关于重现音场的探讨及猜想

guo2002

关于重现音场的探讨及猜想
首先，我们先探讨什么样的音场才算是好的音场，我认为一个好的音场应该有三，第一，能感觉到所有声音元素脱离箱体，定位准确；第二，实现“宽抵两墙”的音场；第三，有足够的纵深及合适的高度。
其次，究竟是什么因素影响了音场的重建？或者说，重建一个好的音场需要哪些措施？
再者，重建音场的因素能否达成？或者说以上描述的音场的三个条件能否实现？
我们不妨来思考一个问题，喇叭盆体是圆的，因而单一个喇叭发出的声音是向360度扩散的（如图一），当二个单元放在左右两边发音时，其扩散的声波如图二所示，然而，往往听到的音场却是在左右两个喇叭之间，即仅仅听到A区的声音，这就很奇怪了，每个发音360度扩散的音场怎么只听到内侧的180度了，那么，两侧的各180度扩散的声音哪里去了？也就是B、C区的声波我们没有感觉到了，如图三所示。
单元发出的波_图1-2_缩小大小.gif (54.2 KB)
2010-5-5 19:20


要解释这个问题，我们就要引入“人耳掩蔽效应”的概念，什么是“人耳掩蔽效应”？当一个较弱的声音(被掩蔽音)的听觉感受被另一个较强的声音(掩蔽音)影响所造成的听觉上的错失这种现象称为“人耳掩蔽效应”。
事实上，左右喇叭两侧的各180度扩散的声音并没有丢掉，它仍然在，我们听不到它只不过是“人耳掩蔽效应”糊弄了我们而已!在图二中我们可以看到左右声道两只单元发出的声波在A区相互重迭，致使A区的声波密度相对较高，B区和C区声波密度相对稀薄，这样“人耳掩蔽效应”便成形了，外侧音场（B、C区，即被掩蔽音)被内侧音场（A区，即掩蔽音) 掩蔽造成了听觉上的错觉（图三），那么我们如何消除这个错觉呢？这就是音场重建的问题所在了。
掩耳效应图3.gif (34.78 KB)
2010-5-5 19:20


在我的实践经验中，以上所谓好音场的三个条件是完全能实现的，而且不是太难！那么影响音场的因素是什么呢？除却录音问题，探讨影响音场的因素应从两方面来入手，即重播系统及听音环境两者。
我们先探讨重播系统，我认为音质在一定程度上影响了音场的重建质量，而具有决定性的却是高频部分，没有高素质及适量的高频，是不可能有好音场的，事实上，高频延伸得越好，形成的音场也就越为宽广。大家都知道，声音频率越高，其方向性越强，反之，低频的方向性却很弱，所以，超低音喇叭随意摆放对音场的影响都不是太大，“卫星式”扬声系统也正是利用这个原理开发出来的。所以，我们可以听不见18KHZ和20KHZ，甚至听不见16KHZ，但重播系统却不能没有18KHZ和20KHZ，否则，要实现“宽抵两墙”的音场是不可能的！全频喇叭的音场不佳的原因，盖因其高频的欠缺所造成。其次，声音均衡通透，质地清晰，相位准确，也是实现宽广音场的积极因素，特别是均衡通透，如果系统的频带均衡通透，那么造成“人耳掩蔽效应”的根源便较为单一，我们只需解决被掩蔽音的强度问题即可，即是调节掩蔽量（或称阈移）使其达到“掩蔽门限”（“掩蔽门限”是指在掩蔽情况下，提高被掩蔽弱音的强度，使人耳能够听见被掩蔽音时的闻阈，或称“掩蔽闻阈”）来消除“人耳掩蔽效应”，否则问题便要复杂得多，因为人耳在各频段的“绝对闻阈”不同，“绝对闻阈”是指被掩蔽音单独存在时的听阈分贝值，即在安静环境中能被人耳听到的纯音的最小值，也就是说，频带本身也有“人耳掩蔽效应”问题，所以，在响度相等的不同频响中，人耳听到的强弱感受却是不同的。
音质的基本要求实现后，便是听音环境的问题了，只有音质与听音环境相结合，才能解决“人耳掩蔽效应”，从而重建出“宽抵两墙”的好音场。
事实上只要我们对听音环境做出相应要求即可解决被掩蔽音的强度问题，也即是使图二的A、B、C区的声波密度相对均衡，便可达至“掩蔽门限”，B、C区便不会被A区所掩蔽，“人耳掩蔽效应”也就消失！因而我们可以听到了B、C这两个区域的声音，也就形成“宽抵两墙”的音场。那么，如何增强及控制B、C区的密度？其实，平时大家所谓的“摆位”便是调整A、B、C区密度的行为之一，如果我们有效利用左右喇叭两边的墙壁对声波的反射，来增强两侧B、C区的声波密度，并做适当的调整，A、B、C区的声波密度便可趋于相对均衡，而对这个增强量的控制，可以通过“摆位”及改变墙壁的质地来实现，如图四。
各区密度图4.gif (39.19 KB)
2010-5-5 19:20


