現(xiàn)代美聲演唱中室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)建設(shè)探究

史廣義

（榆林學(xué)院,榆林,719000）

現(xiàn)代美聲演唱中室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)建設(shè)探究

史廣義

（榆林學(xué)院,榆林,719000）

本文根據(jù)美聲演唱的具體需要，在分析了室內(nèi)混響時(shí)間測量方式的基礎(chǔ)上，以VRAS（可變室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)）為例探究了室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)建設(shè)的可行性及重要意義。

美聲；室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)；VRAS；混響時(shí)間

0 引言

室內(nèi)聲學(xué)主要研究的就是建筑空間聲音的傳輸，即聲源發(fā)出之后受到室內(nèi)建筑物及房間界面的吸收和反射，使得接收者接收到的是聲源的直達(dá)音和反射音兩種。如果接收者希望清晰的聽到聲源發(fā)出的直達(dá)音，那么這就要考慮室內(nèi)音質(zhì)因素了，而VRAS恰好的解決了這一問題，通過對室內(nèi)混響時(shí)間的測量找出最佳的混響時(shí)間調(diào)節(jié)了室內(nèi)音質(zhì)。

1 混響時(shí)間的測量

VRAS(可變室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng))目前已經(jīng)發(fā)展成為比較完善的系統(tǒng)設(shè)備 ,它能夠很好地控制室內(nèi)混響時(shí)間以達(dá)到最佳，從而改善美聲室內(nèi)的音質(zhì)。本文首先以石家莊某劇場為例，研究了混響時(shí)間的測量，以期找出最佳的混響時(shí)間，以此證明VRAS對改善室內(nèi)音質(zhì)的可行性。

大劇場室內(nèi)混響時(shí)間測量分為3個(gè)階段，即施工過程中、測試演出期間以及竣工測量，整個(gè)劇場中共有1932個(gè)座椅，其中坐池中部總共392個(gè)座椅。測量過程中，在舞臺上總共安裝了3個(gè)揚(yáng)聲器發(fā)射點(diǎn)，以便傳輸發(fā)射信號，在池座中布置6個(gè)接受點(diǎn)，安裝好球形測試傳聲器，將其置于據(jù)地面1.2米的高度，以便更好的接受和記錄信號（測量過程中使用的儀器和軟件詳見表1）。為了保障揚(yáng)聲器向各方向的輻射式均勻的，本研究中選用的是用無指向性測量揚(yáng)聲器，可以通過它在劇場內(nèi)準(zhǔn)確傳輸發(fā)射信號，并由球形測試傳聲器來進(jìn)行接受和記錄。根據(jù)發(fā)射信號和記錄的接受信號，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將劇場內(nèi)脈沖響應(yīng)h（t）計(jì)算出來，再根據(jù)室內(nèi)脈沖響應(yīng)求得聲學(xué)參數(shù)。通過以上方法是，我們測量出了該劇院施工過程中、測試演出期間以及竣工測量三個(gè)階段的混響時(shí)間值（如表2~4）。

表1 測量儀器及軟件

表2 施工過程中的混響時(shí)間值

表3 測試演出期間混響時(shí)間

表5 去相關(guān)距離與相關(guān)頻率

表4 竣工測量的混響時(shí)間

2 室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)建設(shè)

VRAS在吸取了多家室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對當(dāng)前MCR、ACS等其他聲學(xué)系統(tǒng)不足，并依據(jù)美聲室內(nèi)聲學(xué)需要研制而成。VRAS依據(jù)電聲耦合理念，創(chuàng)造了“耦合房間”，其核心技術(shù)是將“真實(shí)的耦合空間”通過一種專門技術(shù)制作具有單一性質(zhì)的“數(shù)字式電子混響器”來取代。它與其他室內(nèi)聲學(xué)控制系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢在于能夠更加自然的控制整體及局部室內(nèi)聲學(xué)特征。

