高增益的效果,但是只限于極小的視角范圍,同時投影機安裝位必須貼近人眼的視角,而在正常吊裝的投影機場景下,坐在沙發上的話屏幕的增益起不到任何作用。

相對而言,有經驗的幕布廠家會在不堵塞透聲縫隙的前提下在編織透聲幕的基礎上制作光學涂層,其主要作用是糾正編織基材的色偏,控制色溫,提高增益。如下圖,右側是編織基材的本色,實測增益0.9,左側就是進行過涂層處理的材料,白色純度有了明顯提高,增益也提高到了1.1。

編織對比

其實無論進口的或者國產的編織透聲幕,畫面效果能夠做到最好的,其效果還是不如優質的漫反射白幕,在這里我暫不分析具體的成因,根據分析,就是對比度的差別造成的。經過測試,編織幕的ANSI對比度,普遍比標準漫反射白幕低12%～18%,主觀看起來,就是感覺畫面發蒙,銳度不足,缺乏鮮活感,在調整投影機鏡頭聚焦的時候總感覺聚不到最準確的點上。對于編織透聲幕而言,畫面效果和透聲效果是一把雙刃劍,畫面做好了,透聲效果就會比較差;透聲效果做好了,畫面效果就好不起來。可以這么說,對于編織透聲幕而言,很難同時保證畫面效果和透聲效果俱佳。

最近出了很多“4K 編織”透聲幕,經測試除了增益達不到1.0以外,聲音衰減也很嚴重,如下圖,筆者測試過一款市面主流的4K編織透聲幕料,因為售價不算便宜,采用斜紋編織,實測增益可以達到0.9(因此很多廠家把它標稱為1.0甚至更高的增益),畫面也比較細膩,因此該款幕料被很多幕布品牌當做高端編織透聲幕在銷售,占據了家庭影院定制安裝市場的很大份額。通過測試數據可以看出,該款幕料在500Hz約有2dB衰減,8kHz衰減了約 8dB,10kHz衰減了剛好10dB,到了16kHz,已經衰減超過12dB了,實際聽感高頻細節幾乎丟失殆盡。

4K編織幕特寫與4K編織幕音頻衰減測試圖

除了編織透聲幕以外,微孔透聲幕則是近來逐漸成為主流的透聲銀幕。微孔透聲幕,是從商業影院用的微孔透聲幕演變進化而來,畢竟,所有電影院用的銀幕都是打滿了小孔的透聲幕。微孔透聲幕最大的好處就是可以方便地進行各種光學涂層的加工,增益可控,比如現在幾乎所有的商業3D影院都使用的金屬涂層微孔透聲幕,2D商業影院都使用的珍珠涂層高增益微孔幕。從畫質效果上來說,即使不進行光學涂層加工,微孔透聲幕的效果也基本都超過編織透聲幕。

一般商業影院的銀幕,其透聲孔的大小主要有0.8mm、1.0mm和1.2mm等幾種規格,一般需要離開屏幕最少10米以外觀看,顯然這樣的銀幕不能用于家庭影院,誰都不希望漂亮的女主角臉部特寫的時候一臉麻子……于是,開孔直徑更小的微孔透聲幕因此誕生了。目前市售的適合家用的微孔幕,有0.4mm、0.5mm、0.6mm幾種,經過投影測試,并且把一般用于影院VIP小廳的0.8mm微孔幕加入測試,得到最近觀看距離推薦如上表所示。

由此可見,如果您的視力正常的話,不想在觀看影片的時候看到滿屏的“洞洞”,那么,按照上表推薦的觀看距離以外布置您的沙發,一般家用透聲銀幕選擇0.5mm或者更小的0.4mm微孔幕比較好。或者您的影廳超過30平米,第一排座位到屏幕距離達到6米,那也可以選擇0.6mm的微孔幕。至于0.8mm的商用微孔幕……除非您座椅離開屏幕10米以上,那您的影廳面積得有80平米以上了。

最近觀看距離推薦表

幾種不同規格的微孔幕對比

小于0.6mm的透聲幕的微孔加工技術,好比是銀幕行業皇冠上的明珠,國外只有極少數廠家掌握此項技術,國內現在的成熟工藝只能加工出0.8mm的微孔幕,并且幅寬較窄,大幅面必須像電影幕一樣進行拼接。而家用幕要加工0.5mm甚至0.4mm的微孔幕,拼接上幾乎就無法實現,必須要在寬幅面上一次性加工成型,有許多技術難點無法克服。很多銀幕廠家也嘗試過用激光打孔,但是激光燒灼的痕跡會對幕面顏色造成污染,而且燒灼孔洞離散性很大,最關鍵是效率低下,幾乎無法量產。

