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重庆汽车音响改装解决声级差和音色差

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重庆汽车音响改装解决声级差和音色差

发布日期:2017-11-30 作者: 点击:

人们常说的听声辨位就是人们在听到声音以后,能辨别出声音是从哪个方向传播过来的,而声音在不同环境下传播的又不一样,这就是人耳对声音方向感的作用。声源方位感,是听觉器官对声音的音高、音强、音色、音长感觉之外的又一个感觉要素,它涉及到复杂的生理学心理学方面的问题。同时,声源方位感也是立体声技术的理论依据。

驾驶室


一、时间差、相位差与声级差、音色差

    双耳效应借以定位的原理是时间差、相位差、声级差、声色差。

(一)时间差和相位差

    时间差主要是指声音刚到双耳瞬间的先后差异。声波在常温下传播的速度为344m/s,当声源偏离听音人正前方中轴线时,耳A与耳B同声源之间的距离有差别,从而出现声音到达耳A与耳B之间的时间差。

    时间差作为声源定位机理,对正面和两侧的声源定位准确性较高,对来自后面的声源定位则误差较大。其原因尚不十分清楚。可能因为声音来自背侧,会因为左耳或右耳产生耳壳遮蔽效应,使得声音因衍射而时差有变化。

    因为人耳对声音有适应性,当声音到达基底膜的刹那间,毛细胞表现兴奋而灵敏。当声音持续刺激,毛细胞的反应相对地迟钝。因此突发声和瞬态声的声源定位准确性较高。

    一个迅速流动的声源,会吸引听觉的注意。因此,方位不断变化的声音,人耳对其方位辨认的误差较小。这就是近代立体声节目出现声移位的原因。

    一个连续的声音,虽然到达双耳也存在时间差,但是因为达到同一只耳朵的后续声掩盖了前面的声音,使时间差变得不明显。

    高频声与低频声传播速度是一致的,所以时间差同声源的频率无关。但相位差同声源的频率有关。当一个声音到达双耳,在两耳之间出现时间差的同时,亦必然出现相位差。在一定的频率范围内,相位差是声源方位感的信息之一。

    相位差定位机理在频率较低时效果较明显。例如,在常温中20Hz声音的波长是17m,200Hz为1.7m,时间差所形成的相位差人耳能够感觉出。而在声源处于高频区时,例如10kHz的波长85px,20kHz是42.5px,时间差所造成的相位差甚至超过360°,等于开始另一个波长。这时的相位差作为定位信息已无任何作用,因为已无法分辨出相位属于滞后或超前。因而高频声属于“混乱的相位差”信息。

音场


(二)声级差和音色差

    声级差指声波到达两耳出现不同的声强。形成声级差的主要原因是遮蔽效应。前进中的声波如遇到几何尺寸等于或大于声波长的障碍物,会发生遮蔽效应。其原理是:高频声在传播遇到障碍物时,因无法越过障碍物,在障碍物后面形成声阴影区;低频声波长大于障碍物而在障碍物后面形成声衍射区。对声级差起重要作用的是高频声,因为高频声波不能绕过听者头部,所以处于声阴影区的那只耳朵比能够听到直达声的那只耳朵,声强级产生差异。频率愈高,声源偏离正面中轴线愈大,声级差就愈明里。

    从衍射效应的角度看,低频声当然也会形成声级差。但是由于头部直径为500px左右,低频声发生衍射时,多走的路程有限,因衍射而损失的能量很小,因而偏离中轴线的低频声,到达两耳的声级差几近于零,对声源定位作用不明显。

    遮蔽效应对音级差产生作用的同时,亦必然对音色差发生作用。我们知道,构成音色的主要成分是基础音及其上方各次谐波的分量。举例说,一个基频为200Hz,入射角为45°的复合波点声源,那么,它的基础音和低次谐波遇到头部障碍后产生衍射效应,其高次谐波则被头部遮蔽而出现高频声阴影区。这时,到达一侧耳朵的声音为直达声(原音色),到达另一侧耳朵的声音因为高频损失而使音色发生变化。大脑皮质根据两耳的音色差来辨认声源方位。由此可见,音色差是高频信号声级差的另一种反映。

    应该指出,音色差的形成主要是那些基频在60Hz以上的复合音声源。因为60Hz以下的声音高次谐波波长较大,遇到头部尺寸(直径约500px)的障碍并不产生遮蔽效应。例如基频为30Hz的声音,其16次谐波为480Hz,波长为0.716m,波长比头部直径大许多,双耳之间不会形成明显的音色差,其17、18、19次谐波,强度很弱,对音色构成意义不大。因此,60Hz以下的声音比中频、高频声的声源方位感准确率要低。

    从强度差和音色差对双耳效应作用中,可以推想,纯音比复合音难以定位,原因在于纯音是正弦波(单个波),不能构造音色差。

(三)声源深度感

    声源深度感是听音人与声源之间的距离,所以声源深度感又称声源距离定位。

    声源深度感常常同某个数字模式相联系。当我们听到一个声音时,我们除了感觉到这个声音发生的大致方位外,还会感觉到这个声音发生的大致距离。若要精确地感觉到声源的深度,则要熟悉声场环境,熟悉声源音色,或者直接借助视觉去测量声源与自己的距离。由此说明,声源深度感是后天形成的,可训练的。

