錄音室裝修時的聲學(xué)如何設(shè)計？

   語言錄音室是以錄制語言(節(jié)目)為主的專用錄音場所，包括電影中的對白、旁白、獨白、解說以及廣播電視中的新聞、報告、廣播劇等。這種錄音室的主要特點是體積小、混響時間較短，一般體型比較簡單規(guī)則，除地面外，邊界面吸聲處理通常采用分散式均勻布置。盡管這種錄音室錄制的對象都是語言，但由于音質(zhì)要求不同，聲學(xué)特性也有所差別。就體積而言，用于廣播錄音的錄音室(或播音室)一般體積較小，通常不足100立方米，許多播音室的體積均在45立方米―75立方米之間，有的甚至只有30立方米左右；用于電影、電視劇等語言錄音的錄音室，體積一般在200立方米以上，有的甚至近800立方米。就音質(zhì)要求來說，前―者偏重于清晰、自然、真實，而后者除了保證應(yīng)有清晰度外，根據(jù)節(jié)目內(nèi)容的不同，往往還要求具有空間環(huán)境感、空間方位感及其它音色特點。


混響時間及其頻率特性
    各種不同用途的房間，最佳混響時間各不相同。總的趨勢是，以語言為主的房間，最佳混響時間比傳輸音樂信號的房間短得多，并且與房間的體積有關(guān)。至于對白錄音室與播音室一類房間的最佳混響時間，過去大多采用白瑞納克(L．L．Berane)提出的會議室最佳混響時間曲線。近年來，在對白錄音室和播音室的最佳混響時間方面存在著不確定的傾向。例如，我國建筑聲學(xué)工作者的建議值則比較高，而我國廣播電視系統(tǒng)曾提出了以單值表示的最佳混響時間為0．4秒，日本廣播協(xié)會(NHK)于1961年提出的最佳混響時間曲線推薦值如曲線d―e。至于混響時間的頻率特性，有兩種可供選擇的建議，一是以平直為準(zhǔn)，一是從低頻至高頻略呈逐漸加長的趨勢。我國廣播電視系統(tǒng)曾在提出了0.4秒的單一最佳值的同時，對其頻率特性作了具體規(guī)定?；祉憰r間隨頻率的提高逐漸加長，其比例為0．875：1：1．125。這是容易理解的，這種頻率特性首先在于保證語音的清晰度與明亮度，并減小低頻嗡聲出現(xiàn)的可能性。這對于廣播而言是至關(guān)重要的。事實上，它還有助于消除鼻音或喉音的加重。我們的實驗研究結(jié)果表明，對于漢語普通話，如果250赫左右過份加強(qiáng)，將導(dǎo)致鼻音或喉音的加重，而4000赫―8000赫過強(qiáng)，則容易出現(xiàn)咝聲或呲聲，所以高頻適當(dāng)加長雖然有助于語音的明亮度，并加強(qiáng)了輔音的能量，但不宜過長。許多國家如日本、聯(lián)邦德國等，一般建議混響時間的頻率特性以盡可能平直為宜，原因就在于此。

 
 表：中國廣播電視系統(tǒng)關(guān)于播音室最佳混響時間及其頻率特性的規(guī)定
    必須強(qiáng)調(diào)指出，在播音室或小型對白錄音室中，擴(kuò)散聲場在許多頻率上是不可能建立的，尤其是目前大多采用近距離拾音技術(shù)，混響對拾取的聲信號影響很小。在這種情況下，改變音質(zhì)狀況的主要因素與其說是混響時間，不如認(rèn)為是前期反射聲了。因此，混響時間短、體積較小的各種語言錄音室中近距離拾音，應(yīng)把注意力放在反射聲的控制上，不然的話，就應(yīng)改變拾音技術(shù)或同時改變房間的混響時間?；祉憰r間較長或混響時間可調(diào)的電影、電視劇或廣播劇錄音用的對白錄音室就是因此而建立的。電影及電視劇等錄音用的對白錄音室的一個重要要求是要創(chuàng)造一定的環(huán)境氣氛，亦即表現(xiàn)人物所處的不同環(huán)境：為了滿足這一要求，許多電影制片廠和電視劇制作部門幾乎都不只建立一個固定混響時間及其頻率特性的對白錄音室，或者有一混響時間可調(diào)的對白錄音室。后者通過預(yù)先設(shè)計的吸聲面／反射面的調(diào)節(jié)，使司一房間具有不同的混響時間。，這種錄音室一般體積較大，可供調(diào)節(jié)的邊界面也相應(yīng)加大，因而可以獲得調(diào)節(jié)的混響時間范圍較大。除此以外，由于室內(nèi)邊界面的聲學(xué)特性可變，這就為控制前期反射聲創(chuàng)造了有利條件。充分利用這些因素，對于拾取的聲信號進(jìn)行控制就成為可能。但是，長期以來采用的近距離拾音技術(shù)，不可能發(fā)揮室內(nèi)不同混響用以表現(xiàn)空間環(huán)境感的應(yīng)有作用，這是必須引起注意的。
 
