仝 欣，齊 娜

（中國傳媒大學傳播聲學研究所，北京 100024）

現(xiàn)場音響效果的錄音評價

仝 欣，齊 娜

（中國傳媒大學傳播聲學研究所，北京 100024）

采用符合中國人平均生理參數(shù)的聲學頭模進行雙耳錄音評價是現(xiàn)場音響效果評價的一種行之有效的方法，分析基于聲學頭模的錄音評價方法，以及與現(xiàn)場評價方法相比的優(yōu)勢及存在的問題，從而給出提高錄音評價準確度的建議方法。

聲學頭模；主觀評價；錄音評價；現(xiàn)場音響效果；視覺提示

1 引言

隨著人們對精神文化生活的需求和要求的提高，越來越多的人走進音樂廳、歌劇院、劇場等廳堂以及露天場所欣賞現(xiàn)場演出。而演出現(xiàn)場音響效果的完美程度如何，是否能夠滿足觀眾的聽覺要求？這就需要對現(xiàn)場音響效果進行評價。

現(xiàn)場音響效果主要受到兩個因素的影響：一是建筑聲學特性，對于廳堂，指的是室內聲學設計的聲學特性，對于露天場所，則指周圍建筑為演出場所帶來的聲學特性影響；二是現(xiàn)場所配備的電聲系統(tǒng)的特性，若是純原聲表演，則可不考慮此因素。

評價方法一般包括客觀評價和主觀評價兩個方面。客觀評價指利用客觀的聲學測量指標來描述音質效果；主觀音質評價指通過人對聲音的主觀感受對音質進行評價。評價的最終標準是人的聽覺感受，客觀的測量指標雖然與主觀聽感有著一定的對應關系，但是由于人聽覺系統(tǒng)的復雜性，再加上目前對聽覺生理和聽覺心理的研究不夠深入，僅僅依靠客觀評價指標還不能完全反映主觀的聽覺感受。因此，對音響效果的評價需要同時進行客觀評價和主觀評價，并以主觀評價作為廳堂音質的最終評判標準[1]。

主觀評價通常的方法是請一批專業(yè)的聽音員到音樂廳、歌劇院、劇場、露天舞臺等需要評價的現(xiàn)場，欣賞現(xiàn)場演出后對此場所的音響效果進行評價，即所謂的現(xiàn)場評價方法。但是要求不同地域的專業(yè)聽音員在同一時間、同一地點欣賞同一場演出，需要耗費很多時間和精力，還會產生較大的經濟開支。同時，這種評價方法無法比較觀眾區(qū)不同位置處的音響效果，因為每個聽音員的評價結果之間會有主觀差異，在不同位置處的聽音員對同一場演出的評價沒有可比性；若使同一聽音員在不同位置處先后進行聽評，結果也不準確，因為即使由同一批演員表演同一個節(jié)目，都一定會產生差異，對主觀評價結果有一定的影響。然而，基于聲學頭模的錄音評價方法可以很好地解決上述問題。

2 雙耳技術與聲學頭模

人的雙耳處聲壓包含了主要的聲音空間因素，包括聲源的定位信息和環(huán)境反射聲的空間信息。聲波經直達和環(huán)境反射的途徑傳輸?shù)铰犝唠p耳，而聽者的頭部、軀干、耳廓等對入射聲波具有衍射、散射作用，這些作用可以用聲源到雙耳的傳輸函數(shù)HRTF（Head Related Transfer Function）來表示。如果能在聽音者雙耳鼓膜處再現(xiàn)包含有HRTF的雙耳信號，就能夠較好地還原聲場，聽音者會在很大程度上提升臨場感。在雙耳處錄音、合成和重現(xiàn)的方式方法總稱為“雙耳技術（Binaural Technology）”[2]。雙耳技術最直接的應用是利用人工頭進行雙耳錄音，使不在現(xiàn)場的聽音者也能聆聽到現(xiàn)場效果，或者將現(xiàn)場記錄的雙耳信號儲存下來，以滿足后期重放的需要。也可通過HRTF與干信號卷積而合成的雙耳信號來動態(tài)地模擬某一聽覺事件，甚至是現(xiàn)實生活中并不存在的聽覺事件，從而創(chuàng)建一個聽覺虛擬環(huán)境（Auditory Virtual Environment）。雙耳技術現(xiàn)已廣泛應用于各種聲學領域[3]。

