音樂會擴錄音系統(tǒng)中解決二次拾音問題途徑初探

張 俊

一、研究方法與實驗方法論證

二次拾音現(xiàn)象又稱為聲反饋現(xiàn)象，是指在擴聲的同時進行拾音，在拾取直達聲的同時會拾取到揚聲器回放的結(jié)果，擴聲信號會再次被傳聲器拾取。二次拾音是現(xiàn)場擴音系統(tǒng)中無法避免的一個問題，只要揚聲器和傳聲器同時工作，基本上是無法消除的，尤其是廳堂聲學特性較強或者電聲學設計本身存在問題時，會擴大二次拾音問題的影響，嚴重情況下會發(fā)生聲反饋。

（一）現(xiàn)場擴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入揚聲器系統(tǒng)再次被傳聲器拾取所產(chǎn)生的，而兩個或者多個聲頻信號混合在一起的時候就會產(chǎn)生疊加，并且產(chǎn)生新的聲音信號。二次拾音是在傳聲器和揚聲器同時工作的情況下重復疊加錄音的情況下產(chǎn)生的，可以通過一個簡單的擴聲系統(tǒng)獲得。所需設備有監(jiān)聽音箱、傳聲器、音頻接口、音頻工作站、宿主軟件。為方便觀察，使用的測試信號是1000Hz單聲道純音信號，波形平直，放大后觀察每個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進行錄制，將話筒放大器調(diào)制26dB，揚聲器增益-16dB，使其產(chǎn)生穩(wěn)定回路，波形出現(xiàn)疊加。

從以上實驗可以發(fā)現(xiàn)，波形沒有那么平直，放大后觀察發(fā)現(xiàn)振幅大小不同，整體呈曲線狀，該純音信號從傳聲器進入揚聲器，并在進入揚聲器后進行放大，拾取到的純音信號發(fā)生了變化，波形出現(xiàn)了多次疊加現(xiàn)象，使得波形產(chǎn)生了相位問題。

2.二次拾音與的嘯叫的區(qū)別

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

二次拾音的聲雖說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。二次拾音相對于嘯叫要穩(wěn)定，而嘯叫是在擴聲系統(tǒng)中“環(huán)路增益”的現(xiàn)象，在循環(huán)的同時伴隨著增益的提升。

二次拾音的疊加是穩(wěn)定的，并且混合的結(jié)果是可以預測和控制的。只要揚聲器和傳聲器同時在工作，基本上是無法消除的，它會影響傳聲器拾取聲音的清晰度，尤其是當返送揚聲器系統(tǒng)也加入的時候，能否處理好二次拾音問題對現(xiàn)場擴錄音質(zhì)量起著至關重要的作用。

（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現(xiàn)場演出的影響，首先從建筑聲學設計上考慮，這方面通常不由擴聲系統(tǒng)設計人員決定。如果是對現(xiàn)場進行擴錄音系統(tǒng)的搭建，首先要先考慮室內(nèi)演出場所的尺寸及形狀，內(nèi)部裝修是否有吸聲設計等，盡可能多地了解演出場所的房間聲學特性。

2.建筑裝修材料的吸聲系數(shù)

中央音樂學院教學樓401廳室內(nèi)裝修以木裝修為主，天花板為石膏板，觀眾席墻面分別設有窗簾、石膏板和木板，滿場觀眾人數(shù)接近200人。經(jīng)過實地測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。由于廳堂設計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)進行模擬核算。

3.廳堂的頻率響應及混響時間

基于以上數(shù)據(jù)進行EASE仿真核算，對100Hz~10kHz的頻段進行了混響時間的計算，得出該廳堂混響時間在500Hz處可達到1.44秒。廳堂聲環(huán)境對音質(zhì)的影響還體現(xiàn)在廳堂的混響時間方面。如果混響時間太短，則聲音顯得枯燥、干巴巴；如果混響時間控制得適中，則聲音清晰；如果混響時間稍長，則聲音豐滿，有深度感、空間感；如果混響過長，則聲音渾濁、模糊不清，有回聲感。

4.廳堂自然聲反射聲

為了測試舞臺與觀眾席之間的聯(lián)通關系，需要模擬自然聲反射聲圖像。筆者在舞臺中心點距離臺口4米的位置設置一個聲源，高度設置為距離舞臺地面1.2m的高度，這個距離接近演奏者坐著的高度，聲源輻射方向為全指向并向四周輻射散開，為了更加直觀地看反射聲路徑，聲反射次數(shù)設置為2。黃色的線為聲音信號路徑及反射路徑，聲源在舞臺上的直達聲反射聲在舞臺上比較密集，原因是地面與天花板平行，且聲源距離臺口4米，使部分聲源沒有很好地擴散到觀眾席中。將聲源調(diào)整至距離臺口1.2米的距離觀察發(fā)現(xiàn)，直達聲和反射聲能夠更好地傳遞到觀眾席中。

