声音结像原理

声音结像是对于一个立体声重播系统,当一件乐器(或一组乐器)或者一个演唱家(或一组歌唱家)在某个位置发声后,人在重播系统里通过对声音的质感和密度的体验感受到它(们)在声舞台上的清晰定位和形体的过程。

结像的概念包括了定位(方位,距离)和形体两方面。 空的定位概念,只是一个有方位,有距离的空间点; 加上乐器的形体,才构成了一个"结像"的完整概念,即来自这个空间点的有形体的声音。

在HI-FI重播时,“结像"最起码、最基本的要求,就是能做到稳定的、清晰的结像。不能飘忽,不能发散,不能模糊。这"三个不能"是基本要求,最低纲领。良好的结像应该是很结实的、高密度的,而不是虚的、散的、"隔"的。

结实稳定而清晰的结像,能使听者仿佛"看到"演奏家(演唱家)。而发虚、发毛、发散、"隔"的结像,就不能如此。虽然也能看到演奏家(演唱家),但似乎就看不那么清楚。有点像摄影里的一张对焦精确的照片和一张对焦不清的照片之间的区别。

对于一个立体声重播系统,当一件乐器(或一组乐器)或者一个演唱家(或一组歌唱家)在某个位置发声后,人在重播系统里通过对声音的质感和密度的体验感受到它(们)在声舞台上的清晰定位和形体的过程。

结像的概念包括了定位(方位,距离)和形体两方面. 空的定位概念,只是一个有方位,有距离的空间点加上乐器的形体,才构成了一个"结像"的完整概念,即来自这个空间点的有形体的声音。

1、什么是结像感?人耳怎么样识别这种听感?

结像感是一种听感,类似摄影中的对焦,因为人有两只耳朵,所以同视觉一样,听力也有一个对焦的概念,而对焦的结果我们称之为结像。

声学上,人耳主要是通过声音的响度、混响和延迟时间来判定距离,通过左右响度差来判定方位;两者结合后,就是一个立体声形象.

关系到声场真实度的另外一个重要指标是HRTF(头部反馈函数),这个和音源处理的问题关系较大;常玩游戏的朋友可能知道,游戏3D音效选择里面有D3D full HRTF选项,这个是针对耳塞的,none HRTF是针对音箱的,而less HRTF是针对耳机的,本文讨论不涉及这部分内容,因为市面多数音乐是普通立体声音源,没有HRTF信息。

2、结像感的类型

结像基本类型分为三种:

小编制:独奏结像(人声结像)

中编制:独奏结像+群奏结像(协奏曲、歌剧)

大编制:群奏结像(声部结像、环境结像、能量场结像)

按照还原难度来说,是两个极端。这个问题就会涉及到老烧们经常提到的一个HiFi的悖论,既是一套HiFi系统很难同时满足大小编制的回放要求(相对那个价位的水平而言),大奥和箱子也不行,必须有所取舍。而现场的听感基本上可以说是完美融合的混响,这点确实是Hi-end系统永恒的目标,该清晰的时候分毫不差,要气势的时候,磅礴如涛。

关于独奏结像(人声结像)

形象一点的说,就是歌者在唱歌的时候,你能判断其口型大小和距离位置。这时候结像越清晰越好,线条感柔和不刺激为理想,就是声音要足够细腻。

3、影响结像感的因素?

声音距离人耳越远,其能量凝聚感越差,或者说发散感越强,那么结像面就会扩大。这点大家应该有体验,把音量调大,声音凝聚,调小发散,响度大小是人耳判断距离的重要依据,这个下文会详谈。

前端问题:

1)耳机驱动能力

理论上来说,在前端系统中,表现大编制的声场需要高速的前级运放,压摆率和电流质量要求高,不然瞬态和动态都会欠缺,就是丢信息(对后端的影响就是缺乏能量感);交响乐大动态时候声音会非常单薄或者根本出不来大动态;但高速运放会对系统内部电路产生极大干扰,其在演绎小编制的时候,缺乏细腻感。

前端系统中,几个常见的素质和指标对结像感的影响。

推力=>影响动态范围、瞬态表现=>结像感

压摆率(运放速度)=>影响动态表现能力、瞬态、信息量(能量感)=>结像感

声道分离度=>声底干净程度、声音指向性、微动态表现能力=>结像感

推力不足:

推力不足的情况比较普遍,就是由于仅能保证中频和高频的能量供给,增大播放器音量后,低频速度和动态都跟不上,所以声场会严重缺少纵深,结像也被压缩,是一个平面化的效果,并且由于动态被压缩,声音基本没有立体感可言。比如IPC+IE8的组合,就是这种情况,所以IPC推IE8肯定是不及格的,比PC集成声卡输出还要差劲不少的声音,动态被严重压缩,声音没有感情色彩可言。

过度驱动(推力过大)

在过度驱动的情况下,声音结像位置会明显被拉近(因为中高频的能量会过度),声场宽度仍然存在,但其实整个声场形状已经变形了;结像定位的情况,人声的头中效应会非常明显,大编制的结像也会扁平化,缺少立体和空间感(存在动态失真),比如C4+IE8的组合,就是这种情况,勉强算及格,有音场,也不小,虽然变形了。

2)电平大小问题(音量大小)

一个普遍的听感,当你调高音量的时候,声音会凝聚在一起,如果过大,则声音会乱掉,如果音量不足,则声音会散掉,常用mp3播放器的人应该都能感受到。

音量大小对结像感的表达是有影响的,一套器材存在唯一一个区域,在这个区域内的电平是动态不失真的区域,超过或者达不到这个区域都会产生较大的动态失真,从而直接影响耳机的结像感表达。如果耳机价位在2k以上音量开到最大仍然没有人声结像感的话,那么前端播放器的推力不足,或者是驱动过度。

电平和结像

另外这和录音电平也有关系。因为人耳接受到的音乐响度信号是经过各种衰弱后的频响信号,这个响度是一个绝对值;而单元振膜通过电流驱动将器材的电压信号转换成声波,电流质量和电压信号的准确程度将直接影响到人耳最终听到的声音,那么录音时候的电平设置就是一个很重要的因素,通常古典录音电平都比较低,所以还原的时候要把电平调高,这个时候,控制力不足的前端很可能高频就飞掉了,因为抬升电平后,低频大动态是非常吃电流的,如果电流储备跟不上,那么低频的动态上限就会被削掉,高频就直接坐火箭上去了…

后端问题(耳机):

后端耳机中,假设前端系统不丢信息的情况下,单元的素质以及三频能量分布直接关系到系统的结像能力。(因为人耳对不同频率音频响度敏感程度存在明显差异,中高频最敏感,高频次之,极低频最差,所以极高频和极低频的响度差对人耳不具有明显指向性影响,但是这两个频段的延迟感会对人耳的距离判断产生影响,不明白的童鞋请去百度“等响度曲线”)

可以说耳机的调音直接关系到结像感的存在与否,因为乐器发出声音都是经过空气传播衰减后才进入人耳的,所以耳机的频响曲线都是针对性(可能针对前端,也可能针对某一类音乐)的调音。

PS:摘自http://site.douban.com/107298/widget/notes/275603/note/138829612/


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