張 俊

一、研究方法與實(shí)驗(yàn)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(shí)進(jìn)行拾音，在拾取直達(dá)聲的同時(shí)會(huì)拾取到揚(yáng)聲器回放的結(jié)果，擴(kuò)聲信號(hào)會(huì)再次被傳聲器拾取。二次拾音是現(xiàn)場(chǎng)擴(kuò)音系統(tǒng)中無(wú)法避免的一個(gè)問(wèn)題，只要揚(yáng)聲器和傳聲器同時(shí)工作，基本上是無(wú)法消除的，尤其是廳堂聲學(xué)特性較強(qiáng)或者電聲學(xué)設(shè)計(jì)本身存在問(wèn)題時(shí)，會(huì)擴(kuò)大二次拾音問(wèn)題的影響，嚴(yán)重情況下會(huì)發(fā)生聲反饋。

（一）現(xiàn)場(chǎng)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(yáng)聲器系統(tǒng)再次被傳聲器拾取所產(chǎn)生的，而兩個(gè)或者多個(gè)聲頻信號(hào)混合在一起的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生疊加，并且產(chǎn)生新的聲音信號(hào)。二次拾音是在傳聲器和揚(yáng)聲器同時(shí)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(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的擴(kuò)聲系統(tǒng)獲得。所需設(shè)備有監(jiān)聽(tīng)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(cè)試信號(hào)是1000Hz單聲道純音信號(hào)，波形平直，放大后觀察每個(gè)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(yáng)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(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，波形沒(méi)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(hào)從傳聲器進(jìn)入揚(yáng)聲器，并在進(jìn)入揚(yáng)聲器后進(jìn)行放大，拾取到的純音信號(hào)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(wèn)題。

2.二次拾音與的嘯叫的區(qū)別

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

二次拾音的聲雖說(shuō)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(duì)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(shí)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(cè)和控制的。只要揚(yáng)聲器和傳聲器同時(shí)在工作，基本上是無(wú)法消除的，它會(huì)影響傳聲器拾取聲音的清晰度，尤其是當(dāng)返送揚(yáng)聲器系統(tǒng)也加入的時(shí)候，能否處理好二次拾音問(wèn)題對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)演出的影響，首先從建筑聲學(xué)設(shè)計(jì)上考慮，這方面通常不由擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員決定。如果是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)所的尺寸及形狀，內(nèi)部裝修是否有吸聲設(shè)計(jì)等，盡可能多地了解演出場(chǎng)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(lè)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(chǎng)觀眾人數(shù)接近200人。經(jīng)過(guò)實(shí)地測(cè)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(jì)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(shí)間

基于以上數(shù)據(jù)進(jìn)行EASE仿真核算，對(duì)100Hz~10kHz的頻段進(jìn)行了混響時(shí)間的計(jì)算，得出該廳堂混響時(shí)間在500Hz處可達(dá)到1.44秒。廳堂聲環(huán)境對(duì)音質(zhì)的影響還體現(xiàn)在廳堂的混響時(shí)間方面。如果混響時(shí)間太短，則聲音顯得枯燥、干巴巴；如果混響時(shí)間控制得適中，則聲音清晰；如果混響時(shí)間稍長(zhǎng)，則聲音豐滿，有深度感、空間感；如果混響過(guò)長(zhǎng)，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(cè)試舞臺(tái)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(tái)中心點(diǎn)距離臺(tái)口4米的位置設(shè)置一個(gè)聲源，高度設(shè)置為距離舞臺(tái)地面1.2m的高度，這個(gè)距離接近演奏者坐著的高度，聲源輻射方向?yàn)槿赶虿⑾蛩闹茌椛渖㈤_(kāi)，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(hào)路徑及反射路徑，聲源在舞臺(tái)上的直達(dá)聲反射聲在舞臺(tái)上比較密集，原因是地面與天花板平行，且聲源距離臺(tái)口4米，使部分聲源沒(méi)有很好地?cái)U(kuò)散到觀眾席中。將聲源調(diào)整至距離臺(tái)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(lè)節(jié)目中二次拾音問(wèn)題的電聲學(xué)優(yōu)化方案

沒(méi)有哪個(gè)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(gè)新的聲場(chǎng)來(lái)滿足需要。那么我們就可以通過(guò)使用揚(yáng)聲器（擴(kuò)聲系統(tǒng)）來(lái)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(huì)將更多的能量返送回來(lái)。因此對(duì)與揚(yáng)聲器得到正確的選擇和使用可以彌補(bǔ)廳堂聲學(xué)上的不足。

