改善錄音控制室聲場的原理和方法

李啟光

佛山人民廣播電臺(tái)，廣東佛山 528315

在設(shè)計(jì)錄音控制室時(shí)，首先要確定控制室的體積和形狀。為改善房間在低頻段的聲學(xué)特性，應(yīng)選擇體積較大的控制室。因?yàn)轶w積太小的房間，單位頻帶中的簡正模式的個(gè)數(shù)較少，會(huì)使傳輸頻響等聲源特性有較大波動(dòng)，造成聲染色。但體積太大會(huì)造成造價(jià)高等浪費(fèi)，因此IEC、EBU等組織推薦一般為60m3～150m3左右。

在形狀方面，一般為矩形或多邊形。如設(shè)計(jì)成矩形，房間長寬高的比例不能是整數(shù)比，以免簡正頻率的簡并， CCIR給出的最佳比是1.9：1.4：1可供參考；如設(shè)計(jì)成多邊形，應(yīng)沿著立體聲揚(yáng)聲器擺放的主軸采用幾何對稱形式。另外為避免聲聚焦，切忌表面設(shè)計(jì)成凹面。

我們知道，混響是房間的各表面如墻壁、地板、天花等對聲音的多次反射引起的，而聲音在硬的平行墻面之間反彈會(huì)造成顫動(dòng)回聲、駐波和抵消等現(xiàn)象。

1 確定合適的混響時(shí)間

混響時(shí)間就是聲源停止發(fā)聲后衰減60dB所需的時(shí)間，錄音師在控制室監(jiān)聽重放的聲音包含有控制室的混響加重放聲的雙重混響?；祉戇^短則聽感干澀、不自然；相反，過長則會(huì)影響語言清晰度、聲像定位模糊。適當(dāng)?shù)幕祉懧牳猩嫌X得自然、豐滿?；祉憰r(shí)間根據(jù)賽賓公式計(jì)算得到：

式中，T60：室內(nèi)的混響時(shí)間，以秒（s）為單位；V：容積，以立方米（m3）為單位；S：總表面面積，以平方米（m2）為單位；α：平均吸聲系數(shù)；m：空氣中聲波的衰減系數(shù)（與空氣濕度有關(guān)，不同頻率也不一樣。以1000Hz～8000Hz為例：當(dāng)濕度為50%時(shí)，m值為0.004～0.077）。

混響時(shí)間的頻率特性：高頻段由于容易受空氣吸收的緣故，允許高頻的混響時(shí)間比中頻的稍短，而低頻段由于吸聲較難，故允許低頻的混響時(shí)間比中頻的稍長。國際標(biāo)準(zhǔn)的推薦值：IEC268-13 規(guī)定 125Hz～ 4000Hz,平均值 0.3s～0.6s之間 ，小于 125Hz,大于4000Hz的頻率允許偏差25%，但不能大于0.8s,中頻混響時(shí)間為0.4s。

知道了想要獲得的混響時(shí)間、房間的體積、總表面面積，根據(jù)賽賓公式，求得α（平均吸聲系數(shù)），進(jìn)而根據(jù)此數(shù)值和壁面情況來選擇吸聲材料。

2 吸聲材料的鋪設(shè)

理想的控制室聲學(xué)環(huán)境要求音箱發(fā)出的直達(dá)聲直接到達(dá)錄音師的位置，不會(huì)因反射導(dǎo)致聲染色或立體聲聲像模糊。通過以下方法可以改善房間的聲學(xué)特性：

1）在音箱附近的墻上釘住或粘貼吸聲材料，減少直達(dá)聲和早期反射聲疊加所產(chǎn)生的梳狀濾波效應(yīng)，如此可改善重放的聲音，聲像定位和縱深感會(huì)得到改善，聲音更清晰，頻響更平直，瞬態(tài)響應(yīng)更好；

2）在側(cè)墻安裝吸聲材料；

3）在錄音師位置上方的天花板上安裝吸聲材料及擴(kuò)散體；

4）在房間后部安裝多層吸聲材料（厚度要達(dá)到40cm～50cm）以及擴(kuò)散體，以消除顫動(dòng)回聲；

5）如果室內(nèi)低頻過多，需要做低頻聲陷來吸收，在墻角處各放置一個(gè)管狀低音聲陷，可減少駐波。一種簡易的制作方法：取一只35加侖～55加侖橡膠桶，用玻璃纖維填滿，開口用細(xì)薄棉布覆蓋。這種管狀低音聲陷吸收的頻率接近1130/2H，H為桶高，單位為英尺（1英尺=0.3048米），如3英尺高的橡膠桶的吸收頻率為188Hz。