早期的微孔透聲幕只有進口品牌,如美國的STEWART Microperf X20.5mm微孔透聲幕等,但是售價高昂,一塊150英寸的畫框透聲幕,售價超過10萬,真的只有土豪才能玩了。后來韓國SPECTRO推出了0.6mm的微孔幕,售價也要達到數萬元。期間國內也有一些廠家把0.8mm的商用透聲幕做進家庭影院項目里,但是因為孔徑太大、觀感太差,不能被市場接受。直到國內FOCUSVIEW(焦點)歷時數年,開發出了0.4mm的微孔透聲幕并投放市場,其無拼接有效幅寬超過3米,最大可以制作出300英寸2.35:1的屏幕,在國內家庭影院定制安裝市場受到普遍歡迎,并在全球范圍內得到廣泛應用,一舉打破了國外廠商壟斷的地位。

下面我們重點說說微孔透聲幕的聲學特性。想要PVC幕面透聲,就必須在幕面上進行打孔,在一張幕面上打幾個孔容易,但是要達到理想的聲音穿透效果,就不是這么簡單了,這里牽涉到一個穿孔率的指標。何謂穿孔率?顧名思義,就是微孔面積占屏幕單位面積的百分比。在中華人民共和國國家標準《反射和投射放映銀幕(GB/T13982-2005)》中,規定了商用透聲銀幕的穿孔率推薦值為6%～9%,孔徑最大不能超過1.5mm,在此孔徑范圍內,當小孔直徑較大時取較大百分比,當孔徑較小時取較小百分比。那么,怎么測量和計算微孔幕的穿孔率?這里有個測量和計算公式∶

其中∶

a=同一排孔橫向間距

b=同一列孔縱向間距

d=小孔直徑

如下圖,如果這款0.4mm的微孔透聲幕孔間距a=3.3mm,b=1.5mm, d=0.4mm,代入公式,可以計算出這款微孔幕的開孔率為5.1%。

穿孔率計算

按照國標,聲衰減的要求是8kHz和12.5kHz的聲衰減與500Hz的聲衰減之差分別不大于4dB和6dB。實際上在這個國家標準中,關于銀幕透聲特性的規定標準并不高,估計考慮到商業影院的揚聲器高音都是號角揚聲器,可以通過專業均衡器做預加重和再均衡處理,其電子分頻系統也可以很方便地大幅提升高音聲壓,以彌補透聲幕的穿透損失。然而家用揚聲器多數為球頂高音,聲壓較小,同時家用AV功放的均衡功能相對簡單,每個頻點一般最大提升量為6dB,如果透聲損失超過了6dB,均衡器也無力補償了。并且家用的微孔透聲幕不可能采用商業影院幕那么大的孔,綜合考慮聲衰減和亮度損失,穿孔率可以適當降低,但是取值多少比較合適,這個必須通過實驗才能確定。

在聲學實驗室,我們測試了幾種不同穿孔率的透聲幕的聲學特性,如圖∶

不同開孔率聲學曲線圖

測試采用的是在FOCUSVIEW焦點公司定制的3種不同穿孔率的0.4mm微孔透聲幕,穿孔率分別為5%、4%、3%,從測試結果可以看出,5%穿孔率的透聲效率最高,在500Hz衰減僅為0.5dB,在8kHz衰減僅為2.5dB,在12.5kHz衰減僅為3dB,即使到了16kHz,衰減也不到6dB,遠遠超出了商業影院透聲幕的國家標準。3%穿孔率的測試結果,聲衰減就要明顯高于5%穿孔率的幕布,在500Hz衰減為0.5dB,在8kHz衰減為4dB,在12.5kHz衰減為6dB,也剛好完全符合國家標準。經測試,微孔幕在孔徑0.4mm的時候,3%穿孔率就是極限,如果低于3%,聲衰減指標就低于國家標準,聽感上也會大打折扣。

從孔徑大小和穿孔率的分析,不難得出一個結論,就是希望孔越小越好,穿孔率越高越好。不過孔徑越小,孔的密度就必須越高,以0.4mm孔徑的微孔透聲幕為例,一個孔的面積根據圓的面積公式πr2很容易算出來,為0.1256mm2,按照5%的穿孔率,在一平米的幕面上,需要打出近40萬個孔!也就是說,在小指指甲蓋那么大的一平方厘米的面積上,需要加工出約40個孔,一張150英寸的微孔透聲幕,上面要有250萬個孔!而且孔間距和孔徑大小必須嚴格一致,這樣的加工難度可想而知,這也是為什么微孔幕售價相對較貴的原因。

