專用延時(shí)器與混響器的調(diào)控技巧

1、專用延時(shí)器與混響器的調(diào)控技巧 延時(shí)器與混響器是模擬室內(nèi)聲場聲音信號特性的專用設(shè)備。在錄音節(jié)目制作中，延時(shí)器和混響器可以在模擬的藝術(shù)聲場中傳遞時(shí)間、空間、方位、距離等重要信息，并且可以制作某些特殊效果。延時(shí)器與混響器工作性質(zhì)屬于心理聲學(xué)范疇，其調(diào)控技巧屬于音響美學(xué)范疇?？梢赃@樣說，延時(shí)器和混響器是炮制藝術(shù)聲場必不可少的主要設(shè)備。正因?yàn)槿绱耍訒r(shí)器與混響器的使用就比其它聲處理設(shè)備復(fù)雜和靈活多變。為了使初學(xué)者對延時(shí)器與混響器的工作性質(zhì)有所了解，有必要先談?wù)勈覂?nèi)聲場，介紹室內(nèi)聲學(xué)的基本概念和與人的聽覺的關(guān)系，以便于理解后面敘述的工作原理和調(diào)控技巧。 一、 室內(nèi)聲場中的聲音 無論教學(xué)、音樂廳、劇場，還是

2、大型演播室乃至小型錄音室，凡是室內(nèi)聽音環(huán)境中，所存在的聲能量都是由三部分聲音組合成的，如圖1所示。圖中A為直達(dá)聲，或稱為沒有受到干擾的原始聲，B為早期反向聲，或稱為鄰近表面最初反射聲。C為混響聲，或稱為滯后擴(kuò)散反射聲。這是從幾何聲學(xué)角度，運(yùn)用假想直線表示聲傳播走向和路徑的假定聲線方式。其實(shí)，聲音并不是走直線的。 在經(jīng)過1020ms時(shí)間（T1）間隔之后，從鄰近表面來的早期反射聲到達(dá)聽音點(diǎn)，這是第一次反射聲。再晚一點(diǎn)時(shí)間，間隔T2之后到達(dá)聽音點(diǎn)的是第二次反射聲。然后是T3，第三次反射聲?；蛟S還會有從其它鄰近反射面反射來的聲音，我們稱這部分聲音為早期反射聲，通常早期反射聲在35ms內(nèi)就完成了，見圖2

3、中B。在早期反射聲之后2050ms左右的時(shí)間為混響進(jìn)入時(shí)間。隨著時(shí)間的推延，聲波輻射到無數(shù)的反射面上，出現(xiàn)越來越多的反射聲。這時(shí)反射聲變得非常綢密，幾乎彼此重疊而分不清各自的成分，我們把這部分亂七八糟、無法分辨的滯后反射聲，稱為混響聲。 有一條從左至右的曲線，這條曲線是混響建立到截止的全過程。當(dāng)混響從進(jìn)入到穩(wěn)定狀態(tài)，即最大值后，逐漸衰減直到消失為零，這個過程稱為混響過程，但這不是我們平常所說的混響時(shí)間。從統(tǒng)計(jì)聲學(xué)的理論角度來說，混響時(shí)間的表征房間聲學(xué)特性的客觀參量。它的測量辦法是從聲壓最大值開始，衰減60dB時(shí)所用時(shí)間長度的多少來表明混響時(shí)間的。那么，在T60之后還有一段混響時(shí)間為什么不包括在