3 用擴(kuò)散體來改善控制室聲場以及聽感

聲場擴(kuò)散的理論來源于德國物理學(xué)家、聲學(xué)專家Schroeder 于1975年發(fā)表的二次余數(shù)擴(kuò)散理論。擴(kuò)散是聲場環(huán)境重要的組成部分，一個(gè)聲場擴(kuò)散不充分的環(huán)境，很可能影響到聲學(xué)計(jì)算公式的準(zhǔn)確性。為此，我們在塑造聲場環(huán)境時(shí)，把使得聲場擴(kuò)散均勻作為一個(gè)重要的建聲項(xiàng)目，有利于音質(zhì)的純凈與提高。

1）擴(kuò)散體的作用。與光滑反射面相比，擴(kuò)散體可以有效的避免聲聚焦。當(dāng)聲波經(jīng)過光滑墻面反射后，所有的聲能都將沿同一方向反射，其反射方向固定，取決于聲源的位置。而當(dāng)聲波經(jīng)過貼于側(cè)墻和后墻的擴(kuò)散體表面反射后，聲能將被分散反射向不同的方向，且具有不同的相位差。 這些形成的均勻能量的不規(guī)則的反射聲會(huì)使人耳主觀產(chǎn)生一種空間感，同時(shí)運(yùn)用在中高頻擴(kuò)散時(shí)會(huì)提高聲音的“明亮”度。其反射方向大致為一個(gè)半圓，聲能平均擴(kuò)散。如下圖示：

圖1 左光滑墻面，右擴(kuò)散體表面對聲音的反射對比

擴(kuò)散體還有另一個(gè)作用，當(dāng)聲源發(fā)聲，聲波經(jīng)過后墻反射，若反射面為光滑墻面，則某一頻段只有固定的反射路徑指向錄音師的位置。而當(dāng)反射面為擴(kuò)散體時(shí)，由于聲波以半圓方向擴(kuò)散，則有無數(shù)條不同頻段的反射路徑匯聚在錄音師的位置，以此類推，有無數(shù)相同性質(zhì)的匯聚點(diǎn)，這樣便無形中擴(kuò)大了最佳聽音區(qū)。

2）二次余數(shù)擴(kuò)散體的參數(shù)計(jì)算。在眾多的擴(kuò)散體中，Schroeder擴(kuò)散體由于擴(kuò)散效果好、易于安裝而被廣泛應(yīng)用。下面談?wù)勂渲械腝RD（Quadratic Residue Diffuser）二次余數(shù)擴(kuò)散體的計(jì)算公式：

其中，Sn為以n平方除以N的余數(shù)，λ0為擴(kuò)散中心頻率的波長，N為擴(kuò)散體格子數(shù)（必須為質(zhì)數(shù)），h為格子的深度，n=0，1，2，3，4，5，6……。舉例:設(shè)一個(gè)周期內(nèi)的擴(kuò)散體格子數(shù)N為7，n方除以N得余數(shù)為0，1，4，2，2，4，1。然后根據(jù)格子深度hn= (λ0/2N)*Sn 來得到一個(gè)擴(kuò)散體的初始模型。

4 結(jié)論

在節(jié)目前期錄音和后期制作中，控制室的重要性不言而喻。良好的聲學(xué)設(shè)計(jì)可避免出現(xiàn)聲聚焦、回聲、聲染色、顫動(dòng)回聲、駐波等問題，幫助錄音師正確判斷聲音的質(zhì)量。我們可通過一系列的聲學(xué)處理，來控制混響時(shí)間、使聲場均勻擴(kuò)散，改善監(jiān)聽音箱的聲音，為制作好節(jié)目提供優(yōu)良的建聲條件。

[1]Bruce Bart1ett.朱慰中，譯.實(shí)用錄音技術(shù).5版.

[2]Trevor J Cox and Peter D’Antonio.Acoustic Absorbers and Diffusers Theorydesign and app1ication.2版.