家用透声银幕的技术特点与分析

家用透声银幕的技术特点与分析

俞宇

深圳焦点伟业科技有限公司总经理

现在越来越多的影音爱好者选择在家里安装一套家庭影院系统,为了家庭装修风格一致性和完整性的考虑,希望能够隐藏音箱,达到声像合一的最佳效果,有越来越多的用户选择使用透声银幕。然而,对于透声银幕的认识和选择,大多数人并不清楚,因此在这里简单和大家说一说。

目前市面上家用透声幕主要分两种∶编织透声幕和微孔透声幕。其中编织透声幕以法国Screen Research和英国Screen Excellence最为著名。这两款进口的编织透声幕最大的好处就是声音衰减小,加上背后的黑色吸光衬布后,10kHz以上的高频段衰减只有1.5dB,全频段衰减也不超过2.5dB,几乎不用做频率补偿,下图所示为Screen Research的ClearPix透声幕料的音频衰减曲线官方公布的测试图。

SR编织音频衰减测试图

编织透声幕的缺点就是增益不能做高,一般不超过1.0 增益,上述两个品牌的产品增益一般都可以做到0.9～1.0之间。编织透声幕1.0的增益好处就是无视角问题,但是家用投影机一两千流明的亮度,投太大画面时亮度就会不足,所以超过150英寸的画面,就不建议用1.0 增益的编织透声幕了。

大部分国产编织透声幕,虽然有不少厂家标称增益达到1.0,甚至高于1.0的,但是实测增益往往只有0.7～0.8,能够达到0.9的都是凤毛麟角,而且很多幕面材料都明显偏色,时间久了会产生黄变现象。编织幕上虽然也可以做高增益涂层,高水平的厂家也可以避免涂层堵塞透声缝隙,但是由于编织幕自身材料的漫反射特性,反射型涂层效果基本都收效甚微,相对而言利用玻璃微珠做的回射性光学涂层会有一定的提高增益的效果,但是只限于极小的视角范围,同时投影机安装位必须贴近人眼的视角,而在正常吊装的投影机场景下,坐在沙发上的话屏幕的增益起不到任何作用。

相对而言,有经验的幕布厂家会在不堵塞透声缝隙的前提下在编织透声幕的基础上制作光学涂层,其主要作用是纠正编织基材的色偏,控制色温,提高增益。如下图,右侧是编织基材的本色,实测增益0.9,左侧就是进行过涂层处理的材料,白色纯度有了明显提高,增益也提高到了1.1。

编织对比

其实无论进口的或者国产的编织透声幕,画面效果能够做到最好的,其效果还是不如优质的漫反射白幕,在这里我暂不分析具体的成因,根据分析,就是对比度的差别造成的。经过测试,编织幕的ANSI对比度,普遍比标准漫反射白幕低12%～18%,主观看起来,就是感觉画面发蒙,锐度不足,缺乏鲜活感,在调整投影机镜头聚焦的时候总感觉聚不到最准确的点上。对于编织透声幕而言,画面效果和透声效果是一把双刃剑,画面做好了,透声效果就会比较差;透声效果做好了,画面效果就好不起来。可以这么说,对于编织透声幕而言,很难同时保证画面效果和透声效果俱佳。

最近出了很多“4K 编织”透声幕,经测试除了增益达不到1.0以外,声音衰减也很严重,如下图,笔者测试过一款市面主流的4K编织透声幕料,因为售价不算便宜,采用斜纹编织,实测增益可以达到0.9(因此很多厂家把它标称为1.0甚至更高的增益),画面也比较细腻,因此该款幕料被很多幕布品牌当做高端编织透声幕在销售,占据了家庭影院定制安装市场的很大份额。通过测试数据可以看出,该款幕料在500Hz约有2dB衰减,8kHz衰减了约 8dB,10kHz衰减了刚好10dB,到了16kHz,已经衰减超过12dB了,实际听感高频细节几乎丢失殆尽。

4K编织幕特写与4K编织幕音频衰减测试图

除了编织透声幕以外,微孔透声幕则是近来逐渐成为主流的透声银幕。微孔透声幕,是从商业影院用的微孔透声幕演变进化而来,毕竟,所有电影院用的银幕都是打满了小孔的透声幕。微孔透声幕最大的好处就是可以方便地进行各种光学涂层的加工,增益可控,比如现在几乎所有的商业3D影院都使用的金属涂层微孔透声幕,2D商业影院都使用的珍珠涂层高增益微孔幕。从画质效果上来说,即使不进行光学涂层加工,微孔透声幕的效果也基本都超过编织透声幕。

一般商业影院的银幕,其透声孔的大小主要有0.8mm、1.0mm和1.2mm等几种规格,一般需要离开屏幕最少10米以外观看,显然这样的银幕不能用于家庭影院,谁都不希望漂亮的女主角脸部特写的时候一脸麻子……于是,开孔直径更小的微孔透声幕因此诞生了。目前市售的适合家用的微孔幕,有0.4mm、0.5mm、0.6mm几种,经过投影测试,并且把一般用于影院VIP小厅的0.8mm微孔幕加入测试,得到最近观看距离推荐如上表所示。