    作為可調(diào)混響對白錄音室的另一種形式，則是在廣播劇一類節(jié)目的錄音中興建的一種稱為文學(xué)錄音室的組合式對白錄音室。這種由若干功能不同、聲學(xué)性能各異的錄音室組成的一組房間，為―次合成制作技術(shù)提供了必要條件，從而大大縮短了節(jié)目的制作周期。這類錄音室往往包括幾種不同混響特性的對白錄音室、混響室、(準(zhǔn))聲室以及音樂配音室和控制室等。這樣就可以十分方便地模擬從室外到室內(nèi)各種不同環(huán)境聲學(xué)特點的聲音效果。例如，原民主德國的文藝節(jié)目錄制中心、英國廣播公司(BBC)等均建有這類文學(xué)錄音室。還示出了該文學(xué)錄音室各部分的混響特性，其中一部分(獨立房間)用厚簾幕分隔成三個區(qū)域。簾幕的隔聲值為7―10分貝(500赫)。為了模擬各種聲音效果，室內(nèi)還設(shè)有門、窗、樓梯及各種路面等等。當(dāng)然，也可以以錄音控制室為中心建有若干混響性能各不相同的獨立錄音室，甚至某些錄音室的混響特性還可調(diào)節(jié)，原民主德國文藝節(jié)目錄制中心的文學(xué)錄音室就是這種類型的。
小房間的聲染色現(xiàn)象――低頻嗡聲問題
 
    低頻嗡聲是在小房間中錄音時經(jīng)?？赡苡龅降膯栴}，處理不當(dāng)將嚴(yán)重影響語言的音質(zhì)，甚至導(dǎo)致錄音失敗。低頻嗡聲是一種聲染色現(xiàn)象，許多電聲系統(tǒng)及其竄聲傳輸系統(tǒng)都可能出現(xiàn)這一現(xiàn)象，只不過出現(xiàn)染色的頻率不同而已。所謂聲染色系指在信號傳輸過程中，由于某種原因使得聲源中某―頻率得到過分加強(qiáng)，從而改變了聲源特性的一種現(xiàn)象。小型錄室，尤其是體積較小的對白錄音室，這種現(xiàn)象尤為常見。英國廣播公司的研究部門曾對此作過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在播音室或語言錄音室中錄音，經(jīng)常出現(xiàn)聲染色現(xiàn)象。分析表明，出現(xiàn)染色現(xiàn)象的頻率一般分布在100赫一300赫這一范圍內(nèi)。是他們以男聲節(jié)目為素材對61個存在染色現(xiàn)象的語言錄音室進(jìn)行調(diào)查分析的結(jié)果。在語言錄音室內(nèi)，男聲最可能產(chǎn)生聲染色的頻率大約在100赫一175赫范圍內(nèi)，其次在250赫附近；低于80赫或高于300赫則很少出現(xiàn)。聲染色對語音的音色極為不利，必須加以消除。

