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无心睡眠,说说声场。-->4dreams转移

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发表于 2003-8-2 00:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
在评论耳机的时候,声场还原往往是经常被讨论的话题,这里我把我的一些关于声场的理解拿出来供大家讨论。
1、什么是声场
我的理解是人对听到的声音进行判断后,得到的一种空间的印象,是各种声音在人脑中得到的距离感和方向感的综合影响。这里没有用“耳朵”这个词,因为我认为声场的概念是一种经验的套用(或者说是自我暗示的结果),并非是实际空间的情况。
2、声音的距离和方向
这个似乎已经有了定论,那就是人是通过的双耳效应来判别声音的方向和距离的,也就是定位。我不想在这里讨论“定位”的问题,虽然“定位”也影响声场的感觉,但是2个问题放在一起讨论会纠缠不清。
人脑对声音的距离和方向的判断方法是十分奇妙的,奇妙到现在也不能完全科学地解释其中的道理。但是有些因素是可以肯定的,例如声音的强度、到达人两耳的时间差以及声音的频率等。
3、声场的还原和畸变
3、1 首先先参考一下下图,假定这是一个理想的声场还原(没有经过特殊处理过的):

从图中可以看出,由于耳机不能模拟后方的声音,没有了人的耳廓绕射效应,声场基本上分布在人面前180度的范围内,所有的发声元素(例如乐器)都均匀分布在这个范围内,由近及远均匀分布。之所以画出这样的图,不是说只有这样的声场分布才是正确的,而是为了方便讨论的一种假设,假设各种乐器的确是这样分布的,并且经过音响系统的理想还原也是这个样子。
显然,这样的声场我们不会觉得很大,所有的声音都分布在离人很近的地方,但是我们可以明确地指出这些乐器的位置,并且和实际情况完全吻合。这就引申出了一个结论,声场的“开阔、深邃”不一定是正确的。如果没有特殊的处理或者实际录音时没有足够的空间(也就是现场实际情况),在任何“高级”系统上都不应该获得宽广的声场感觉。这个结论的意思是软件本身的录制效果是最根本的因素,离开了软件的支持,任何硬件都无法获得所谓宽广的声场。这个推论可以引申到其它音质评价的元素中。
3、2 我们知道,音乐的声场在经过音响系统重播后会产生一定的畸变,这种畸变即使是最高级的系统也不能幸免。这种畸变可以分成横向和纵向的 2种形式(那种据称2只音箱能分辨出垂直方向的说法本人不敢苟同,这里不作讨论)。其中通常横向的畸变的情况如下图:

可以看出,左前方和右前方的乐器向中间靠拢了,而最两边的的乐器几乎没有挪动位置或者移位很小。这是由于耳机的特点造成的,也就是说由于两边的乐器在左右两个耳机中的声压差别太悬殊,即使是系统有些问题也很难造成它们移动位置。一般来说,这种声场的畸变是由于音响系统两个声道分离度不够造成的。由于和音箱不同,在耳机系统中没有了左边的声音会达到右耳以及空间延时的情况(反之也是如此),那么即使2个声道对于原信号有较大的延时(相位误差),只要这种延时左右差别很小,不会太大影响到空间感,因为这种相位误差可以被看成我们不过是“晚一些”听到这声音罢了。这大概就是通常被认为耳机对系统的相位误差不敏感的原因吧。
再一种横向畸变形式,那就是左右2个声道的音量不一致,这时声场就会向音量较大的方向偏移,同样的,最靠左右2边的乐器所受影响也较小。这种情况是音量不平衡和两个声道相移不同共同影响的。
声场发生畸变后,我们仍然能够将最左边和最右边的乐器的方向比较准确地判断出来,而中间的乐器则大受影响,它们之中有些成员已经大大偏离了它们原来的位置,而且几乎都是在一起聚拢。这时我们会感觉似乎声场变窄了,因为左前方和右前方出现了“空洞”。这些空洞本不应该存在,所以我们的大脑就会得到一个错误的结论,那就是“不符合习惯,听错了,需要纠正”,纠正的结果是将左右两边的声音也想象成向中间靠拢来弥补空洞。在这种纠正下,声场就变窄了。但是这种变窄的感觉非常有趣,那就是虽然我们能够比较正确地指出最靠左右2边声音的方向,但是却依然感到明显的声场变窄。
3、3 纵向的声场畸变比横向的更为微妙
通常我们认为纵向声场的畸变是由于音响系统的响度曲线和人耳的响度曲线不匹配造成的,这里没有用“平坦”的说法,因为这是音响系统和人耳配合的结果。人在对响度概念上的差异远大于其它差异,或者说不同的人对于同一声压级的声音可能会有不同的响度感。最简单的例子,可能有个人认为刚好的音量在另一个人听来会句底声音太响,这种现象非常普遍。
另外,会影响到声音远近的因素还有声音的频率等等因素。
我实在无法完整地合理地解释判断声音远近的原因,因为现在的科学家们还在为这个问题头痛不止,而这正是目前一些“环绕声”耳机系统无法突破的地方,也是耳机系统的声场不能像音箱系统那样将声音还原于“头外”的原因。事实上,前面那2个图的声场是不可能在耳机系统中实现的,之所以这样画,完全是为了便于理解。正确的画法大概只有抽象派大师才能表达了。
3、4 两种畸变往往是一齐出现的,例如下图