由此可见,如果您的视力正常的话,不想在观看影片的时候看到满屏的“洞洞”,那么,按照上表推荐的观看距离以外布置您的沙发,一般家用透声银幕选择0.5mm或者更小的0.4mm微孔幕比较好。或者您的影厅超过30平米,第一排座位到屏幕距离达到6米,那也可以选择0.6mm的微孔幕。至于0.8mm的商用微孔幕……除非您座椅离开屏幕10米以上,那您的影厅面积得有80平米以上了。

最近观看距离推荐表

几种不同规格的微孔幕对比

小于0.6mm的透声幕的微孔加工技术,好比是银幕行业皇冠上的明珠,国外只有极少数厂家掌握此项技术,国内现在的成熟工艺只能加工出0.8mm的微孔幕,并且幅宽较窄,大幅面必须像电影幕一样进行拼接。而家用幕要加工0.5mm甚至0.4mm的微孔幕,拼接上几乎就无法实现,必须要在宽幅面上一次性加工成型,有许多技术难点无法克服。很多银幕厂家也尝试过用激光打孔,但是激光烧灼的痕迹会对幕面颜色造成污染,而且烧灼孔洞离散性很大,最关键是效率低下,几乎无法量产。

早期的微孔透声幕只有进口品牌,如美国的STEWART Microperf X20.5mm微孔透声幕等,但是售价高昂,一块150英寸的画框透声幕,售价超过10万,真的只有土豪才能玩了。后来韩国SPECTRO推出了0.6mm的微孔幕,售价也要达到数万元。期间国内也有一些厂家把0.8mm的商用透声幕做进家庭影院项目里,但是因为孔径太大、观感太差,不能被市场接受。直到国内FOCUSVIEW(焦点)历时数年,开发出了0.4mm的微孔透声幕并投放市场,其无拼接有效幅宽超过3米,最大可以制作出300英寸2.35:1的屏幕,在国内家庭影院定制安装市场受到普遍欢迎,并在全球范围内得到广泛应用,一举打破了国外厂商垄断的地位。

下面我们重点说说微孔透声幕的声学特性。想要PVC幕面透声,就必须在幕面上进行打孔,在一张幕面上打几个孔容易,但是要达到理想的声音穿透效果,就不是这么简单了,这里牵涉到一个穿孔率的指标。何谓穿孔率?顾名思义,就是微孔面积占屏幕单位面积的百分比。在中华人民共和国国家标准《反射和投射放映银幕(GB/T13982-2005)》中,规定了商用透声银幕的穿孔率推荐值为6%～9%,孔径最大不能超过1.5mm,在此孔径范围内,当小孔直径较大时取较大百分比,当孔径较小时取较小百分比。那么,怎么测量和计算微孔幕的穿孔率?这里有个测量和计算公式∶

其中∶

a=同一排孔横向间距

b=同一列孔纵向间距

d=小孔直径

如下图,如果这款0.4mm的微孔透声幕孔间距a=3.3mm,b=1.5mm, d=0.4mm,代入公式,可以计算出这款微孔幕的开孔率为5.1%。

穿孔率计算

按照国标,声衰减的要求是8kHz和12.5kHz的声衰减与500Hz的声衰减之差分别不大于4dB和6dB。实际上在这个国家标准中,关于银幕透声特性的规定标准并不高,估计考虑到商业影院的扬声器高音都是号角扬声器,可以通过专业均衡器做预加重和再均衡处理,其电子分频系统也可以很方便地大幅提升高音声压,以弥补透声幕的穿透损失。然而家用扬声器多数为球顶高音,声压较小,同时家用AV功放的均衡功能相对简单,每个频点一般最大提升量为6dB,如果透声损失超过了6dB,均衡器也无力补偿了。并且家用的微孔透声幕不可能采用商业影院幕那么大的孔,综合考虑声衰减和亮度损失,穿孔率可以适当降低,但是取值多少比较合适,这个必须通过实验才能确定。

在声学实验室,我们测试了几种不同穿孔率的透声幕的声学特性,如图∶

不同开孔率声学曲线图

测试采用的是在FOCUSVIEW焦点公司定制的3种不同穿孔率的0.4mm微孔透声幕,穿孔率分别为5%、4%、3%,从测试结果可以看出,5%穿孔率的透声效率最高,在500Hz衰减仅为0.5dB,在8kHz衰减仅为2.5dB,在12.5kHz衰减仅为3dB,即使到了16kHz,衰减也不到6dB,远远超出了商业影院透声幕的国家标准。3%穿孔率的测试结果,声衰减就要明显高于5%穿孔率的幕布,在500Hz衰减为0.5dB,在8kHz衰减为4dB,在12.5kHz衰减为6dB,也刚好完全符合国家标准。经测试,微孔幕在孔径0.4mm的时候,3%穿孔率就是极限,如果低于3%,声衰减指标就低于国家标准,听感上也会大打折扣。