二、音樂節(jié)目中二次拾音問題的電聲學優(yōu)化方案

沒有哪個空間環(huán)境是完美的，所以大多數(shù)情況下我們更關心如何在現(xiàn)有空間環(huán)境中更好地工作，而不是考慮創(chuàng)建一個新的聲場來滿足需要。那么我們就可以通過使用揚聲器（擴聲系統(tǒng)）來改變空間環(huán)境中的聲音效果以適應演出的需要。只要擴聲的能量足夠大，空間環(huán)境也會將更多的能量返送回來。因此對與揚聲器得到正確的選擇和使用可以彌補廳堂聲學上的不足。

（一）揚聲器的選擇

1.揚聲器的指向性

如果一個場館具有較大的混響聲音效果的話，那么使用一些具有強指向性的揚聲器系統(tǒng)直接指向觀眾區(qū)域會更好，因為這樣可以保證所輻射的大多聲音數(shù)被觀眾席所吸收，而不會有太多的聲波被頂棚和墻面反射。Apogee 公司的3×3揚聲器具有更為集中的輻射面，更適合在混響較強的廳堂中使用。

2.揚聲器輻射區(qū)域

下面將兩款揚聲器的數(shù)據(jù)在EASE中進行聽音區(qū)模擬，且最大聲壓級都調(diào)整到85dB左右，發(fā)現(xiàn)觀眾席最佳聽音位置在正中區(qū)域。有相當一部分二次拾音來自反射聲，這些反射聲來自揚聲器對墻面的反射，反射路徑經(jīng)過舞臺，從而使傳聲器拾取到了從揚聲器多次反射的聲音。反射聲對于觀眾席的影響是比較重要的，某一區(qū)域的反射聲越多，越能證明揚聲器能夠覆蓋該區(qū)域。如果某一個區(qū)域反射聲很小，則證明揚聲器不能完全覆蓋該區(qū)域，這一點也剛好區(qū)別了舞臺與觀眾區(qū)，觀眾區(qū)域需要揚聲器足夠多的直達聲和反射聲，而舞臺則越少越好。如果舞臺來自揚聲器的直達聲或反射聲多的話，那么會加強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自揚聲器的反射聲進入舞臺區(qū)域。

（二）傳聲器的選擇

1.使用心型指向性傳聲器

在擴錄音前提下進行拾音，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，能最大限度地減弱二次拾音問題的影響。當舞臺接入反送揚聲器，由于距離傳聲器較近，也會存在二次拾音的聲音信號，這種情況下，可以通過選擇心形指向性話筒來避免二次拾音的發(fā)生。

2.選擇離軸衰減強的傳聲器

在設置傳聲器時，另一件事情就是傳聲器的軸向以及它對傳聲器拾取信號響應的影響。假設一只主擴音箱單元的側(cè)邊對著傳聲器，當傳聲器以90度方向角直接對準揚聲器單元的話，意味著聲源信號直接對準傳聲器的拾音振膜，也就是聲源處在傳聲器的軸方向。如果對傳聲器進行適當?shù)男D(zhuǎn)，那么此時的聲源位置相對于傳聲器來說不再是直接對準，也就意味著聲源處在傳聲器離軸方向。

當聲源處于傳聲器的軸方向時，會拾取到更加豐富飽滿的聲音信號，此時信號幅度最大，頻率響應也是最理想的。如果聲源對準傳聲器的離軸方向，那么拾取到的聲源信號會減少，并且傳聲器會拾取到更多的環(huán)境聲信號。這種方式都有其各自的潛在優(yōu)勢，傳聲器的指向性具有一個好的離軸衰減（off－axis rejection），這也反映出傳聲器對側(cè)向聲音進行拾取的能力。心形指向性傳聲器具有較好的離軸衰減拾取能力，也可以更好地將來自側(cè)面方向進行衰減，比如反送揚聲器的聲音。

三、含有電聲樂隊的電聲學優(yōu)化方案

（一）電聲樂隊的現(xiàn)場演出

1.現(xiàn)場揚聲器電聲學模擬方案

通過調(diào)整揚聲器的位置也可以降低二次拾音的問題，二次拾音和聲反饋發(fā)生的原因是揚聲器與傳聲器之間產(chǎn)生干擾或距離太近，可以通過對舞臺返送音箱或是主擴音箱的位置調(diào)整來避免。在舞臺外側(cè)使用強指向性揚聲器JBL5674，擴聲揚聲器遠離舞臺放置，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，觀眾對高頻段的吸收能力較強，可以降低聲音反射。在電聲樂隊進入的情況下，為了讓舞臺上的樂手能夠互相聽聞，一般會選擇加入返送揚聲器，其類型分為近場和遠場。遠場一般放置在臺口兩側(cè)，近場返送揚聲器會放置在演奏者旁。舞臺相對較小，所以選擇聲壓級較小的揚聲器比較合適，將返送揚聲器放置在臺口兩側(cè)。模擬所使用的揚聲器型號是JBL5674、ApogeeeAE15、ACE550，分別為左右主擴、左右超低頻圖及舞臺上的左右返送，具體擺放位置使用EASE來設計三維圖及平面圖進行參考。