VRAS數(shù)字聲頻信號處理器主要包含了輸入交叉耦合矩陣、輸出交叉耦合矩陣、反饋交叉耦合矩陣、多通道混響器。

VRAS中運(yùn)用了獨(dú)立的寬帶傳聲器和揚(yáng)聲器聲道，將傳聲器無方向的安裝在劇場內(nèi)的目的是獲得劇場內(nèi)的混響聲，揚(yáng)聲器采用半球面的輻射器。傳聲器將獲得的信號傳輸給輸入交叉耦合矩陣，矩陣輸出一路直接連接到輸出耦合矩陣，另一路接入混響器網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的輸出經(jīng)過環(huán)路增益調(diào)節(jié)反饋到輸入，產(chǎn)生輸入信號的再生混響，然后把他們送回室內(nèi)的揚(yáng)聲器。

在劇場內(nèi)布置VRAS傳聲器、揚(yáng)聲器時(shí)，要遵循的重要原則就是每個(gè)聲道的工作都要保持獨(dú)立，即聲學(xué)中所說的不相關(guān)。實(shí)際上，實(shí)現(xiàn)這種不相關(guān)要具備一個(gè)基本條件，那就是多個(gè)傳聲器之間、多個(gè)揚(yáng)聲器之間及這二者之間都要保持適當(dāng)?shù)木嚯x，即滿足以下兩點(diǎn)：第一，揚(yáng)聲器與傳聲器之間的距離不小于劇場內(nèi)混響半徑；第二，由于各傳聲器之間及各揚(yáng)聲器之間的距離是受下限工作頻率波長影響的，因此要充分考慮到波長的因素。通常情況下，若2個(gè)傳聲器之間不相關(guān)距離理論上是/4（為波長），實(shí)際運(yùn)用中應(yīng)按照/2為最佳距離。舉例來說，若在一個(gè)14000m3的劇場內(nèi)，混響時(shí)間設(shè)為1s，混響半徑6m，則得到去相關(guān)距離1~4m的相關(guān)頻率（如表5）。

由表5可以看出，對于超過83Hz的獨(dú)立工作的不相關(guān)聲道，在布置劇場內(nèi)傳聲器與揚(yáng)聲器時(shí)應(yīng)做到，聲道揚(yáng)聲器至傳聲器之間的距離一定不小于6m，各傳聲器間、各揚(yáng)聲器間的距離均一定不小于3m。

另外，換能器與觀眾的距離也不可以小于混響半徑。若實(shí)際情況比較特殊， 無法實(shí)現(xiàn)這一條件，那么揚(yáng)聲器也不能直接直接“指向”聽眾。

關(guān)于聲道數(shù)（環(huán)路增益和混響時(shí)間的變化量），聲道數(shù)越少性能價(jià)格比就越高，根據(jù)Franssen的理論，其中將環(huán)路增益定為-17dB，為了保障控制室內(nèi)聲變的系統(tǒng)的穩(wěn)定性，MCR系統(tǒng)將其定為-19dB，本文測定的VRAS聲道數(shù)—環(huán)路增益和混響時(shí)間的變化量表6。

表6 環(huán)路增益和混響時(shí)間變化量

從表6中我們看出，若劇場內(nèi)開始混響時(shí)間設(shè)為1s，VRAS系統(tǒng)使用32個(gè)聲道，那么環(huán)路增益為-19.7dB，混響時(shí)間增加到3.23s。通過比較發(fā)現(xiàn)，VRAS系統(tǒng)聲道數(shù)更少，更符合美聲室內(nèi)聲學(xué)特征控制的實(shí)際需要，也更具經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3 結(jié)論

實(shí)踐證明，通過可變室內(nèi)聲學(xué)系統(tǒng)在劇場中的使用，很明顯的提高了劇場的對音質(zhì)，獲得了更佳的演出效果。

[1] 梁民; 葉劍民.聲學(xué)反饋控制技術(shù)的研究與展望[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用.2012(06)

[2] 王福津.劇院擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)多樣化的思考[J].演藝設(shè)備與科技.2007(03)

史廣義,男,1983年12月出生,內(nèi)蒙古人，講師，研究方向：聲樂演唱和教學(xué)

Modern bel canto singing room acoustics system construction inquiry

Shi Guangyi
(Yulin College,Yulin,719000)

This paper according to the specific needs of bel canto singing,based on the analysis of indoor reverberation time measurement on to VRAS as an example to explore the feasibility of building and room acoustics systems is important.

bel canto;room acoustics systems;VRAS;reverberation time