近期筆者聽說有個進口屏幕品牌推出了0.2mm的微孔透聲幕,讓人大為訝異,要知道加工0.4mm的微孔幕難度已經非常之高,如果加工0.2mm微孔幕,按照5%的穿孔率,每平米需要打孔160萬個!在指甲蓋那么大的一平方厘米面積上要有160個孔!按照孔徑和距離的推算, 0.2mm直徑的微孔幕,離開眼睛0.6米就看不見孔了,也就是拿著小樣把胳膊伸直你就看不見幕面上的小孔了!如果能拿到樣品用顯微鏡看一下就知道真假了。

之前結束的廣州音響唱片展上,我看到又有公司宣傳推出了0.4mm微孔透聲幕,仔細一看,原來都是0.6mm的微孔透聲幕而號稱0.4mm的,這種0.6mm的透聲幕,第一排座椅至少要離開屏幕大約6米才看不見孔,大家注意不要被虛假宣傳忽悠了。在這里拍了幾張對比照片給大家看看,如果實在分辨不出孔的大小,就帶把鋼尺去對比吧,0.4mm的孔徑,會比鋼尺最小0.5mm的刻度明顯小,0.6mm的孔徑則會比最小刻度明顯大。

0.6mm與0.4mm兩種孔徑對比

如上圖,左邊是0.6mm的,右邊是0.4mm的,差別還是很大的。還有一種鑒別方法,就是打開投影機,投出全白畫面, 從微孔透聲幕面前慢慢往后退,如果到 2米多就完全看不見孔了,那就是真的0.4mm的微孔幕,如果是0.6mm的微孔幕,就算超過5米,幕面上的孔還是清晰可見的。

還有某款在國內有較高人氣的被代理商宣傳號稱0.4mm微孔的進口透聲幕,查詢了一下官網,官網上并沒有見到0.4mm規格的產品,只公布了兩款透聲幕∶商業影院用的1.2mm微孔幕,穿孔率為4.5%,還有一款家庭影院用的0.5mm微孔幕,穿孔率為1.7%。

不過到底是進口品牌,公布的音頻測試曲線還比較嚴謹,在10kHz的時候,已經衰減了10dB,到16kHz已經衰減了14dB。實際聽感和官方公布的結果還是吻合的,如果對聲音效果有較高要求的影院發燒友,選擇的時候還是多聽多看比較好。

商業影院用的1.2mm微孔幕,穿孔率為4.5%,還有一款家庭影院用的0.5mm微孔幕,穿孔率為1.7%

Spectral 240與Spectral 240 MP聲音衰減對比圖

我還見到過有的工藝不佳的微孔透聲幕,孔的大小參差不齊,分布不均勻, 遠看會有一片片的明暗色斑。用顯微鏡觀察孔洞,孔徑不圓潤,有很大的離散性,這都會對投影成像效果造成很大的影響。優質的微孔透聲幕,微孔均勻分布,間距整齊劃一,在顯微鏡下觀察,每個微孔都邊緣整齊、清晰圓潤,不失為一件工藝作品。

根據透聲幕的聲學頻響測試可以看出,無論什么透聲幕,都會對聲音造成損失,為了矯正透聲幕的透聲損失,用戶可以在AV功放的均衡器預設里面調整主揚聲器各頻段的參數,對頻率進行補償,盡量達到原汁原味的還音效果。為此我統計了如上表格,用戶可以參考這個表格,對相應頻率進行補償。對于超過6dB的頻率衰減,均衡器就無能為力了。

還有一點值得注意,很多用戶安裝透聲幕的時候,音箱會貼著透聲幕背后擺放,這樣會對聲音造成梳狀濾波效應,影響聲音還原。而且,如果音箱距離屏幕太近,喇叭單元和導相孔帶動的氣流也會引起屏幕震動。按照THX公司的建議,喇叭離屏幕推薦最小距離為25cm左右,不過這樣對空間的浪費較大。經我們測試,音箱距離屏幕最小距離建議保持15cm比較好,這樣既不過于浪費空間,也可以取得優秀的聲音表現。

一般透聲幕出廠的時候都會配有一塊黑色襯布,安裝在屏幕背后,用于吸收透射過屏幕的光線,避免屏幕背后的白墻或者反光的物質反射投影機光線而干擾屏幕畫面。

不過這層黑色襯布也會對聲音造成一定的影響,根據材質和密度的不同,音頻衰減率從0.5dB到2dB不等。所以我建議,如果在裝修的時候,把幕布背后的墻面刷成黑色,音箱也盡量選用黑色啞光表面的面板和單元,在安裝透聲幕的時候,背后的黑色襯布可以不用安裝,就可以取得更優異的透聲效果了。

工藝不佳的屏幕在100倍顯微鏡下的0.4mm微孔

焦點屏幕在500倍顯微鏡下的0.4mm微孔