 
    如前所述，對聲染色現(xiàn)象的解析，幾何聲學(xué)與統(tǒng)計聲學(xué)顯得無能為力的。在這種情況下，只好求助于波動理論了。
 
    封閉空間的波動理論告訴我們，對于小房間，尤其是形狀規(guī)則的小房間而言，在低頻段的簡正頻率簡并化是難以避免的。簡正頻率簡并化的結(jié)果將使相應(yīng)的簡振方式被大大加強(qiáng)。如果我們把房間的簡正方式看作許許多多共鳴器的集合，則某些簡振方式被激烈地激發(fā)，其效果就像某些共鳴器同時被激發(fā)一樣，而這些共鳴器又以同一頻率產(chǎn)生共鳴，因此極大地加強(qiáng)了這一頻率的聲音。為了獲得良好的頻率傳輸特性，要求房間的簡正頻率分布盡可能均勻，避免出現(xiàn)簡正頻率筒并化。如果考慮到人耳的聽覺特性，簡正頻率分布的間隔應(yīng)大于2赫而小于20赫。小于2赫，聽覺難以分辨；其效果相當(dāng)于對應(yīng)的簡正頻率簡并化；大于20赫，由于相應(yīng)頻帶內(nèi)沒有簡正頻率與之對應(yīng)，聲源就不可能激發(fā)這些簡正頻率所對應(yīng)的簡振方式。這種狀況的存在對聲源各頻率的均勻傳輸是不利的。
 
    根據(jù)封閉空間波動理論，要使簡正頻率分布均勻，必須具備兩個基本條件：第一，房間的體積應(yīng)足夠大；第二，房間的體型應(yīng)不規(guī)則或有合適的長、寬、高之間的比例。第一個條件無法滿足，即使將小房間的體型設(shè)計成不規(guī)則型，要想達(dá)到簡正頻率的間隔均在2―20赫之間也是十分困難的。
 
    研究表明，消除聲染色的有效而簡便的辦法，是增大房間的平均吸聲系數(shù)及減小出現(xiàn)染色頻率對應(yīng)階簡振方式的能量。在一般情況下，當(dāng)房間的平均吸聲系數(shù)大于0．3時，小房間的聲染色現(xiàn)象不復(fù)存在。事實上，這就是對低頻混響時間加以限制。這一結(jié)果已為英國廣播公司和日本廣播協(xié)會所證實。近年來，我國電影錄音工作者應(yīng)用這一結(jié)果在自己的工作中也成功地解決了聲染色問題。例如，對于體積小于196立方米的房間而言，當(dāng)室內(nèi)的平均吸聲系數(shù)為0．3時，相應(yīng)的混響時間不大于0．3秒。如果房間體積較大，這時混響時間將加長，例如，當(dāng)房間的體積大于500立方米時，混響時間可超過0．5秒。如果出現(xiàn)低頻嗡聲，在找出產(chǎn)生聲染色的頻率后，可用共振吸聲結(jié)構(gòu)加以消除。這是不難理解的。在以前的討論中，由于假定室內(nèi)邊界面是剛性的，因此相應(yīng)于某一簡正頻率的簡振方式不但寬度窄，而且強(qiáng)度大，這就相當(dāng)于簡單振蕩回路中Q值極大值時的情況。增加阻尼，即加大房間的吸收，則可展寬共振峰的寬度而減弱其峰的高度，這就使得有一定寬度的簡振方式相互重疊而覆蓋整個頻率范圍。這就是通過增大房間聲吸收消除聲染色的基本依據(jù)。
 
    在小房間中錄音出現(xiàn)聲染色現(xiàn)象，除房間本身的因素外，還與聲源以及聲源和傳聲器的位置有關(guān)。就聲源而言，它是房間簡振方式的激勵源，而對白錄音室是以錄制語言節(jié)目為主，語言的頻譜特性就不能不對聲染色有重要影響了。從這類錄音室容易產(chǎn)生聲染色的頻率分布來看，聲染色與語音的基頻及元音的共振峰有密切關(guān)系。實驗測定結(jié)果表明，英語男聲元音的基頻為124赫一141赫，第一共振峰大約270赫。這正是英國廣播公司研究部門以英語男聲的語言素材在語言錄音室中測得的聲染色主要頻段。由此可以推斷，對于英語女聲而言，如果出現(xiàn)聲染色，其主要染色頻段將因相應(yīng)頻率的提高而有所提高。女聲的對應(yīng)值分別為210赫一235赫和3l0赫，因此可能出現(xiàn)聲染色的頻率估計在200赫一300赫之間。這說明在同一錄音室內(nèi)，由于發(fā)音人和語言種類的不同，出現(xiàn)聲染色的可能性也將不同。就漢語普通話而言，元音的基頻與第一共振峰同英語的相應(yīng)值存在明顯差異。測試結(jié)果表明，男聲漢語普通話的基頻和第一共振峰分別為．200―210赫與290―1000赫；仍然在較低的頻率范圍內(nèi)，但出現(xiàn)聲染色的可能性將會有所減小，而女聲漢語普通話的基頻(310―320赫)和第一共振蜂、(320―1280赫)都在300赫以上，出現(xiàn)聲染色的幾率就很小了。
 