从孔径大小和穿孔率的分析,不难得出一个结论,就是希望孔越小越好,穿孔率越高越好。不过孔径越小,孔的密度就必须越高,以0.4mm孔径的微孔透声幕为例,一个孔的面积根据圆的面积公式πr2很容易算出来,为0.1256mm2,按照5%的穿孔率,在一平米的幕面上,需要打出近40万个孔!也就是说,在小指指甲盖那么大的一平方厘米的面积上,需要加工出约40个孔,一张150英寸的微孔透声幕,上面要有250万个孔!而且孔间距和孔径大小必须严格一致,这样的加工难度可想而知,这也是为什么微孔幕售价相对较贵的原因。

近期笔者听说有个进口屏幕品牌推出了0.2mm的微孔透声幕,让人大为讶异,要知道加工0.4mm的微孔幕难度已经非常之高,如果加工0.2mm微孔幕,按照5%的穿孔率,每平米需要打孔160万个!在指甲盖那么大的一平方厘米面积上要有160个孔!按照孔径和距离的推算, 0.2mm直径的微孔幕,离开眼睛0.6米就看不见孔了,也就是拿着小样把胳膊伸直你就看不见幕面上的小孔了!如果能拿到样品用显微镜看一下就知道真假了。

之前结束的广州音响唱片展上,我看到又有公司宣传推出了0.4mm微孔透声幕,仔细一看,原来都是0.6mm的微孔透声幕而号称0.4mm的,这种0.6mm的透声幕,第一排座椅至少要离开屏幕大约6米才看不见孔,大家注意不要被虚假宣传忽悠了。在这里拍了几张对比照片给大家看看,如果实在分辨不出孔的大小,就带把钢尺去对比吧,0.4mm的孔径,会比钢尺最小0.5mm的刻度明显小,0.6mm的孔径则会比最小刻度明显大。

0.6mm与0.4mm两种孔径对比

如上图,左边是0.6mm的,右边是0.4mm的,差别还是很大的。还有一种鉴别方法,就是打开投影机,投出全白画面, 从微孔透声幕面前慢慢往后退,如果到 2米多就完全看不见孔了,那就是真的0.4mm的微孔幕,如果是0.6mm的微孔幕,就算超过5米,幕面上的孔还是清晰可见的。

还有某款在国内有较高人气的被代理商宣传号称0.4mm微孔的进口透声幕,查询了一下官网,官网上并没有见到0.4mm规格的产品,只公布了两款透声幕∶商业影院用的1.2mm微孔幕,穿孔率为4.5%,还有一款家庭影院用的0.5mm微孔幕,穿孔率为1.7%。

不过到底是进口品牌,公布的音频测试曲线还比较严谨,在10kHz的时候,已经衰减了10dB,到16kHz已经衰减了14dB。实际听感和官方公布的结果还是吻合的,如果对声音效果有较高要求的影院发烧友,选择的时候还是多听多看比较好。

商业影院用的1.2mm微孔幕,穿孔率为4.5%,还有一款家庭影院用的0.5mm微孔幕,穿孔率为1.7%

Spectral 240与Spectral 240 MP声音衰减对比图

我还见到过有的工艺不佳的微孔透声幕,孔的大小参差不齐,分布不均匀, 远看会有一片片的明暗色斑。用显微镜观察孔洞,孔径不圆润,有很大的离散性,这都会对投影成像效果造成很大的影响。优质的微孔透声幕,微孔均匀分布,间距整齐划一,在显微镜下观察,每个微孔都边缘整齐、清晰圆润,不失为一件工艺作品。

根据透声幕的声学频响测试可以看出,无论什么透声幕,都会对声音造成损失,为了矫正透声幕的透声损失,用户可以在AV功放的均衡器预设里面调整主扬声器各频段的参数,对频率进行补偿,尽量达到原汁原味的还音效果。为此我统计了如上表格,用户可以参考这个表格,对相应频率进行补偿。对于超过6dB的频率衰减,均衡器就无能为力了。

还有一点值得注意,很多用户安装透声幕的时候,音箱会贴着透声幕背后摆放,这样会对声音造成梳状滤波效应,影响声音还原。而且,如果音箱距离屏幕太近,喇叭单元和导相孔带动的气流也会引起屏幕震动。按照THX公司的建议,喇叭离屏幕推荐最小距离为25cm左右,不过这样对空间的浪费较大。经我们测试,音箱距离屏幕最小距离建议保持15cm比较好,这样既不过于浪费空间,也可以取得优秀的声音表现。

一般透声幕出厂的时候都会配有一块黑色衬布,安装在屏幕背后,用于吸收透射过屏幕的光线,避免屏幕背后的白墙或者反光的物质反射投影机光线而干扰屏幕画面。

不过这层黑色衬布也会对声音造成一定的影响,根据材质和密度的不同,音频衰减率从0.5dB到2dB不等。所以我建议,如果在装修的时候,把幕布背后的墙面刷成黑色,音箱也尽量选用黑色哑光表面的面板和单元,在安装透声幕的时候,背后的黑色衬布可以不用安装,就可以取得更优异的透声效果了。

工艺不佳的屏幕在100倍显微镜下的0.4mm微孔

焦点屏幕在500倍显微镜下的0.4mm微孔