4、內(nèi)呢？因?yàn)門60這段曲線比較陡，而T60后面的曲線比較平，這樣計(jì)算說不準(zhǔn)確了。 此外，曲線畫法與以往表示混響聲的畫法有所不同。這是因?yàn)?，真正的室?nèi)混響并不是在早期反射聲后先出現(xiàn)一段時(shí)間空白才突然出現(xiàn)的?；祉懙慕⑹窃跓o規(guī)則聲擴(kuò)散中漸進(jìn)的，通過這條曲線可以表示混響的建立、保持和衰落過程。 室內(nèi)聲場中的直達(dá)聲、早期反射聲、混響聲中任何一部分聲音都有自身的作用及對整個聲場構(gòu)成不同的影響。這說是我們下面要討論的問題。 二、 室內(nèi)聲場與聽覺 1、人耳對聲音方位、距離高度的感知 正常人的雙耳對聲場中的聲音有感知和判斷作用。這包括了生理和心理的兩重反映。首先是對聲源有橫向定位（水平定位）的感知和判斷能力。例

5、如，人對低頻聲源的左、中、右定位感知，主要是依靠聲音到達(dá)兩耳的強(qiáng)度差判斷的；而且人對聲源的距離定位（縱向定位）也有感知和判斷能力。這主要依靠直達(dá)聲和近次反射聲及混響聲的感知比例來判斷。例如，直達(dá)聲強(qiáng)，反射聲和混響聲弱，在直達(dá)聲比例大時(shí)即可判斷為距離近；而直達(dá)聲比例小時(shí)，清晰度明顯降低，就可判斷為距離遠(yuǎn)。再次，人對聲音的高度定位（仰角定位），在一定范圍內(nèi)也有判斷作用。高度定位是運(yùn)用兩耳聽覺的頻譜差下意識地判斷出的。例如，由于抑角的不同，對人耳即感知不同的頻響特性曲線，在與正前方聽到的音色印象作比較后就可確定仰角。一般人耳可判斷100至200高度的聲音位置。 2、哈斯（HAAS）效應(yīng)與聲音定位 哈

6、斯是德國科學(xué)家，他于1930年發(fā)表了一篇“領(lǐng)先效應(yīng)”的文章。通過這個公認(rèn)的理論，可以說明人是怎樣感知聲源位置的。首先，在35ms內(nèi)，人的聽覺由于大腦抑制作用是不能判別時(shí)間差的。因此，在直達(dá)聲與早期反射聲分別到達(dá)人耳后，人不能感知幾個分立的聲音，而是只感知為一個聲音。由于這種瞬時(shí)融和效應(yīng)，直達(dá)聲與早期反射聲的疊加，使人感覺到聲音得到了加強(qiáng)，并且聲音清楚。而當(dāng)兩個聲音的時(shí)間差超過35ms50ms時(shí)，情況就不同了。人耳雖不能把兩個聲音分辨開，但已經(jīng)可以感覺到。當(dāng)時(shí)間差大于50ms后，人就能感到明顯的回聲效果了。如圖3a所示，在聽音者的前方，水平放置的兩只揚(yáng)聲器以聽音者為中軸線，當(dāng)揚(yáng)聲器L與R同時(shí)以同

7、一頻率、同一響度放音時(shí)，聽者者會產(chǎn)生幻象聲源位置，感到聲音在中間位置。如果如圖3b所示，此時(shí)將一側(cè)揚(yáng)聲器的聲音用延時(shí)器給以大于35ms的延時(shí)，聽音者會感到聲象位置偏向播放直達(dá)聲一側(cè)的揚(yáng)聲器。這種效應(yīng)即為領(lǐng)先效應(yīng)。換句話說，由于聽覺的先入為主的感知作用，使聽音者雙耳產(chǎn)生的幻象聲源位置偏離中心聲象位置，而判斷為聲音來自直達(dá)聲揚(yáng)聲器一方。當(dāng)然，如果兩只揚(yáng)聲器沒有時(shí)間差而出現(xiàn)聲音強(qiáng)度差時(shí)，聽音者還會產(chǎn)生幻象聲源的偏移，如圖3c所示，聲象位置會偏向聲音響的揚(yáng)聲器一側(cè)，這種由于幅差造成的人對聲音的心理感應(yīng)，也可以說是對比效應(yīng)使之強(qiáng)音量一側(cè)揚(yáng)聲器占有領(lǐng)先地位。 3、聲場中各種變量特性與作用 除消音室外，所有

