張 俊

一、研究方法與實驗方法論證

二次拾音現(xiàn)象又稱為聲反饋現(xiàn)象，是指在擴(kuò)聲的同時進(jìn)行拾音，在拾取直達(dá)聲的同時會拾取到揚聲器回放的結(jié)果，擴(kuò)聲信號會再次被傳聲器拾取。二次拾音是現(xiàn)場擴(kuò)音系統(tǒng)中無法避免的一個問題，只要揚聲器和傳聲器同時工作，基本上是無法消除的，尤其是廳堂聲學(xué)特性較強或者電聲學(xué)設(shè)計本身存在問題時，會擴(kuò)大二次拾音問題的影響，嚴(yán)重情況下會發(fā)生聲反饋。

（一）現(xiàn)場擴(kuò)錄音中二次拾音概念的界定

1.二次拾音的成因

二次拾音是聲源被傳聲器拾取后進(jìn)入揚聲器系統(tǒng)再次被傳聲器拾取所產(chǎn)生的，而兩個或者多個聲頻信號混合在一起的時候就會產(chǎn)生疊加，并且產(chǎn)生新的聲音信號。二次拾音是在傳聲器和揚聲器同時工作的情況下重復(fù)疊加錄音的情況下產(chǎn)生的，可以通過一個簡單的擴(kuò)聲系統(tǒng)獲得。所需設(shè)備有監(jiān)聽音箱、傳聲器、音頻接口、音頻工作站、宿主軟件。為方便觀察，使用的測試信號是1000Hz單聲道純音信號，波形平直，放大后觀察每個周期振幅大小也相同，且便于觀察。

將以上波形放入數(shù)字音頻工作站中，使用錄音軟件Sequoia 15進(jìn)行錄制，將話筒放大器調(diào)制26dB，揚聲器增益-16dB，使其產(chǎn)生穩(wěn)定回路，波形出現(xiàn)疊加。

從以上實驗可以發(fā)現(xiàn)，波形沒有那么平直，放大后觀察發(fā)現(xiàn)振幅大小不同，整體呈曲線狀，該純音信號從傳聲器進(jìn)入揚聲器，并在進(jìn)入揚聲器后進(jìn)行放大，拾取到的純音信號發(fā)生了變化，波形出現(xiàn)了多次疊加現(xiàn)象，使得波形產(chǎn)生了相位問題。

2.二次拾音與的嘯叫的區(qū)別

當(dāng)傳聲器和揚聲器處于同一擴(kuò)聲系統(tǒng)下，由于揚聲器播放的聲音信號直射或者由于墻壁的反射，會再一次被傳聲器拾取，隨著信號不斷地被拾取放大，信號中的某些頻率幅度達(dá)到一定的閾值時，嘯叫隨之產(chǎn)生，反之則是二次拾音。

二次拾音的聲雖說是與聲反饋同樣滿足了反饋路徑的環(huán)路條件，但在表現(xiàn)方式上是有區(qū)別的。二次拾音相對于嘯叫要穩(wěn)定，而嘯叫是在擴(kuò)聲系統(tǒng)中“環(huán)路增益”的現(xiàn)象，在循環(huán)的同時伴隨著增益的提升。

二次拾音的疊加是穩(wěn)定的，并且混合的結(jié)果是可以預(yù)測和控制的。只要揚聲器和傳聲器同時在工作，基本上是無法消除的，它會影響傳聲器拾取聲音的清晰度，尤其是當(dāng)返送揚聲器系統(tǒng)也加入的時候，能否處理好二次拾音問題對現(xiàn)場擴(kuò)錄音質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。

（二）核算模型制作流程

1.廳堂空間環(huán)境

為了減少二次拾音對現(xiàn)場演出的影響，首先從建筑聲學(xué)設(shè)計上考慮，這方面通常不由擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計人員決定。如果是對現(xiàn)場進(jìn)行擴(kuò)錄音系統(tǒng)的搭建，首先要先考慮室內(nèi)演出場所的尺寸及形狀，內(nèi)部裝修是否有吸聲設(shè)計等，盡可能多地了解演出場所的房間聲學(xué)特性。

2.建筑裝修材料的吸聲系數(shù)

中央音樂學(xué)院教學(xué)樓401廳室內(nèi)裝修以木裝修為主，天花板為石膏板，觀眾席墻面分別設(shè)有窗簾、石膏板和木板，滿場觀眾人數(shù)接近200人。經(jīng)過實地測量得出該廳堂使用面積約為265平方米，總體積約為848立方米，廳堂有效反射面約為774平方米。由于廳堂設(shè)計方提供的前期資料尚不完整，缺少主要材料的吸聲系數(shù)，因此現(xiàn)階段只能以相近參數(shù)進(jìn)行模擬核算。