这是一种十分普遍的声场畸变的结果。这种结果下,我们会感觉虽然声场变窄了,但是深度却增加了。远方的乐器更远,近处的乐器不变位置或者更近些。虽然这种声场是错误的,但是有时候我们仍然无法判断是否讨厌它,因为它仍然能提供一个比较大的空间感。我们甚至会喜欢这种感觉,那是因为有些我们“想听”的东西似乎更清楚了。
当然,也有恶劣的情形,就是宽度和深度都被“压缩”了,这时我们会很轻易地下结论:这是一套差劲的系统。
继续上图的情形。如果此时还伴随着定位感不好的话(往往是由于频响的不平坦和相移太大造成的),那么就有中间的乐器“糊”在一起的感觉,对于听感会造成恶劣的影响(见后)。
4、横向的声场畸变比纵向声场的畸变更容易恶化音质
从前面的分析来看,一般情况下横向的畸变似乎更趋向于使声音集中,而这种集中会在其它因素的影响下降低我们分辨声音位置能力。而人脑的习惯则是要努力去“分开”这些声音,这样就会不自觉加重人脑的负担,从而使人容易产生疲倦感。而纵向的畸变的影响要小很多,因为人在判断纵向位置的时候本来就需要一定的想象力,即使有什么问题,在人脑中也不会多“想”多少。
5、在现代音响设计中,对于电路结构对声场的影响有很多比较成熟的认识。例如“双单声道设计”就是一种减小通道间串音的有效手段,主要目的就是解决横向声场畸变的问题。对于放大器的相位失真也有各种技术进行补偿或消除,例如无负反馈技术、直流耦合技术等(这些技术不一定只是为了解决这一个问题)。
6、通过声场的表现来判定音响系统的优劣。
这个问题是最容易引起争议的,因为声场只是诸多判定因素之一,很多时候我们可能会更注意系统的频响。对声场的要求在音响系统中显然属于比较高级的要求了,因为我们讨厌失真、频响恶劣比讨厌声场狭小更甚。但是我们在讨论系统的优劣的时候往往会谈论声场多一些,那是因为前2个问题比较容易解决,而且一般的系统中这2个问题并不突出(不包括某些劣质产品在内)。
7、说了这么多,还有一个很关键的问题需要说一下。那就是我们在听音响的时候,往往会带有强烈的自我暗示之类的主观色彩,即使是号称最客观的“金耳朵”也难以避免。个人的文化背景和修养、知识水平、专业、对不同音乐种类的偏好、心情、性格特点、种族、性别甚至经济收入都会对听音评价有影响。例如“音响派”和“音乐派”之争,就是一个典型的例子。很多厂家在搞试听活动的时候,往往会挑选不同阶层、不同职业、不同性别的人来进行,就是在尽量避免这些因素对音质评价的干扰。但是很不幸,这种避免往往是无效的,众口难调。

好久没写这么长的东西了。可能语言组织上会有些混乱,请大家原谅。其中说的不对的地方还请纠正,不同意见不妨争论。呵呵……
发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
声场都有,要搞完美就太难了点,特别是古典音乐,音场不好,听起来就……
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
我的感觉,除非是人头录音,否则用耳机听还是忘掉声场的好,要不然,就只能靠多训练自己的大脑,去完成完美的想象。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
我发现个秘密,只要谈声场,steel必跟贴。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
甩师傅,你说呢? 反正我始终对各位老大有关声场的说法想不通。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
人头录音是耳机最佳的音源讯号,可以说,人头录音的声场是最接近真实环境的,远远超过音箱系统(那个流行的人头录音水准还应当提高,它还没有高度感,而我在深圳欢乐谷鬼屋听的人头录音录制的更好,高度感和距离感更强)。音箱系统还原给人的声场,仍然不接近真实的声场,它实际上只是靠环境对不同波长声音的反射强度不同而加强不同声音的层次感罢了。人对声音距离的判断,除了依靠对声音强度大小进行判断外,传入两个耳朵声音信号的相位差别也是非常重要的一个方面。音箱由于左右声道声音的干扰和环境反射的影响,原来录音时对一点声源到达左右声道话筒的相位信息(实际上有些立体声信息还是后期制作添油加醋弄出来的)已经被破坏的差不多了,所以,音箱系统的距离感觉相当弱,或者说在一般的听音环境下理论上还原左右和深度就不可能(不知消声室听立体声是什么感觉)。音箱系统还原左右声场主要是靠左右信号强度进行的,而深度的相位信息难以还原,高手们一天到晚去摆位而难以企及的实际上是这个部分。我觉得,音箱系统还原声场的深度感叫做层次感更恰当一些。无心的文章还没有拜读,就回了steel这个贴子,不知道对不对。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
现代“Hi-Fi”追求细节效果,几乎都是多轨录音的,深度、摆位……都是DSP算出来的。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
我不懂录音师是怎么做的,比如他在做音乐的时候有没有把重放的环境考虑进去,还是用监听设备在录音室中达到自己认可的效果? 关于这点请哪位指教。