（一）揚(yáng)聲器的選擇

1.揚(yáng)聲器的指向性

如果一個(gè)場(chǎng)館具有較大的混響聲音效果的話，那么使用一些具有強(qiáng)指向性的揚(yáng)聲器系統(tǒng)直接指向觀眾區(qū)域會(huì)更好，因?yàn)檫@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(huì)有太多的聲波被頂棚和墻面反射。Apogee 公司的3×3揚(yáng)聲器具有更為集中的輻射面，更適合在混響較強(qiáng)的廳堂中使用。

2.揚(yáng)聲器輻射區(qū)域

下面將兩款揚(yáng)聲器的數(shù)據(jù)在EASE中進(jìn)行聽(tīng)音區(qū)模擬，且最大聲壓級(jí)都調(diào)整到85dB左右，發(fā)現(xiàn)觀眾席最佳聽(tīng)音位置在正中區(qū)域。有相當(dāng)一部分二次拾音來(lái)自反射聲，這些反射聲來(lái)自揚(yáng)聲器對(duì)墻面的反射，反射路徑經(jīng)過(guò)舞臺(tái)，從而使傳聲器拾取到了從揚(yáng)聲器多次反射的聲音。反射聲對(duì)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(yáng)聲器能夠覆蓋該區(qū)域。如果某一個(gè)區(qū)域反射聲很小，則證明揚(yáng)聲器不能完全覆蓋該區(qū)域，這一點(diǎn)也剛好區(qū)別了舞臺(tái)與觀眾區(qū)，觀眾區(qū)域需要揚(yáng)聲器足夠多的直達(dá)聲和反射聲，而舞臺(tái)則越少越好。如果舞臺(tái)來(lái)自揚(yáng)聲器的直達(dá)聲或反射聲多的話，那么會(huì)加強(qiáng)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(lái)自揚(yáng)聲器的反射聲進(jìn)入舞臺(tái)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(wèn)題的影響。當(dāng)舞臺(tái)接入反送揚(yáng)聲器，由于距離傳聲器較近，也會(huì)存在二次拾音的聲音信號(hào)，這種情況下，可以通過(guò)選擇心形指向性話筒來(lái)避免二次拾音的發(fā)生。

2.選擇離軸衰減強(qiáng)的傳聲器

在設(shè)置傳聲器時(shí)，另一件事情就是傳聲器的軸向以及它對(duì)傳聲器拾取信號(hào)響應(yīng)的影響。假設(shè)一只主擴(kuò)音箱單元的側(cè)邊對(duì)著傳聲器，當(dāng)傳聲器以90度方向角直接對(duì)準(zhǔn)揚(yáng)聲器單元的話，意味著聲源信號(hào)直接對(duì)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(duì)傳聲器進(jìn)行適當(dāng)?shù)男D(zhuǎn)，那么此時(shí)的聲源位置相對(duì)于傳聲器來(lái)說(shuō)不再是直接對(duì)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(shí)，會(huì)拾取到更加豐富飽滿的聲音信號(hào)，此時(shí)信號(hào)幅度最大，頻率響應(yīng)也是最理想的。如果聲源對(duì)準(zhǔn)傳聲器的離軸方向，那么拾取到的聲源信號(hào)會(huì)減少，并且傳聲器會(huì)拾取到更多的環(huán)境聲信號(hào)。這種方式都有其各自的潛在優(yōu)勢(shì)，傳聲器的指向性具有一個(gè)好的離軸衰減（off－axis rejection），這也反映出傳聲器對(duì)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(lái)自側(cè)面方向進(jìn)行衰減，比如反送揚(yáng)聲器的聲音。

三、含有電聲樂(lè)隊(duì)的電聲學(xué)優(yōu)化方案

（一）電聲樂(lè)隊(duì)的現(xiàn)場(chǎng)演出

1.現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)聲器電聲學(xué)模擬方案

通過(guò)調(diào)整揚(yáng)聲器的位置也可以降低二次拾音的問(wèn)題，二次拾音和聲反饋發(fā)生的原因是揚(yáng)聲器與傳聲器之間產(chǎn)生干擾或距離太近，可以通過(guò)對(duì)舞臺(tái)返送音箱或是主擴(kuò)音箱的位置調(diào)整來(lái)避免。在舞臺(tái)外側(cè)使用強(qiáng)指向性揚(yáng)聲器JBL5674，擴(kuò)聲揚(yáng)聲器遠(yuǎn)離舞臺(tái)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(duì)高頻段的吸收能力較強(qiáng)，可以降低聲音反射。在電聲樂(lè)隊(duì)進(jìn)入的情況下，為了讓舞臺(tái)上的樂(lè)手能夠互相聽(tīng)聞，一般會(huì)選擇加入返送揚(yáng)聲器，其類型分為近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)。遠(yuǎn)場(chǎng)一般放置在臺(tái)口兩側(cè)，近場(chǎng)返送揚(yáng)聲器會(huì)放置在演奏者旁。舞臺(tái)相對(duì)較小，所以選擇聲壓級(jí)較小的揚(yáng)聲器比較合適，將返送揚(yáng)聲器放置在臺(tái)口兩側(cè)。模擬所使用的揚(yáng)聲器型號(hào)是JBL5674、ApogeeeAE15、ACE550，分別為左右主擴(kuò)、左右超低頻圖及舞臺(tái)上的左右返送，具體擺放位置使用EASE來(lái)設(shè)計(jì)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(yùn)用