利用墙壁的质地来控制反射的增强量行之有效，但要精确控制则是比较困难的，辅以摆位的方法，两者结合则可以比较精确的控制A、B、C区的声波密度。我的做法是两边一定是硬墙或硬木板，不加任何吸音材料，使其有足够的反射量，然后调整左右声箱与墙壁的距离，当墙壁的反射量大时，左右音箱往中心靠拢一些，相反，反射量不足时，左右音箱各自向侧边墙壁靠拢，只要系统音质达到要求，“宽抵两墙”的音场便可轻而易举的实现。
需要特别强调的是，B、C区需要有足够的声波反射，有些同学在左右两边墙壁使用大量的吸音材料，其实是错误的，这样做会因声波的反射不足反而导致音场不够宽广，在这个位置使用扩散板同样是不科学的。另外，音场上方天花也不必使用吸音材料，否则音场的高度也会受到影响，而利用地板及天花的材料来控制音场的高低，也是行之有效的。
上面所述是左右音场的重建，那么音场的纵深又如何重建呢？自然规律真的是很奇妙，前面，我们消除了“人耳掩蔽效应”来建立左右音场，现在，我们却必须利用“人耳掩蔽效应”来在音箱的后面重建音场，也就是说，我们必须在音箱与前面墙壁之间建立一个“掩蔽音”区出现“人耳掩蔽效应”来欺骗耳朵，产生声音脱离了箱体而分布在音箱与前面墙壁之间划定区域的错觉，如此，纵深音场便建立了。从实践中可知，当音箱贴住墙壁时是没有纵深音场的，因此，我们在音箱与前面墙壁之间留出适当空间，利用前面墙壁的反射声波来提高声波密度，形成“掩蔽音”区，而“掩蔽音”的密度同样可以用墙壁的质地及箱体摆位来调节，这里可能需要比左右两边有更高的声波密度，当然，这个“掩蔽音”的密度的要求还跟聆听距离有关，下面将另作讨论。所以，这面墙壁同样不可使用吸音材料，以保证有足够的声波反射量，否则纵深音场也会受到削弱，有同学因配置不佳使音场前冲，因而在音箱后面的墙壁猛加吸音材料，真是南辕北撤，这个位置使用扩散板更是不合理，不但会削弱声波反射，而且会使定位不准及声音模糊。当然，为消除驻波而进行吸音处理还是需要的，但处理方式上必须兼顾音场建立。其实，江湖流传的所谓“前硬、中软、后扩散”的格局是合理的，也是吻合上面所述的原理的。
如图五所示，音箱与墙壁之间因三面墙壁的反射形成高密度的"掩蔽音"区，音箱前方因反射量少及使用吸音材料的关系使之形成低声波密度的“被掩蔽音”区，这样音场便建立在音箱与前壁墙及左右两壁之间。
图五.gif (28.45 KB)
2010-5-9 23:09