如果是后者,(我觉得可能性比较大,所以我的想法都是基于这一点的),那么我们能听到的最好的声音也就是录音师认可的效果,他的水平高低和审美取向最终决定唱片里的内容。就好比是个滤波器,是对原始信号进行了加工处理的。据说在国外,真正好的录音师地位很高。

这样的话,最佳重放效果应该是在接近监听环境中听到的。耳机因为其他因素比较少,厂家在出品后基本上就确定了。所以应该是重放的最佳(性价比)选择,只是因为头中效应,听起来不习惯而已。

还有就是,听音乐会时我们做的位置可不一定是最佳位置(对于声场而言),但是好像不是很影响大家的感受吧。VIP包厢好象一般都在侧面。

还是忘了声场吧。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
很同意无心对声场的定义,就是一种感觉
为什么hifi用两只箱子而不用5只或者6只呢?也没有人用thx听古典。这个问题,探讨一下。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
那是因为声道越多越复杂,对重放的要求越高。再就是绝大多数录音是针对双声道的。

DVD audio 和 SACD就是多声道的吧。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
耳机的声场不谈也罢,不过还是有,耳塞都有,只是比较奇怪。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
以下是引用steel在2002-11-21 10:44:00的发言:
那是因为声道越多越复杂,对重放的要求越高。再就是绝大多数录音是针对双声道的。

DVDaudio和SACD就是多声道的吧。

那咱以后听sacd是不是等一打箱子
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
为什么几乎所有的动物都只有两只耳朵
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
好文!
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
以下是引用螺旋测微器在2002-11-21 12:57:00的发言:
为什么几乎所有的动物都只有两只耳朵

因为掏耳屎的时候方便点
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 楼主| 发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
无论如何,声场是个难以避免的问题。因为我们人在听声音的时候,总会努力去判断那声音的确切所在,这是一种习性或者说是天性,任何动物都具有的天性。而声场则应该是诸多声音的定位感觉在人脑中总合的结果,也就是说是一种自我暗示或者感觉。这种感觉是人类长期进化的一种经验的产物,例如我们在一个狭窄寂静的小屋中即使蒙住双眼也能知道和山谷中的寂静完全不同。
既然是一种经验、想象,那么就有理由认为这种经验和想象是会“出错”的,而且只要采用某些手段就能“欺骗”大脑得到与事实不符的感受。例如扬声器在播放音乐的时候,我们一定不会认为声音都是从离自己2、3米远的地方传来的。
问题是在于,这种“欺骗”手段是如何生效的呢?因为“欺骗”有时候也会失效或者得到与设想不同的结果。耳机系统是个很典型的例子,无论人头录音和普通录音或者环绕声处理甚至更复杂的数字处理(以前有老帖介绍过)都无法获得正常的声场,充其量只是把部分声音“拉”到脑外而已。
有时我在耳机听久的时候感觉很累,可能是我的大脑总是在努力想象那些声音“应该”是在什么地方,而我听到的东西明确告诉我它们不在那个地方,它们都存在,但是是在另一个我无法想象的地方。显然在听音箱的时候,我没有这么辛苦。
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
Good article!!
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
up!
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
以下是引用silence在2002-11-21 10:14:00的发言:
很同意无心对声场的定义,就是一种感觉
为什么hifi用两只箱子而不用5只或者6只呢?也没有人用thx听古典。这个问题,探讨一下。

我的看法是多声道的声音是更接近完整的声场表现,尤其是环绕音箱的作用是还原声音在由音源发出后从墙壁反射回来的效果。要想做到这点就需要SACD,DVD-A等格式的载体,因为只有多声道的输出才有可能把声场重现完整,而一般的CD只有两个声道输出,由CD输出的环绕声音箱只不过是在中间加了电阻电容起到延迟的作用,还原并不真实,所以不要也罢。目前这两种载体刚刚起步,自然还需经历一定的发展。


[此贴子已经被作者于2002-11-21 19:42:15编辑过]
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发表于 2002-11-21 00:00 | 显示全部楼层
人和动物的听到的声场肯定是不一样的!因为人的耳朵不会动了。
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