音樂數字媒體音響仿真裝置解析

馮 勇

（西安音樂學院現代音樂學院，陜西 西安 710000）

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音樂數字媒體音響仿真裝置解析

馮 勇

（西安音樂學院現代音樂學院，陜西 西安 710000）

【摘要】音樂數字媒體技術不斷發展，本文論述和介紹《空間音響環境仿真一體化裝置》的設計方案及思路。此聲音數字媒體裝置的特點在于配合電子音樂作品，結合聲、光、電、風、煙霧等特殊效果，即通過多種媒介的 “一體化”結合，輔之以體感振動、煙霧、燈光變幻等特殊效果，使欣賞著體驗到奇妙的電子音樂音響的幻覺世界的同時，感受到身臨其境、亦幻也真的藝術享受。

【關鍵字】共振；仿真；音響

2015陜西省教育廳科研課題《當代音樂“數字化”分析與應用研究》（15JK1642）階段研究成果。

“仿真”一詞緣于模仿，而“模仿”源于人類自然的天性，很多藝術形式本身都是追求對自然的仿真和對內心世界的模擬，“模仿說”解釋出了藝術的起源。在《辭海》與《說文解字》中對“仿”字有幾種說法：第一為效法，第二為依照，第三為好像，第四為類似”。在音樂模仿中存在追求聲音與臨摹對象可以劃分為“相似”或“神似”的兩種狀態，電子音色、自然音響和人工音響所進行的樂隊管弦樂創作的直接音響模仿。

音響，指客體的聲響效果。“聲音”、“樂音”如同主體產生的客觀印象。如果說，音樂是通過時間來來創造空間，那么這種所屬于“心里形象”或者物理的空間，必然會具備物理的基本屬性。音樂的審美過程如同“物理”的振動過程，物理上的共振的定義是當物體本身所具備的固有頻率（任何物質，基于不同的材質、結構、體積等因素，都有其自身的振動頻率，稱為物體的“固有頻率”①（natural frequency）與外界頻率相吻合時才能產生共振的效果。“故琴瑟報彈其宮，他宮自鳴而應之，此物之以類動者也！”②。沈括在《夢溪筆談.樂律》中稱為“應聲”，又云：“此聲學至要妙處也”。如果把此妙處在內容上進行延伸，那么每個人的心靈空間的基本頻率是什么呢？它必然與自然音響和自然環境有著天然的緊密聯系。而自然環境的組成因素是多種多樣的……。

本文以此思考所為設計的起點，設計音頻及空間環境效果仿真一體化裝置，即從對自然聲音的仿真引發出對整個自然環境效果的整體仿真，即將聽覺延伸到視覺、觸覺、感覺等。采用不同媒體整合進一步從實踐上體現“仿真”的本來概念。在裝置的設計中，體現仿真的過程、作用及流程并應用多種媒介整合，對常見的音頻回放的裝置，結合不同人體知覺的綜合體驗，達到仿真的最終目的，最終做到全面反映電子音樂音響的綜合效果，從而使聽眾產生更強的藝術聯覺。

雙耳效應是人耳判定方向感的生理基礎，人們憑借著兩只耳朵聽見聲音的先后差異與強弱不同，能夠區別位置相差15度以上的音源，人耳能夠辨別聲源位置，方向的這種現象在生理學上稱為“雙耳效應”。現在廣為普及的立體聲，是用兩個擴音器再現聲音，在兩個擴音器之間，由于人耳同時聽到兩個音源，相互干擾，因此人聽到的是平面的聲音感受。根據此原理錄制、編輯音頻素材作為設備音源。根據雙耳效應，常見的音頻類型為單聲道，立體聲，但隨著數字技術的發展，出現了全息音響這一特殊的音頻形式。以人體錄音傳感器安裝基點，在雙耳，腦部，雙肩，胸部安裝多個個內置式微型傳聲器，若有移動聲源或高強度聲源，還應布置若干個測振傳感器，在錄音的同時，還應詳細記錄原始聲源距主錄音傳感器的位置和方向。根據現場錄音及聲源方位記錄資料，在左右聲道音頻信號進入人工編輯，人為的造成一定的相位差，并適時的加入振動信號，最后合成全息音響信號，經過后期藝術化處理，形成電子音樂的音頻素材。

電子音樂音響制作流程：

根據雙耳效應特點，編輯、縮混電子音頻素材作為仿真數字信號，輔助以震動、風、雷、電等特殊感覺效果的配合，模擬其它維度的空間感知因素，采用一體化裝置還原感知自然空間環境及電子音樂作品所追求的藝術意境，引發心理和生理的共振和共鳴，具體設備的流程和實際效果如下。

聲音裝置的硬件和軟件組成：

1：設計正常穩定運行的音響仿真裝置（硬件）

2：設計穩定PC機可執行文件（C++語言）及控制器執行文件（匯編語言）。

系統使用特點

1：通過仿真概念立體聲數模轉化，保證原始音頻素材及作品模擬特征的仿真性。

2：電腦（PC）與主控電路以COM接口方式互動控制靈活性，穩定性及一體化按鈕式操作。

3：多媒體技術仿真應用，使用具有人性化，互動性的電腦界面，使用更直觀。

4：三維視頻、仿真音頻、 環境等因素一體化、實時化本系統中控制系統（80386）、播放系統（VB）、燈控系統、風控系統、振動系統

震動仿真原理及工程圖設計：

系統控制器中的閃電、燈光同步仿真設計：

主要硬件設備：時序電源、系統控制器、主機PC、功放、信號分頻器、耳機（可替換為音響單元）、機柜、調 音 臺、附件（頻閃燈、臺燈 吊燈、壁燈、3D視頻、風扇）。

系統組成結構圖

聲音可有耳機播放（全息音響數字音頻信號），專業舞臺音響（立體聲音頻信號、環繞立體聲等），震動效果原理是由音頻信號通過濾波器使低頻喇叭的產生低頻震動效果，帶動介質，從而引起震動。臺燈、 吊燈、壁燈結合音頻素材的要求閉合開關，頻閃燈模擬閃電，風扇接通電源產生風源，即配合音頻、視頻、同步模仿自然效果震動、風、閃電等多種自然效果，一體化重復播放。總的效果是結合數字音頻素材，同時可形成有視頻的變化、風感（吹風）、震感（桌椅振動）、閃電效果（頻閃燈），白天黑夜（臺燈吊燈、壁燈）等效果。具體的閉合開關的時間發生點，根據音頻的效果需要，用設計匯編語言編寫，執行在系統控制器中，用中央處理器CPU80386實現。程序結構如下：

注釋：

①韓寶強：《音的歷程-現代音樂聲樂導論》，中國文聯出版社，2003，第89頁。

②轉引自《中國美學史資料選編》上冊，中華書局，1985，第103-104頁。

作者簡介：馮勇（1967—），男，陜西西安人，中共黨員，博士、教授、碩士生導師，現任西安音樂學院學院現代音樂學院副院長。