由于HRTF是與人體生理結構和尺寸密切相關的，而統(tǒng)計結果又和種族、地域等有關，因此，在對音響效果進行錄音評價時，應采用符合中國人平均生理參數(shù)的人工頭進行雙耳錄音。中國傳媒大學傳播聲學研究所根據(jù)GB/T 2428-1998《中國成年人頭面部尺寸國家標準》設計制作了一款的聲學頭模[4]（見圖1），頭型尺寸符合中國人平均生理參數(shù)，該頭模對頭、肩部結構進行了一定的簡化，僅保留了與聲學特性相關的主體部分[5,6]。頭模上安裝有標準人工耳廓（見圖2），是在對中國400名成年男女的耳廓形態(tài)進行群體分析的基礎上，選取最具有代表性的耳廓結構外形作為參考而設計制作的[7]。雙耳耳道入口處分別內置一支DPA 4060BM微縮傳聲器。另外，還對該聲學頭模進行了一系列的聲學特性測量[5,6,8,9]以及主觀聽感實驗[10-12]，實驗結果表明，聲學頭模錄音能夠較好地代表人的真實聽音感受，可以用于音響效果的評價。

此外，在聲學頭模的前上方和后下方分別增加了一個輔助傳聲器通道，用于提供聲源前、后和上、下的方位信息。聲學頭模的結構尺寸以及輔助傳聲器通道的位置見圖3。

3 基于聲學頭模的現(xiàn)場音響效果的錄音評價

基于聲學頭模的錄音評價方法是指將聲學頭模置于待評價現(xiàn)場的觀眾區(qū)或舞臺區(qū)，利用聲學頭模對現(xiàn)場演出進行雙耳錄音，事后在標準聽音室內用耳塞對雙耳錄音重放，從而對演出現(xiàn)場音響效果進行主觀評價的方法。需要特別注意：錄音時聲學頭模的擺放位置、朝向以及高度應與聽眾或表演者一致。

若采用揚聲器重放，則需要對雙耳信號進行串音消除處理，但是這樣會使聲場產生一定的畸變，影響評價結果，因此，不建議使用揚聲器重放。為了去除聲學頭模錄音和重放時電聲系統(tǒng)的影響，需要對聲學頭模內的2支微縮傳聲器及耳塞進行頻響均衡。

3.1 優(yōu)勢

采用基于聲學頭模的錄音評價方法，徹底解決了現(xiàn)場評價對時間和地域的限制，聽音員們不需要到演出現(xiàn)場，可以在任何時間、任何地域進行評價，大大節(jié)省了聽音員的時間和精力，也節(jié)省了開支，給評價工作帶來便利。另外，錄音評價具有完全的可重復性，方便檢驗評價的信度和效度。

完美的音響效果不僅要使觀眾獲得最好的聽覺感受，演員等其他方面也要獲得較高的滿意度。因此，對現(xiàn)場音響效果的評價不僅要對觀眾區(qū)（語音清晰度、聲場混響感、親切感、溫暖感、豐滿度、聽感聲源寬度、聽覺包圍感、聲場自然度等）進行評價，還要對舞臺區(qū)（語言清晰度、聲場自然度、舞臺區(qū)反應及時性等）進行評價[13]。在現(xiàn)場演出時，將聲學頭模放置于舞臺區(qū)進行錄制，即可對舞臺區(qū)的音響效果進行評價。若在同一場演出時，將多個聲學頭模置于舞臺區(qū)和觀眾區(qū)的不同位置進行多測點錄制，這樣就可以在聽音室內對廳堂中不同位置處的音響效果進行比較。這些是傳統(tǒng)的現(xiàn)場評價方法所不能實現(xiàn)的。

圖1 聲學頭模

圖2 標準人工耳廓

圖3 聲學頭模結構尺寸

如果現(xiàn)場沒有演出，且已通過客觀測量得到了多個位置處的雙耳房間脈沖響應，則可以利用提前錄制好的干信號與各測點的雙耳房間脈沖響應進行卷積，從而得到相應各個位置的雙耳信號，再通過耳塞重放即可對現(xiàn)場不同位置處的現(xiàn)場音響效果進行評價。