8、室內(nèi)聽音環(huán)境中，在直達(dá)聲之后都有4個變量，在延遲一段很短的時(shí)間之后，有一個或幾個早期反射聲，在早期反射聲之后是混響的進(jìn)入時(shí)間，隨后是密集的滯后反射混響聲，在一定時(shí)間（若干秒）后混響聲消失。 為了模擬這一自然聲場的狀態(tài)，在錄音制作中要使用人工延時(shí)器和混響器來產(chǎn)生這些變量。因此，有必要將聲場中各種變量成分的特性與作用作進(jìn)一步介紹。 （1） 直達(dá)聲的作用 直達(dá)聲主要決定聲音的清晰度。它對人的聽覺有領(lǐng)先效應(yīng)（哈斯效應(yīng)），直達(dá)聲的長度和聲源傳播時(shí)間長度相同，它的頻率響應(yīng)特性由于沒有受到干擾而與聲源頻率響應(yīng)特性相同，直達(dá)聲是判斷聲源集團(tuán)和聲源寬度的重要依據(jù)。 （2） 延遲時(shí)間的作用 早期反射聲之間的延遲時(shí)

9、間的長短決定早期反射聲的密度，也是室內(nèi)聲場房間大小的重要標(biāo)志。延遲時(shí)間決定早期反射聲的進(jìn)入，房間大，首次反射聲就來得晚，房間小，首反射聲就來得早。延遲時(shí)間過長時(shí)會造成回聲，影響聲場清晰度。 （3） 早期反射聲的作用 早期反射聲的方位不是聲源的方位，它取決于反射面。反射聲的頻譜因受反射右吸收作用影響，其頻率響應(yīng)特性有所改變。反射聲可以傳遞空間信息，可以給人距離感。早期反射聲成為聲源的一部分，可以使聲源的聲音更加柔和。 （4） 混響進(jìn)入時(shí)間的作用 混響進(jìn)入時(shí)間即空間信息，它控制著混響聲在聲場中進(jìn)入的速度，混響進(jìn)入時(shí)間的長短與混響時(shí)間的長短成正比?；祉戇M(jìn)入時(shí)間長，混響時(shí)間也長?；祉戇M(jìn)入時(shí)間短，混響時(shí)

10、間也短。（5） 混響聲的作用 混響聲可以加強(qiáng)聲源的響度，可以改變聲源的主觀音質(zhì)，它可以給聲音溫暖感，也可以使聲音豐滿或明亮?；祉懧暠壤拇笮∮兄诼犝吲袛嗦曉吹木嚯x。若混聲比例太大或混響時(shí)間過長，將會干擾聲源的清晰度，使聲音混濁不清。 對錄音工藝來說，聲音的構(gòu)成主要靠以上各種變量的組合建立藝術(shù)聲場。從某種意義上說，一部錄音作品的好壞，全靠總體音響的框架支撐著。就一部音樂作品來說，即使演唱演奏得再好，音色調(diào)整得再好，若音響結(jié)構(gòu)上制作不出層次來，也是不能被聽眾接受的。 在處理直達(dá)聲、早期反射聲、混響聲這三種聲能，以及前面提到的各種聲學(xué)效應(yīng)的關(guān)系上，由于錄音方式不同，工作程序也就不同。同期制式錄音，