2.室內(nèi)聲學阻尼材料的運用

在401廳的空間當中具有光滑堅硬的反射表面，尤其是在舞臺中地板與天花板平行且光滑，會形成更多的聲波反射，反射聲多說明這個空間的聲學特性非常活躍。尤其是在返送揚聲器加入進來以后，舞臺反射聲越來越多地進入拾音器造成二次拾音的現(xiàn)象，也會影響拾音信號的清晰度。通過使用一些簡單的聲學處理手段，可以有效地降低舞臺上的反射聲，比如將泡沫塑料的運用融入舞臺的布景當中，背景幕布的運用可以改善光滑表面所帶來的聲反射問題。在舞臺的地板上鋪設一些地板材料，例如舞臺塑膠地毯，它是一種乙丙烯材料，并不具有很好的聲學特性，但不是硬質(zhì)界面，相對光滑的地面具有更好的阻尼作用。

3.錄音系統(tǒng)搭建

在含有電聲樂隊的現(xiàn)場音樂會中，擴聲設備與錄音設備的連接是分開進行的，這樣可以使擴音師與錄音師各司其職，互不干擾，在這種情況下使用信號分配器的方式是最優(yōu)的選擇。

該擴錄音系統(tǒng)方案擁有十六路信號輸入，在傳聲器數(shù)量上基本滿足了電聲樂隊的需求，由于舞臺上的樂手之間要互相聽聞，所以需要連接兩個返送音響，該方案中還有四個多軌線纜，這是為了方便舞臺上的錄音系統(tǒng)與擴聲調(diào)音臺和混音播出調(diào)音臺的連接，同時也可以使用過軌線纜將混音播出調(diào)音臺放置在單獨房間，并配上有源監(jiān)聽音箱方便混音師進行實時混音并播出，錄音師和擴音師都不會影響到錄音信號，最終未加修飾的傳聲器信號通過音頻接口傳入音頻工作站，這種連貫性使后期剪輯和現(xiàn)場縮混都變得更加容易。

（二）室內(nèi)樂現(xiàn)場演出電聲學優(yōu)化方案

1.現(xiàn)場揚聲器選擇與擺放

在室內(nèi)音樂演出中，由于樂隊本身的聲壓級足夠輻射到觀眾席，采用對特色樂器補聲的方式進行擴聲會有助于提升樂器之間的融合度。該擴聲方法目的在于將聲壓級及輻射范圍較小的特色樂器進行放大，揚聲器位于舞臺之中，將其特色樂器的擴聲信號更好地融入樂隊中。在揚聲器的選擇上盡可能選擇功率較小的揚聲器，本次建模使用的揚聲器最大聲壓級為100dB，放置在舞臺后側(cè)。

這種擺位非常適合一些含有民樂的室內(nèi)樂現(xiàn)場音樂會，筆者考察上海交響音樂廳時，發(fā)現(xiàn)小演奏廳中使用了擴聲音箱，因為民樂隊中二胡、古琴的聲壓級比較小，需要對這些特色樂器進行單獨擴音，同時也要讓擴聲音量與方位盡可能與演奏者相容，采用室內(nèi)樂補聲方式聲輻射區(qū)域。

2.錄音系統(tǒng)的搭建

設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。因為是補聲，所以要對特色樂器進行擴聲，并使用傳聲器信號分配器，將該信號分配到擴聲系統(tǒng)和錄音系統(tǒng)中。

四、結(jié)語

本文對二次拾音問題在擴聲兼錄音場景下的優(yōu)化解決進行了初步探究。

首先，筆者找出了有關室內(nèi)聲學、揚聲器系統(tǒng)、錄音系統(tǒng)在擴聲應用和音樂錄音中的工藝化問題。

其次，通過對國內(nèi)外相關文獻檢索和閱讀，確定了一種使用EASE軟件來模擬設計擴錄音系統(tǒng)的方法，使得二次拾音問題的研究具有了可實踐操作性。

再次，筆者選擇了在中央音樂學院401廳進行廳堂數(shù)據(jù)采集，借助EASE軟件對室內(nèi)大小和裝修材料進行了建模。為了減少二次拾音問題對擴錄音系統(tǒng)的影響，筆者進行了電聲學方案設計優(yōu)化。通過對廳堂的詳細分析，筆者探索出一種建立反射聲和聲輻射模型的方法，來尋找二次拾音問題的高發(fā)區(qū)域。使用聲學特性較好的吸聲材料進行模擬優(yōu)化后，進一步確定了揚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題的音樂錄音中得到應用，節(jié)省了擴音前期工作所花時間并簡化了設備空間的使用。