    深度定位主要通过声波衰减的程度来判定。声波在辐射过程中,能量随传播的距离而损耗,首先是高次谐波中振幅较小的先衰减,形成音色变化。人耳听到声信号后,同大脑储存的声信号作比较,从而判断这个声信号声源的深度。

    深度感的另一途径是声源比较法。当有数个不同距离的声源(阵声源)存在时,人耳可通过靠近的点声源来推测出其它声源的深度。多个不同距离和入射角的点声源所形成的阵声源,使听觉产生声音的宽度感和包围感。再重复一句话:声源深度感通常同视觉并联,靠视觉形成经验,靠视觉帮助精确定位。

声音的位置


(四)时间差和声级差的组合

    双耳效应所产生的各种差别,对声源方位感都可以单独发生作用。在它们相互结合时,则产生综合作用。如果它们的作用相反(正常情况下极少发生),那未就相互抵消。近代立体声技术的实践证明,时间差和声级差的组合,对声源方位感效果十分明显。实验证明,在一定条件下,1ms时间差相当于5?12dB的声级差,其关系可互换。

    在一个混响时间超过正常声学要求的大厅里,声源的反射声、混响声级大大超过其直达声。这时,人耳对声源的第一波阵面的刺激最为敏感,如果反射声和混响对于直达声延时40?60ms,人耳尚可能把握声源方位。如果延时超过这个范围,人耳无法分辨原发声到达双耳的时间差和声级差,就会产生分离的方向感,或混乱的方向感。这就是为什么一个回声很重的大厅里,人们常常不容易把握声源方位,需要用眼睛定位的缘故。小编在论坛的车主咨询区,经常会看到类似“什么喇叭适合听流行乐”、“听流行乐我这套喇叭合适吗”的问题,由此可见对于许多车主来讲,这样的困扰都是普遍存在的。这里我们结合几个方面,对这种问题做一个分析,给大家一个可供参考的理解思路。

·什么是流行乐?

  既然是要探讨“喇叭适合不适合听流行乐”,那么首先我们就应该给讨论的重点——“流行乐”给出一个准确清晰的定义。什么是“流行乐”呢?严格来讲,当代流行乐所涵盖的风格范围十分广泛,包涵了大量不同类型的音乐元素,然而大体来说都会包括如下共通点:结构简短(相比古典作品)、节奏鲜明、突出人声、旋律易记。这是为什么呢?


德国伊顿


  由于当今流行乐已经高度商业化,各种不同类型的音乐往往都会被加以“流行化”、融入到“流行乐”这个概念当中,许多被统称为“流行歌手”所演唱的作品,具体细分下去,往往是分属摇滚、爵士、嘻哈、民谣、蓝调等不同风格。然而这些同属于“流行乐”范畴的音乐风格,都有一个共同的起源,那就是诞生于19世纪美国大陆的R&B“节奏蓝调”,融汇了非洲音乐的节奏感与欧洲古典音乐的作曲技法,因而这就使得现今各种“流行乐”,都带有着上段文字最后的各种特点,也即是R&B音乐的基本特征。 

·流行乐的播放特点

  由于流行乐都带有R&B音乐的色彩,从中不难分析出流行乐在播放上的特征:

  1.大多数流行乐歌曲,都会用爵士鼓、钢琴等敲击乐器,或低音吉他等来奏出旋律的节奏,加上大量流行歌曲的节拍都是偏向明快、强劲,因而流行乐在低频方面有着一定的讲究,或者说,要体现出一首流行乐的节奏感,离不开良好的低频音效。

  2.人声是流行乐中的“主角”,我们知道男声一般属于中低频,女声则属于中频或中高频,这意味着要有饱满的人声听感,音响在中频段的表现力应该要足够gelivable。

伊顿


  3.在流行乐当中,真正意义上的高音器乐并不太多,更多是(音高本属于中频段的)人声和乐器的高频泛音,然而也正是这些泛音,直接决定了声音的音色和细腻度,因而高音表现力如果有所不足,则会让人感觉音色黯淡无光,甚至歌手的声音也缺乏“精气神”。

  4.大多数的流行乐,只会使用相对有限的乐器,场面也相对简单,就算是摇滚乐团的演唱会现场录音,无论是动态还是细节的信息量,相信和交响乐这种真正的“大编制”都有等级差距,因而在功率方面,播放流行乐并不强求太大的功率,当然基本的功率输出还是需要的。

·听流行乐该用什么喇叭?

  从上述分析可以看出,流行乐一方面很“均衡”,高中低频的元素都不会缺少、都各有用场,另一方面中频段的作用尤为突出(毕竟听流行乐首先是听人声演唱,而人声主要集中在中频段),此外对功率有一定要求,但要求也不会太高。那么接下来我们就不难分析到,到底怎样的喇叭适合听流行乐。

高音


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