3.廳堂的頻率響應(yīng)及混響時間

基于以上數(shù)據(jù)進(jìn)行EASE仿真核算，對100Hz~10kHz的頻段進(jìn)行了混響時間的計算，得出該廳堂混響時間在500Hz處可達(dá)到1.44秒。廳堂聲環(huán)境對音質(zhì)的影響還體現(xiàn)在廳堂的混響時間方面。如果混響時間太短，則聲音顯得枯燥、干巴巴；如果混響時間控制得適中，則聲音清晰；如果混響時間稍長，則聲音豐滿，有深度感、空間感；如果混響過長，則聲音渾濁、模糊不清，有回聲感。

4.廳堂自然聲反射聲

為了測試舞臺與觀眾席之間的聯(lián)通關(guān)系，需要模擬自然聲反射聲圖像。筆者在舞臺中心點距離臺口4米的位置設(shè)置一個聲源，高度設(shè)置為距離舞臺地面1.2m的高度，這個距離接近演奏者坐著的高度，聲源輻射方向為全指向并向四周輻射散開，為了更加直觀地看反射聲路徑，聲反射次數(shù)設(shè)置為2。黃色的線為聲音信號路徑及反射路徑，聲源在舞臺上的直達(dá)聲反射聲在舞臺上比較密集，原因是地面與天花板平行，且聲源距離臺口4米，使部分聲源沒有很好地擴(kuò)散到觀眾席中。將聲源調(diào)整至距離臺口1.2米的距離觀察發(fā)現(xiàn)，直達(dá)聲和反射聲能夠更好地傳遞到觀眾席中。

二、音樂節(jié)目中二次拾音問題的電聲學(xué)優(yōu)化方案

沒有哪個空間環(huán)境是完美的，所以大多數(shù)情況下我們更關(guān)心如何在現(xiàn)有空間環(huán)境中更好地工作，而不是考慮創(chuàng)建一個新的聲場來滿足需要。那么我們就可以通過使用揚聲器（擴(kuò)聲系統(tǒng)）來改變空間環(huán)境中的聲音效果以適應(yīng)演出的需要。只要擴(kuò)聲的能量足夠大，空間環(huán)境也會將更多的能量返送回來。因此對與揚聲器得到正確的選擇和使用可以彌補廳堂聲學(xué)上的不足。

（一）揚聲器的選擇

1.揚聲器的指向性

如果一個場館具有較大的混響聲音效果的話，那么使用一些具有強指向性的揚聲器系統(tǒng)直接指向觀眾區(qū)域會更好，因為這樣可以保證所輻射的大多聲音數(shù)被觀眾席所吸收，而不會有太多的聲波被頂棚和墻面反射。Apogee 公司的3×3揚聲器具有更為集中的輻射面，更適合在混響較強的廳堂中使用。

2.揚聲器輻射區(qū)域

下面將兩款揚聲器的數(shù)據(jù)在EASE中進(jìn)行聽音區(qū)模擬，且最大聲壓級都調(diào)整到85dB左右，發(fā)現(xiàn)觀眾席最佳聽音位置在正中區(qū)域。有相當(dāng)一部分二次拾音來自反射聲，這些反射聲來自揚聲器對墻面的反射，反射路徑經(jīng)過舞臺，從而使傳聲器拾取到了從揚聲器多次反射的聲音。反射聲對于觀眾席的影響是比較重要的，某一區(qū)域的反射聲越多，越能證明揚聲器能夠覆蓋該區(qū)域。如果某一個區(qū)域反射聲很小，則證明揚聲器不能完全覆蓋該區(qū)域，這一點也剛好區(qū)別了舞臺與觀眾區(qū)，觀眾區(qū)域需要揚聲器足夠多的直達(dá)聲和反射聲，而舞臺則越少越好。如果舞臺來自揚聲器的直達(dá)聲或反射聲多的話，那么會加強二次拾音甚至聲反饋現(xiàn)象的發(fā)生，所以要盡可能減少來自揚聲器的反射聲進(jìn)入舞臺區(qū)域。