而音场高度的建立，道理也是相同的，音场上方天花板的处理也要相当注意，我感觉硬木板或石灰批荡的水泥板是很好的。而音箱的前方则可以根据情况使用吸音材料了。
如果各方面都做好了的话，我们可以检验一下，在我的听音室中，听童丽《名歌红》第一首《你的柔情我永远不懂》开头的两声门铃声，会在远离左边音箱一米多、高于音箱约二米处的左上角响起，第一声“掉物”的响声则在右边音箱一米多远的右下角。第二首《桃花朵朵开》的鸟鸣声在右边音箱外约后一米多的前墙接近天花板位置鸣叫。第四首《相见太晚》的雷声在远处天花板下轰鸣，可以清晰听见雨声从天花板往下洒落，充满整个空间。听国产精品《超级试音碟》的无伴奏合唱《茉莉花》，可以听到男女演唱者站立在墙壁之前，左右墙壁之间，男声站立在女声后面高出一头多处，连男女领唱的位置也是相当清楚的，我在这里用站立这个词，是因为音场不会在音箱平面上，而是高于音箱一米多的位置，差不多是站立的演唱者的头部位置。听《Round-Up》（俗称”圈牛”）第一首《Sounds of West》，整个牧场便像一幅立体画一样展现在你前面，可以听到马从音箱后面的右墙壁跑向左前墙壁，近处远处的喝叫声马叫声，沥沥在目。而重播大场面的交响乐，可以说，乐队就在你前面，像是亲临其景，无须通过声音的所谓空气感来判断乐器的远近位置，而是清楚的展现在你眼前，甚至你可以怀疑声音是不是从音箱发出，因为你听到的声音根本没有来自音箱的方向，你的感受，甚至比现场还好，比坐在现场的远处更能清楚“看”到乐器的位置。
关于听音环境形状的要求，我们都知道，长方形的重放空间是最好的，那是因为，一方面左右墙壁较为夹窄，反射量大，容易使B、C区达到“掩蔽门限”。另一方面，聆听者的位置离音箱及掩蔽音较远，因而使这两者的距离的比值低，这两者距离的比值越低，掩蔽音与被掩蔽音的相对距离就越近，掩蔽效果越好。要理解这个问题，我们就要引入“频域掩蔽”的概念，什么是“频域掩蔽”？“人耳的掩蔽效应”可分为两个类型，一是“频域掩蔽”，二是“时域掩蔽”。“时域掩蔽”是指掩蔽音与被掩蔽音在不同时段出现时发生的掩蔽，即滞后发出的音声或导前发出的声音对一方的掩蔽，掩蔽效果不但与声音强度有关，还与发生的时间有关，例如驻波或残响时间过长或过短造成的影响。而“时域掩蔽”是指掩蔽音与被掩蔽音在同时作用时发生掩蔽效应，又称为“同时掩蔽”，这是一种较强的掩蔽效应，掩蔽效果不但与声音强度有关，还与发生的距离有关，当频域中的一个强音掩蔽与之同时发声的附近的弱音时，弱音离强音越近，越容易被掩蔽；相反，离强音较远的弱音则不容易被掩蔽，而这个远近的定义是相对于聆听位置的远近而言。所以，当我们聆听位置靠近音箱时，音箱与掩蔽音相对耳朵的距离比值较大，我们可以定义为弱音离强音较远，掩蔽效果便变差，我们则感觉到声音大部分从箱体中发出，当我们离音箱位置较远，音箱与掩蔽音相对聆听的距离比值较小了，我们可以定义为弱音离强音较近，掩蔽效果便较好，这时我们听到的声音感觉几乎是来自掩蔽音，直接来自音箱的声音则被掩蔽，这便是我们常说的声音脱离了箱体，也是长方形房间音场会更好的道理了。
从以上原理可知，我们在建立音场的空间中，不应有任何物品的阻挡，否则会影响声波的反射，通常我们把器材架起几层摆放在左右音箱及前墙壁前面，是不合理的，合适的摆放位置应当在音箱下方的地板上，一层一字排开。