    至于聲源與傳聲器的位置對出現(xiàn)聲染色的影響，應(yīng)從簡振方式激發(fā)的程度和其聲壓分布進(jìn)行考慮，它們并不可能改變房間的原有特性。從理論上講，簡振方式被激發(fā)的狀態(tài)與激勵源的位置有關(guān)。在低頻段，由于簡振方式的數(shù)量較少，聲源位置的影響相應(yīng)加大。在一般情況下，當(dāng)聲源處于簡振方式的聲壓腹點時，該簡正方式就容易被激發(fā)，相反，如果將聲源置于簡振方式的聲壓節(jié)點，則就較難以激發(fā)。處在“墻角”處的聲源具有最好的激發(fā)條件就是這個道理。所謂“墻角”指的是距室內(nèi)三個邊界面交點1／4波長范圍內(nèi)。同理，在出現(xiàn)聲染色時，接收點則應(yīng)盡可能避開染色頻率對應(yīng)的簡振方式的腹點。如果將聲源置于所考慮的最高頻率對應(yīng)的波長的1／4距離內(nèi)的“墻角”上，則可強(qiáng)烈地激發(fā)所考慮的全部簡振方式。事實上，在實際錄音時不可能出現(xiàn)這種情況。一種已被實踐證明的較好位置是矩形平面對角線的1／3處；如果出現(xiàn)聲染色，適當(dāng)?shù)馗淖兟曉春徒邮拯c的位置，亦即改變房間簡振方式的激發(fā)狀態(tài)或簡振方式的聲壓值，可望減小染色頻率的強(qiáng)度。
 

對白錄音室的聲場特點：
    對白錄音室由于體積小、混響時間短，聲源又是高頻能量小、低頻能量大的語聲，而且在大多數(shù)情況下，拾音點附近的聲場以直達(dá)聲為主，因而直達(dá)聲場的有效范圍比―般要大得多。在這種情況下，前期反射聲對音質(zhì)的影響比混響聲大得多。換句話說，在混響時間很短的情況下，拾音時應(yīng)將主要精力集中于分析和控制可能到達(dá)拾音點的反射聲及其延遲時間。這時利用幾何作圖分析至少可以獲得以下信息：
(i)到達(dá)拾音點的反射聲途徑；
(ii)可能到達(dá)接收點的反射聲的反射面。必要時，可以附設(shè)臨時性的反射面；
(iii)直達(dá)聲與反射聲之間的時差，從而獲得前期反射聲的時間分布狀況；
(iv)根據(jù)反射面的性質(zhì)和聲傳播距離，估計直達(dá)聲和反射聲的強(qiáng)度差。
 
    對于房間體積較大和混響時間較長的對白錄音室，近距離拾音技術(shù)是難以發(fā)揮這種錄音室的應(yīng)有作用的。對于混響時間一定的錄音室而言，可能獲得的混響量及其構(gòu)成成份至少與下列因索有關(guān)：
(i)聲源和傳聲器各自在空間中的位置，以及它們之間的相對距離；
(ii)傳聲器和聲源的聲學(xué)特性，尤其是它們的指向性；
(iii)背景噪聲。
 
    隨著錄音室聲學(xué)特性的改善，目前已出現(xiàn)了從近距離拾音到根據(jù)不同的聲音要求采取不同距離拾音的趨勢。順便提及，盡管在對白錄音中還有一種所謂“強(qiáng)吸聲棚”，但由于它在對白錄音，尤其是采用近距離拾音技術(shù)的對白錄音中并沒有特殊意義，因此沒有必要另行介紹。