（二）傳聲器的選擇

1.使用心型指向性傳聲器

在擴(kuò)錄音前提下進(jìn)行拾音，要更多地使用心形指向性的傳聲器。它能確定傳聲器的覆蓋范圍，如果使用得當(dāng)，能最大限度地減弱二次拾音問題的影響。當(dāng)舞臺接入反送揚聲器，由于距離傳聲器較近，也會存在二次拾音的聲音信號，這種情況下，可以通過選擇心形指向性話筒來避免二次拾音的發(fā)生。

2.選擇離軸衰減強的傳聲器

在設(shè)置傳聲器時，另一件事情就是傳聲器的軸向以及它對傳聲器拾取信號響應(yīng)的影響。假設(shè)一只主擴(kuò)音箱單元的側(cè)邊對著傳聲器，當(dāng)傳聲器以90度方向角直接對準(zhǔn)揚聲器單元的話，意味著聲源信號直接對準(zhǔn)傳聲器的拾音振膜，也就是聲源處在傳聲器的軸方向。如果對傳聲器進(jìn)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)，那么此時的聲源位置相對于傳聲器來說不再是直接對準(zhǔn)，也就意味著聲源處在傳聲器離軸方向。

當(dāng)聲源處于傳聲器的軸方向時，會拾取到更加豐富飽滿的聲音信號，此時信號幅度最大，頻率響應(yīng)也是最理想的。如果聲源對準(zhǔn)傳聲器的離軸方向，那么拾取到的聲源信號會減少，并且傳聲器會拾取到更多的環(huán)境聲信號。這種方式都有其各自的潛在優(yōu)勢，傳聲器的指向性具有一個好的離軸衰減（off－axis rejection），這也反映出傳聲器對側(cè)向聲音進(jìn)行拾取的能力。心形指向性傳聲器具有較好的離軸衰減拾取能力，也可以更好地將來自側(cè)面方向進(jìn)行衰減，比如反送揚聲器的聲音。

三、含有電聲樂隊的電聲學(xué)優(yōu)化方案

（一）電聲樂隊的現(xiàn)場演出

1.現(xiàn)場揚聲器電聲學(xué)模擬方案

通過調(diào)整揚聲器的位置也可以降低二次拾音的問題，二次拾音和聲反饋發(fā)生的原因是揚聲器與傳聲器之間產(chǎn)生干擾或距離太近，可以通過對舞臺返送音箱或是主擴(kuò)音箱的位置調(diào)整來避免。在舞臺外側(cè)使用強指向性揚聲器JBL5674，擴(kuò)聲揚聲器遠(yuǎn)離舞臺放置，輻射角度盡可能覆蓋到觀眾席。在滿座的情況下，觀眾身上的棉質(zhì)衣物的平均吸聲系數(shù)為0.68，觀眾對高頻段的吸收能力較強，可以降低聲音反射。在電聲樂隊進(jìn)入的情況下，為了讓舞臺上的樂手能夠互相聽聞，一般會選擇加入返送揚聲器，其類型分為近場和遠(yuǎn)場。遠(yuǎn)場一般放置在臺口兩側(cè)，近場返送揚聲器會放置在演奏者旁。舞臺相對較小，所以選擇聲壓級較小的揚聲器比較合適，將返送揚聲器放置在臺口兩側(cè)。模擬所使用的揚聲器型號是JBL5674、ApogeeeAE15、ACE550，分別為左右主擴(kuò)、左右超低頻圖及舞臺上的左右返送，具體擺放位置使用EASE來設(shè)計三維圖及平面圖進(jìn)行參考。

2.室內(nèi)聲學(xué)阻尼材料的運用

在401廳的空間當(dāng)中具有光滑堅硬的反射表面，尤其是在舞臺中地板與天花板平行且光滑，會形成更多的聲波反射，反射聲多說明這個空間的聲學(xué)特性非?；钴S。尤其是在返送揚聲器加入進(jìn)來以后，舞臺反射聲越來越多地進(jìn)入拾音器造成二次拾音的現(xiàn)象，也會影響拾音信號的清晰度。通過使用一些簡單的聲學(xué)處理手段，可以有效地降低舞臺上的反射聲，比如將泡沫塑料的運用融入舞臺的布景當(dāng)中，背景幕布的運用可以改善光滑表面所帶來的聲反射問題。在舞臺的地板上鋪設(shè)一些地板材料，例如舞臺塑膠地毯，它是一種乙丙烯材料，并不具有很好的聲學(xué)特性，但不是硬質(zhì)界面，相對光滑的地面具有更好的阻尼作用。