另外，在这里也跟大家探讨一下聆听位置高低的问题，事实上，重建音场后，乐器的纵深距离与聆听位置的高低有很大关系，我的经验是耳朵的位置尽量不要与高音单元处于同一水平线，习惯上大都建议耳朵与高音单元处于同一水平线，我认为这是不尽然的，因为这仅仅考虑到方向性来自高频的因素，却没有考虑到声波重迭问题，更没有利用“人耳掩蔽效应”建立音场后，利用其稳定性发挥作用。倘若你的音场平面刚好与高音单元处于同一水平线，其实，大多数是这样的情况，那么，由于声波传送的前后重迭便影响了纵深的感觉，使一个平面成为一条线，我们可以做个简单的实验，小孩都知道的，把几个杯子排成一列，当我们的眼睛与杯子平行时，看到的仅仅是第一个杯子，后面的都给第一个杯子挡住了，如果想看到所有杯子，眼睛的位置必须高于杯子的水平线。现代音乐厅座位都设计成阶梯形，其实也是这个道理，当我们坐在高于乐队的位置时，每件乐器发出的声音便可以直达我们的耳朵，如图六。这只是一种相当简单的分析，也未必正确，而实际情况可能要复杂得多，各位同学多加探讨。

听位图6.gif (30.9 KB)
2010-5-5 19:20


如题所示，这仅仅是我个人的一些实践及猜想，虽然我自己利用上述原理建立了这种音场，同时也因为实现了这种重建音场的目的，使这个猜想有了实践的检验及支撑，但仍然需要同学们做更深入的探讨及完善，所以，请同学们涌跃发言，指出不当之处。
下面是我的听音室摆位图:
我的重播环境及音场规模.gif (24.25 KB)
2010-5-5 23:10



[ 本帖最后由 SamLiu2006 于 2010-5-9 23:09 编辑 ]

guo2002

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另外，在这里也跟大家探讨一下聆听位置高低的问题，事实上，重建音场后，乐器的纵深距离与聆听位置的高低有很大关系，我的经验是耳朵的位置尽量不要与高音单元处于同一水平线，习惯上大都建议耳朵与高音单元处于同一水平线，我认为这是不尽然的，因为这仅仅考虑到方向性来自高频的因素，却没有考虑到声波重迭问题，更没有利用“人耳掩蔽效应”建立音场后，利用其稳定性发挥作用。倘若你的音场平面刚好与高音单元处于同一水平线，其实，大多数是这样的情况，那么，由于声波传送的前后重迭便影响了纵深的感觉，使一个平面成为一条线，我们可以做个简单的实验，小孩都知道的，把几个杯子排成一列，当我们的眼睛与杯子平行时，看到的仅仅是第一个杯子，后面的都给第一个杯子挡住了，如果想看到所有杯子，眼睛的位置必须高于杯子的水平线。现代音乐厅座位都设计成阶梯形，其实也是这个道理，当我们坐在高于乐队的位置时，每件乐器发出的声音便可以直达我们的耳朵，如图六。这只是一种相当简单的分析，也未必正确，而实际情况可能要复杂得多，各位同学多加探讨。

ray_ji

很多地方在瞎掰

UFO_09

学习

guo2002

过去也是认为高音单元要和人耳成一直线最好，经对文中作者提出的观

    点做了实验，效果真的耳目一新。

cd6lw

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抛开环境影响因素是不实际的。有几个人能搞专业听音室？而且专业也不是这么简单的。

其实在家我们能动的东西不多，慢慢折腾，花一段时间，瞎猫也能抓住死耗子。[s:97]

关键是折腾

yyy9

好帖子，顶！

丽磁佛山音频

俺个不学无术的，弱弱的问一句，单元屁股包的不是丝绸是木头，它咋地能360地如你图这么扩散呢？[s:31]补充一下，若是你讨论的是它裸体时的状况，那还说得过去。但又疑惑这和我们有啥关系，有谁这么玩？

[ 本帖最后由 MOZART阿度 于 2010-5-13 13:52 编辑 ]

1lobetr

支持技术探讨。

guo2002

  这贴我是从音响材料网转过来的，因里面所描述的内容，对烧友们调校音响

  时有非常高的参考价值。。。

叶荣玉

[s:20] [s:20] [s:20] [s:20] 这帖很有参考意义！！！[s:21] [s:21]

PCHIFI007

童丽的歌是前期单乐器录音，后期多轨合成的，声场是用技术手段搞的。也喜欢的。

夜迷宫之吻S

有些说法有问题吧~~

勃总

我从来不去注意什么音场！！！！那是个忽悠人的玩意！！！

一见你就笑

还是结合录音吧?