录音棚声学 Part 3 反射 I:相位干扰 & 梳状滤波

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· 大琪 添加于 2015-07-18 · 暂无评论

作者:Joe Albano

出处:ASK AUDIO

编译:大琪

在上一篇文章,我讲了讲低频所导致的房间问题:驻波或者是低频驻波。这次,我将来讲讲有关于中频和高频反射带来的问题。就像低频一样,当中频和高频向墙面传播时,它们要不是通过了墙面,要不被吸收,要不被反射。我会在下篇文章中讨论吸收和反射之间的平衡问题,会涉及到环境声(房间声),也会在最后一篇文章中说到传播过程中的问题,也就是关于隔音的问题。今天将会先从物理的反射问题开始,接着是在音乐环境下直达声波和反射声波互相之间的影响(下一节中讲到)。

波动力学——一点小背景

当声波从界面反射回来时(墙壁,地板,天花板)或者房间内其他的平面,反射声将会和原始的直达声互相影响——从声源处(在控制室就是音箱)直接产生的声波。当直达声和反射声撞见的时候,就会产生干扰,确切的发生地点取决于在周期中,波处在的不同位置。一个快速的提醒,一个声波包含着交替的正反周期的空气压力变化——压缩&膨胀——在声波的路径中会在不同的位置一直产生(视频1)。

视频1 交替的压缩&膨胀的一个简单(正弦)波:

每一个周期的物理波长都取决与波本身的频率,表示卫周期每秒,单位是herz(Hz)。就像上次我们看到的,低频(大约300Hz以下)有着较长的波长,当反射声产生了干扰效果,那么在房间的特定区域,特定的频率会产生一定量的上升或者下降,而且当你在不同的房间位置时,也会有不同的音调平衡感。当然同样的影响也会发生在中频和高频身上,但由于它们的波长稍微短一些,所以会在房间中散开,但仍然对于听感来说还是会有些影响的。

所以复合声波都是由正弦波组成起来的——谐音和泛音的结合给了声音不同的音调。每一个正弦波的周期从开始到结束,不同的位置用度数来表示——0度就是周期的开端,90度就是正极最高点(变化最大的空气压力——压缩),180度是周期的中间,270度是负极最大处(最低的空气压力变化——膨胀),360度是周期的结束,也是下一个周期的开始(图2)。


图2 一个单独周期的(正弦)波,用相位度数来表示

当反射声与直达声相碰时,会产生什么样的结果取决于每个波形在周期里的位置。如果直达声和反射声都是在周期的开端出,那么当它们结合在一起后那就会产生增强的作用——相同的声音,只能声音更大。但如果它们一个是在周期的开端,另一个在180度处,相同的但是相反的能量将会完全抵消掉声音(图3,上图)我所描述的就是两个波的相对相位。


图3 正弦波180度 相位差(上图),90度相位差(下图)

一个波和它的反射声如果时相同相位(0度)将会增强;如果是180度相位差的话,就会完全抵消掉。对于其它的相位关系,会有部分的加强或者部分的抵消(图3 下图)。但到现在我都描述的事简单的正弦波——如果要理解这些作用怎么在真实的房间产生影响,我们需要以复合波为参考对象。

梳状滤波

真正的声音——音调,人声,等等——都是由很多独立的正弦波的谐音和泛音组成,不同之间的平衡方式也就组成了不同音调的声音。尽管它们之间有一些数学的关系,泛音和谐音有着不同的频率,不同的波长,所以不同的谐音和泛音组合的复合波在互相干扰的位置也会有不同的相位。所以,一些泛音/谐音可能会被增强,或者部分增强,或者抵消,或者部分抵消。这样就会改变泛音和谐音之间的平衡关系——因为这个平衡关系就是声音如何得到它自己独特的音调,或者说是音色,音调也会被改变。这个影响是自然的,也是不可避免的,这样在封闭空间中所产生的声音的结果——专业术语称作“梳状滤波”。


图4 典型的被改变的谐音/泛音平衡关系(导致了音调改变)由于梳状滤波效应。

示范音频1,梳状滤波引起的一些音调的改变(干声;来自一个单独的强反射声导致的梳状滤波):

下载地址

对于这个来说,没有完全正确和完全错误。因为中高频反射声的波长较短,由于梳状滤波效应导致的音色变化也是很微弱的,兵器在房间中均匀的展开(不像是低频段,它们会停留在房间的某些特定区域),如果反射声所带来的效果没有超过直达声,那么这个额外的“环境声”可以增加听音十的氛围感,可以增加一种深远的以及音乐的饱满感。事实上,很多乐器在户外演出时,会听起来较弱,那是因为缺少环境声——这也就是我们不愿意在很敢的空间中进行录音或者混音。但是如果梳状滤波效应带来的音色变化很严重,这会影响我们得到高质量录音的条件和得到很好平衡的混音。

反射问题

一般来说,直达声都会比反射声强烈一些,因为反射声在房间区域中来回碰撞,在空气中传播很长距离时,会丢失一些能量。但是有些时候,当声波从旁边的区域反射出来时,这些波达到听音者的耳朵时只需要很短的路径,所以就有足够的能量在梳状滤波效应使产生很明显的音色改变,或者改变声音的清晰度。在控制室,我们需要听到来自监听音箱清晰的直达声,只有这样才能非常清晰的知道我们的录音效果。当我们觉得需要做些EQ调整,或者添加混响和环境声时,只有当我们听到来自监听音箱可以信赖的声音时,那我们才可以继续我们的工作。但是如果有很多短的混响声存在,那么所产生的音色改变可能会迷惑混音时的决定。例如,如果控制室自己就有很多额外的反射声,那么混音师可能就不会加很多环境声,因为就会觉得听起来已经很湿了——所以这样可能会导致混音听起来很干在别的环境中。

另外一个就是相位。相位——尽管是根据听觉感觉——这是一个在庞大的混音中增加清晰度的好方法。把不同的乐器放置在不同的左-右位置可以更加展开混音的感觉,甚至是在我们做些EQ或者其他动作之前。但是人耳在定位时不只是根据左右的声压级差别,也要依靠哪个耳朵先感知到声波。如果一个被PAN过的乐器声波先达到左耳,反射声会稍微过一会达到右耳,听音者仍然会潜意识的定位乐器是来自左边的,尽管它们的声音会因为和反射声的梳状滤波效应而产生一些微小的音色改变。但要是反射声很强,那么听音者潜意识的定位就会不存在了,随之带来的结果就是音箱之间的乐器位置会比较模糊,也就失去了清晰度,使得混音中很难做一些微调。


本文出自《midifan月刊》2015年5月第111期

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