3.錄音系統(tǒng)搭建

在含有電聲樂隊的現(xiàn)場音樂會中，擴(kuò)聲設(shè)備與錄音設(shè)備的連接是分開進(jìn)行的，這樣可以使擴(kuò)音師與錄音師各司其職，互不干擾，在這種情況下使用信號分配器的方式是最優(yōu)的選擇。

該擴(kuò)錄音系統(tǒng)方案擁有十六路信號輸入，在傳聲器數(shù)量上基本滿足了電聲樂隊的需求，由于舞臺上的樂手之間要互相聽聞，所以需要連接兩個返送音響，該方案中還有四個多軌線纜，這是為了方便舞臺上的錄音系統(tǒng)與擴(kuò)聲調(diào)音臺和混音播出調(diào)音臺的連接，同時也可以使用過軌線纜將混音播出調(diào)音臺放置在單獨房間，并配上有源監(jiān)聽音箱方便混音師進(jìn)行實時混音并播出，錄音師和擴(kuò)音師都不會影響到錄音信號，最終未加修飾的傳聲器信號通過音頻接口傳入音頻工作站，這種連貫性使后期剪輯和現(xiàn)場縮混都變得更加容易。

（二）室內(nèi)樂現(xiàn)場演出電聲學(xué)優(yōu)化方案

1.現(xiàn)場揚聲器選擇與擺放

在室內(nèi)音樂演出中，由于樂隊本身的聲壓級足夠輻射到觀眾席，采用對特色樂器補聲的方式進(jìn)行擴(kuò)聲會有助于提升樂器之間的融合度。該擴(kuò)聲方法目的在于將聲壓級及輻射范圍較小的特色樂器進(jìn)行放大，揚聲器位于舞臺之中，將其特色樂器的擴(kuò)聲信號更好地融入樂隊中。在揚聲器的選擇上盡可能選擇功率較小的揚聲器，本次建模使用的揚聲器最大聲壓級為100dB，放置在舞臺后側(cè)。

這種擺位非常適合一些含有民樂的室內(nèi)樂現(xiàn)場音樂會，筆者考察上海交響音樂廳時，發(fā)現(xiàn)小演奏廳中使用了擴(kuò)聲音箱，因為民樂隊中二胡、古琴的聲壓級比較小，需要對這些特色樂器進(jìn)行單獨擴(kuò)音，同時也要讓擴(kuò)聲音量與方位盡可能與演奏者相容，采用室內(nèi)樂補聲方式聲輻射區(qū)域。

2.錄音系統(tǒng)的搭建

設(shè)備選擇上可以使用音頻接口分別連接到音頻工作站和直播用的數(shù)字調(diào)音臺。因為是補聲，所以要對特色樂器進(jìn)行擴(kuò)聲，并使用傳聲器信號分配器，將該信號分配到擴(kuò)聲系統(tǒng)和錄音系統(tǒng)中。

四、結(jié)語

本文對二次拾音問題在擴(kuò)聲兼錄音場景下的優(yōu)化解決進(jìn)行了初步探究。

首先，筆者找出了有關(guān)室內(nèi)聲學(xué)、揚聲器系統(tǒng)、錄音系統(tǒng)在擴(kuò)聲應(yīng)用和音樂錄音中的工藝化問題。

其次，通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)檢索和閱讀，確定了一種使用EASE軟件來模擬設(shè)計擴(kuò)錄音系統(tǒng)的方法，使得二次拾音問題的研究具有了可實踐操作性。

再次，筆者選擇了在中央音樂學(xué)院401廳進(jìn)行廳堂數(shù)據(jù)采集，借助EASE軟件對室內(nèi)大小和裝修材料進(jìn)行了建模。為了減少二次拾音問題對擴(kuò)錄音系統(tǒng)的影響，筆者進(jìn)行了電聲學(xué)方案設(shè)計優(yōu)化。通過對廳堂的詳細(xì)分析，筆者探索出一種建立反射聲和聲輻射模型的方法，來尋找二次拾音問題的高發(fā)區(qū)域。使用聲學(xué)特性較好的吸聲材料進(jìn)行模擬優(yōu)化后，進(jìn)一步確定了揚聲器擺放位置和角度決定的最佳聲輻射區(qū)域。

最后，筆者依照上述模擬方案，完成了兩種音樂節(jié)目類型的方案優(yōu)化，最終證明了論文方案可以在存在二次拾音問題的音樂錄音中得到應(yīng)用，節(jié)省了擴(kuò)音前期工作所花時間并簡化了設(shè)備空間的使用。