3.2 存在的問題

眾所周知，雙耳錄音存在前后聲像混淆和頭中聲像的問題。目前，有很多種方法能夠在一定程度上改善這種聲像畸變，大部分方法都是對雙耳錄音或HRTF進行信號處理，加大前后頻譜間差異，增強耳廓效應[14-17]，以區(qū)分前后聲像。但是對雙耳錄音進行信號處理就會在一定程度上導致所還原的聲場發(fā)生畸變，最關鍵的是會帶來音色上的變化，將嚴重影響主觀評價結果。而另一種有效的方法是加入頭部動態(tài)因素[18-22]，較好地解決了前后混淆和頭中聲像的問題。然而，頭部動態(tài)因素只能加入在利用雙耳信號合成技術創(chuàng)建的虛擬環(huán)境中，需要根據(jù)聽者的頭部運動情況實時地改變合成所采用的HRTF。雙耳錄音過程中是要保持聲學頭模固定不動，無法加入動態(tài)因素，因此，這種改善方法也不適用于基于聲學頭模的現(xiàn)場音響效果錄音評價。

3.3 改善方法

人類聽覺的產生是綜合了物理、生理和心理等多方面因素的一個復雜過程，并且在很大程度上會受到認知的影響。例如，看到電視中的播音員在講話，自然會將播音員的聲音定位在屏幕中他所在的位置，只有當閉上雙眼時，才會仔細地分辨出聲音實際上是由電視側邊的揚聲器發(fā)出來的，這是因為按認知經驗反映，人聲應該和發(fā)音人本身的位置一致。因此，若在錄音評價的過程中，給予聽音員聲像方位的提示信息，使其提前對聲音的方位有一定的認知，就會很容易解決前后聲像混淆和頭中定位的問題，其中視覺提示是一種比較簡單、有效的方法[23,24]。

聲學頭模除獲取左右兩側方位信息的雙耳通道，還有獲取前、后和上、下方位信息的兩個輔助通道，通過一系列計算便可獲得聲源在三維空間內的方位。在錄音評價時，可以用指示燈或其他方式提示聽音員此時聲像的方位，這樣就可以大大減少聽音過程中前后聲像混淆和頭中定位帶來的不真實感受對錄音評價過程的影響，使聽音員更專心于主觀評價工作。

另一種更直接的提示方式，就是提供現(xiàn)場的同步視頻信息，包括現(xiàn)場周圍的環(huán)境信息和聲源信息，盡可能使錄音評價的聽音員獲得與現(xiàn)場評價時一樣的視覺信息。已有主觀實驗表明，這些同步視覺信息能夠在一定程度上減小聲像前后混淆和頭中定位效應，使聲像遠近層次分明，具有更真實的空間感和臨場感[25]。因此，可以將待評價現(xiàn)場的聲學環(huán)境及聲源情況進行視頻錄制，并依據(jù)聲學頭模所在位置，以聲學頭模的視角錄制與雙耳錄音同步的視頻?？蓞⒖紙D4所示的裝配方法，將聲學頭模垂直固定在攝像機的上方，朝向與鏡頭方向一致。在后期錄音評價時，先為聽音員播放現(xiàn)場環(huán)境信息和聲源信息的視頻，再與雙耳錄音同步播放演出視頻，進行主觀評價。將聽音員置于虛擬的演出現(xiàn)場，使錄音評價的結果更接近現(xiàn)場評價，提高錄音評價的準確度。

4 小結

基于聲學頭模的現(xiàn)場音響效果的錄音評價是一種有效、可行的主觀評價方法。相對于現(xiàn)場評價，該方法具有極大的靈活性和完全的可重復性，聽音員不受時間和地域的限制，可進行多次聽評，也可對同一場演出的舞臺區(qū)和觀眾區(qū)多個位置的音響效果進行對比，使主觀評價更加完整。另外，加入提示信息可以減少聲學頭模錄音聲像畸變問題對錄音評價結果的影響。采用符合中國人平均生理參數(shù)的聲學頭模進行雙耳錄音，能夠較準確地反映中國人的聽覺感受，因此，建議在國內現(xiàn)場音響效果的評價和研究中進行推廣和應用。

圖4 聲學頭模及錄像設備裝配方式

注：本文屬于“國家科技支撐計劃項目：2012BAH38F03-03聽覺呈現(xiàn)系統(tǒng)效果測試與評價”研究成果。

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（編輯 薛云霞）

On-site Sound Effect Evaluation by Recording

TONG Xin, QI Na
(Communication Acoustics Laboratory, Communication University of China, Beijing 100024, China)

Evaluation by binaural recording based on the acoustical dummy head, which was designed according to the average physiological parameters of Chinese adults, is an effective method to evaluate on-site sound effect. The advantages and some existing problems of this method are analyzed compared with live evaluation. Some approaches of improving evaluation accuracy are recommended.

acoustical dummy head; subjective evaluation; evaluation by recording; on-site sound effect; visual prompt

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.10.008