關(guān)于“幻象聲場”的研究早已有之。
http://www.bcdcep.com.cn/ 來源:索蘭影音 關(guān)鍵詞:
閉上眼睛,歌手仿佛就站在你面前;
息,讓中置音箱可聞不可見;
只用左右兩只主音箱,就能呈現(xiàn)出前置左中右聲道的信
戴上耳機(jī),即可享受全景聲效果;
只需條形音箱和低音炮,就能組建環(huán)繞聲/全景聲系統(tǒng);
……
與之相關(guān)的還有各個(gè)音響品牌/廠家專有的“虛擬環(huán)繞技術(shù)”“聲場映射技術(shù)”“聲場定位技術(shù)”等等,花樣繁多,而且說得頭頭是道。剛接觸這些技術(shù)名詞時(shí),想必很多人心中的第一個(gè)想法都是:這些音響廠家又在吹牛了!然而真正體驗(yàn)過后,又不得不承認(rèn),其中確實(shí)有些神奇之處。
但要說這些技術(shù)就是神秘的黑科技嗎?也不盡然。關(guān)于“幻象聲場”的研究早已有之。它與人的生理和心理息息相關(guān)。
頭部尺寸和頻率、波長的關(guān)系
人類的聽覺感知機(jī)制非常強(qiáng)大,能區(qū)分聲音到達(dá)兩耳10μs的時(shí)間差,能聽到超出10個(gè)倍頻程的聲音,要知道可見光的覆蓋范圍不到一個(gè)倍頻程,還能承受非常大的動(dòng)態(tài)范圍,所跨越的聲壓比值為10000000:1。
而人的頭部尺寸相對于聲波的大小,因波長而有所不同。對低頻來說,頭部很小,對高頻來說又很大。人耳能聽到的最低頻率,在空氣中的聲波波長超過15m,與之相比,頭部很小,聲波很容易通過衍射作用繞過去,而人耳能聽到的最高頻率的波長小于25mm,這時(shí)候頭部就變成明顯的阻礙了。在與聲波入射方向相對的另一側(cè)頭部會(huì)形成“聲學(xué)陰影區(qū)”。中頻段聲波波長則和頭部尺寸相近。
基本定位機(jī)制
這就意味著,人對不同頻率范圍有著不同的感知機(jī)制。在低頻段,聲波能自由繞過頭部,因此聲音到達(dá)兩耳間的電平差很小,不能基于電平差來定位。那要依靠什么呢?依靠聲音到達(dá)兩耳的時(shí)間差。這個(gè)感知機(jī)制叫做“雙耳時(shí)間差(ITD,intramural time difference)定位”。
高頻段則相反,兩耳間電平差因聲音入射角不同而有所改變,叫做“雙耳電平差(ILD,interaural level difference)定位”。同時(shí),時(shí)間差的影響變得不再重要,否則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重混淆,因?yàn)楦哳l段的波長很短,稍微動(dòng)一下頭部都會(huì)極大影響定位,時(shí)間差的作用變得微乎其微。
這兩種定位機(jī)制,能決定人耳對大多數(shù)聲音方位的感知。可能有些人會(huì)問,正前方、正上方和正后方的聲音,明明在兩耳之間產(chǎn)生的時(shí)間差和電平差完全相同,為什么人耳仍能感覺到方位的不同?這主要因?yàn)槎?yīng),即外耳耳廓的形狀和渦狀結(jié)構(gòu)對不同方向聲音的響應(yīng)不同。
總而言之,雙耳時(shí)間差、雙耳電平差和耳廓效應(yīng)相結(jié)合,形成了一系列復(fù)雜的響應(yīng),隨著聲場與聽音者頭部的相對角度發(fā)生變化。比如一個(gè)包含寬廣頻率的聲源,從頭部左右側(cè)傳來時(shí),聽起來要明亮一些(聽到更多高頻成分),而從前后方傳來時(shí),音色上會(huì)略微“發(fā)暗”。
最小可辨聽音位
那么從聽音者前方傳來和從后方傳來,又有什么不同呢?這就涉及到最小可辨聽音角(MAA,minimum audible angle)的概念。它在聽音者四周各不相同。正前方水平面上的最小可辨聽音角最小,大約為1度,垂直面大約是3度。而且在聽音者前方高于聽音水平面位置的各個(gè)角度保持良好的分辨率,朝著側(cè)面和后方逐漸劣化。因此,從心理聲學(xué)上考慮多聲道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),前方聲道的數(shù)量比后方聲道更多。