11、是利用演播室或錄音棚內(nèi)自然聲場的聲學(xué)條件來解決這些關(guān)系的。也就是說，同期制式錄音，力爭完美地反映出自然的藝術(shù)聲場，而多軌錄音完全是使用延時(shí)器和混響器，模擬藝術(shù)聲場人工制作出來的。 三、 延時(shí)器與混響器一般工作原理 1、延時(shí)器一般工作原理 延時(shí)器系統(tǒng)方塊。在數(shù)字式延時(shí)器內(nèi)，音頻信號首先通過低頻濾波器進(jìn)入編碼電路進(jìn)行A/B轉(zhuǎn)換，如圖5所示。音頻信號要經(jīng)過等幅脈沖信號采樣，形成等間隔的調(diào)幅脈沖信號組成的幅度包絡(luò)線。在變換成采樣模擬信號后，經(jīng)過緩沖存貯器將信息存貯備用，而后進(jìn)入移位寄存器，得到所需的延時(shí)量。在獲得延遲量后，信號經(jīng)譯碼器進(jìn)行解碼，D/A轉(zhuǎn)換后復(fù)原成模擬音頻信號。在輸出前，還要經(jīng)過低頻濾波

12、器，以清除混在音頻信號中的調(diào)制噪聲。由于全數(shù)字化的原因，延時(shí)器的信噪比是很好的，信噪比S/N=20Log2n，式中n是比特?cái)?shù)。從上式可知，每增加一個比特，可使信噪比提高6dB，即10bit為60 dB，16it為96 dB。目前已發(fā)展到18bit，其動態(tài)指標(biāo)是可想而知的。 2、混響器種類及工作原理 混響器可分為四種類型：鋼板式混響器，金箔式混響器，彈簧式混響器，數(shù)字式混響器。這幾種混響器的工作原理各不相同，但在錄音工藝中的作用大體上是一樣的。 （1）數(shù)字式混響器工作原理 數(shù)字式混響器的演算理論，早在六十所代就已經(jīng)建立了。由于硬件的原因，直至八十年代才逐漸使數(shù)字混響器在技術(shù)指標(biāo)、工作性能、自動化

13、程度上有了長足的進(jìn)步。 數(shù)字式混響器的工作原理。它完全采用數(shù)字方法處理信號，采樣隨同延遲一起插入循環(huán)存貯器，每一延遲的采樣乘以代表其反射聲幅度的系數(shù)，把反射聲加在一起獲得混響，然后送回存貯器，并用2的乘冪指數(shù)作乘法運(yùn)算。 萊克斯康（LEXICON）數(shù)字混響器，已經(jīng)打破了以往數(shù)字混響器的“預(yù)延時(shí) 模擬混響平均衰減 衰減時(shí)間可調(diào)”這種模式，而效仿自然混響的特點(diǎn)，以數(shù)字技術(shù)模仿出新的、沒有渲染、但又可變化的聲音。真正的房間混響，并不是在激勵聲后先出現(xiàn)一段時(shí)間上的空白延遲才進(jìn)入大密度混響的，而是漸進(jìn)的，擴(kuò)散是無規(guī)則的。480L的預(yù)延時(shí)間正是根據(jù)這個理論，設(shè)計(jì)了一種擴(kuò)散極不規(guī)則的組合，延時(shí)根據(jù)不同房間的大小、形狀、擴(kuò)散而定出混響的形狀，從強(qiáng)弱與形狀對比的變化、混響的長短，來反映和追求自然聲場?？梢姅?shù)字混響器的研究已進(jìn)入更深的層次。 （2）數(shù)字混響器的功能 就數(shù)字混響器的功能而言，遠(yuǎn)勝其它種類的混響系統(tǒng)。 數(shù)字混響器可以單路輸入信號，經(jīng)信息處理后分成四個獨(dú)立的音頻信號輸出，也可以分成兩對雙聲道，立體聲輸出或四聲道輸出。 若只當(dāng)延時(shí)器使用時(shí)，它可以同時(shí)送出中個不同的延遲量。在數(shù)字屏顯示器上，可方便地讀出電平、工作狀態(tài)、時(shí)間數(shù)據(jù)、波形響應(yīng)等。 在駁接方式上也更多元化了。就萊克斯康混響器而言，背板上除了兩路主輸入和四路輸出外，還有三路MIDI接口、數(shù)碼