在401廳的空間當(dāng)中具有光滑堅(jiān)硬的反射表面，尤其是在舞臺(tái)中地板與天花板平行且光滑，會(huì)形成更多的聲波反射，反射聲多說(shuō)明這個(gè)空間的聲學(xué)特性非常活躍。尤其是在返送揚(yáng)聲器加入進(jìn)來(lái)以后，舞臺(tái)反射聲越來(lái)越多地進(jìn)入拾音器造成二次拾音的現(xiàn)象，也會(huì)影響拾音信號(hào)的清晰度。通過(guò)使用一些簡(jiǎn)單的聲學(xué)處理手段，可以有效地降低舞臺(tái)上的反射聲，比如將泡沫塑料的運(yùn)用融入舞臺(tái)的布景當(dāng)中，背景幕布的運(yùn)用可以改善光滑表面所帶來(lái)的聲反射問(wèn)題。在舞臺(tái)的地板上鋪設(shè)一些地板材料，例如舞臺(tái)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(duì)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(lè)隊(duì)的現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)會(huì)中，擴(kuò)聲設(shè)備與錄音設(shè)備的連接是分開(kāi)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(hào)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(hào)輸入，在傳聲器數(shù)量上基本滿足了電聲樂(lè)隊(duì)的需求，由于舞臺(tái)上的樂(lè)手之間要互相聽(tīng)聞，所以需要連接兩個(gè)返送音響，該方案中還有四個(gè)多軌線纜，這是為了方便舞臺(tái)上的錄音系統(tǒng)與擴(kuò)聲調(diào)音臺(tái)和混音播出調(diào)音臺(tái)的連接，同時(shí)也可以使用過(guò)軌線纜將混音播出調(diào)音臺(tái)放置在單獨(dú)房間，并配上有源監(jiān)聽(tīng)音箱方便混音師進(jìn)行實(shí)時(shí)混音并播出，錄音師和擴(kuò)音師都不會(huì)影響到錄音信號(hào)，最終未加修飾的傳聲器信號(hào)通過(guò)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(chǎng)縮混都變得更加容易。

（二）室內(nèi)樂(lè)現(xiàn)場(chǎng)演出電聲學(xué)優(yōu)化方案

1.現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)聲器選擇與擺放

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

這種擺位非常適合一些含有民樂(lè)的室內(nèi)樂(lè)現(xiàn)場(chǎng)音樂(lè)會(huì)，筆者考察上海交響音樂(lè)廳時(shí)，發(fā)現(xiàn)小演奏廳中使用了擴(kuò)聲音箱，因?yàn)槊駱?lè)隊(duì)中二胡、古琴的聲壓級(jí)比較小，需要對(duì)這些特色樂(lè)器進(jìn)行單獨(dú)擴(kuò)音，同時(shí)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(lè)補(bǔ)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(tái)。因?yàn)槭茄a(bǔ)聲，所以要對(duì)特色樂(lè)器進(jìn)行擴(kuò)聲，并使用傳聲器信號(hào)分配器，將該信號(hào)分配到擴(kuò)聲系統(tǒng)和錄音系統(tǒng)中。

四、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)二次拾音問(wèn)題在擴(kuò)聲兼錄音場(chǎng)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(yáng)聲器系統(tǒng)、錄音系統(tǒng)在擴(kuò)聲應(yīng)用和音樂(lè)錄音中的工藝化問(wèn)題。

其次，通過(guò)對(duì)國(guó)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(lái)模擬設(shè)計(jì)擴(kuò)錄音系統(tǒng)的方法，使得二次拾音問(wèn)題的研究具有了可實(shí)踐操作性。

再次，筆者選擇了在中央音樂(lè)學(xué)院401廳進(jìn)行廳堂數(shù)據(jù)采集，借助EASE軟件對(duì)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(wèn)題對(duì)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(jì)優(yōu)化。通過(guò)對(duì)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(lái)尋找二次拾音問(wèn)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(yáng)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(lè)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(wèn)題的音樂(lè)錄音中得到應(yīng)用，節(jié)省了擴(kuò)音前期工作所花時(shí)間并簡(jiǎn)化了設(shè)備空間的使用。