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[音频] 如何获得均匀一致的音频覆盖

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发表于 2019-3-26 17:22:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
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如何获得均匀一致的音频覆盖?5 g3 _  W+ h# k0 V4 f7 x
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房间声音怎么样才算得上“正确合适”?听音者的音乐品味千差万别,对这个问题的见解也可能大相径庭,非常主观。不同的见解会对成本和听音体验产生重大的影响。
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好在我们并不是只能凭主观去评判房间声音。大型房间需要安装声音系统,我们有比较普遍适用的性能标准去做评判。所有成功的声音系统必须满足以下标准:4 f, P# U; e9 K) L" q, D, N6 e' W; e
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1)为所有听音区提供均匀的声音覆盖
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! I$ V6 k; C* _8 y2)达到失真点之前的响度要足够大8 U* M) s* M% E2 m! _& M

5 S8 Z% `' B4 @. m2 e1 I+ W" o& j3)在发生声反馈之前响度要足够大; p3 F/ u2 ]8 ], W- X6 p# u9 ~% e

$ z2 F  `- K2 k1 U+ f% @7 v0 d4)声音容易辨认
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" R6 w. r) S  C0 |5)足够清晰地、高保真地实现音源扩声$ X0 M7 K# p% Z4 g5 }
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我称这些为“5大标准”。评价声音系统的标准有无数条,但这五条却是硬性标准,是不可或缺的。无论系统的设计方案如何,如果它不能满足5大标准,扩声就一定会不断出现问题。5 A( _$ r# k6 P7 L/ B

. }  D- n8 D4 m判断现有声音系统是否符合五大标准的最佳途径就是听众。听听他们的意见。他们的抱怨能反映出系统是否违反了五大标准,比如“我坐那儿听不见”,“系统怎么老啸叫?”,还有“我听不清它说什么”等等。" T; h6 q; t# N$ K) l

; U# h5 d8 K( W3 W3 Y这些问题归根结底,大都因为系统的传感器不合格。传感器是变换能量形式的设备。在声音系统中有两种传感器:话筒和扬声器。
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+ X  M' P$ m7 O$ r& j话筒把声音能量转换为电能。电信号在系统电子元件之间传输,到达扬声器,然后扬声器把电信号转换回声音信号。声音信号再通过空气传播,被人耳接收。
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电子信号和声音信号对系统运作都是至关重要的。显然,其中一方有缺陷,会导致另一方变得非常糟糕。传感器从来都是信号链路中最薄弱的一环,要牢记这点。
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0 ^* m3 C) r8 q$ |& O8 b# s相较于话筒,人们更舍得把钱花在扬声器上。扬声器的重要性仅次于直接决定空间声音性能表现的房间声学,所以,我们必须掌握一些选择和定位扬声器的基本原则。9 u6 C5 ^* j# {. K2 k7 N. k' \2 U
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这些原则的目的在于帮助你甄别厘清周围各式各样的观点。它们是一般性的原则,但站得住脚,经得起时间的检验。
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性能的限度
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给礼堂配置扬声器有两个关键要素——选型和位置。它们的重要性相当——在选择扬声器、摆放好扬声器之后,声音系统性能的限度就成立了,“5大原则”开始发挥效用。
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另外,大多数声音系统常见的问题都可以归因到扬声器上。可惜,我们并不能通过电子元件来有效地解决由于不恰当地选择、安装扬声器所引发的问题。
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6 \  A, n) }/ O1 A3 z/ _9 D% O4 _' J9 c假设有人走进场地问“我坐在哪里才能听到最好的声音?”理想的回答是:“哪儿都一样,随你喜欢。”固定安装声音系统应该为所有坐席提供尽可能均匀的听音覆盖——可不能为了让后排听众听清声音而把前排听众的耳朵给震聋了。2 }6 R9 s% D7 R. V+ `; n6 @  p! {' c

; a* K) A7 c0 K2 I! F( \9 i检查覆盖最好的办法,是用耳朵去听系统播放出来的语音。别老拿着声级计走来走去测量覆盖面,浪费时间。因为声级计显示的是给定位置的总体声场电平。但是听音者需要的却是早期声能,这个要用特殊的仪器才能测量出来。
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所以,检查覆盖最好的做法是,播放你不熟悉的音轨,然后到处走动听一听。
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对扬声器的要求和对舞台灯光的要求相似(只是它们的作用方向相反)——由于灯光比声音更直观可见,我们可以拿灯光举例做说明。; f* l& B# x7 `' a# A0 c; T

) L4 s2 i- o/ _+ `; i0 g1 K- A舞台灯具的用途在于为舞台特定区域打灯光。影响覆盖的两个变量是距离和覆盖角度(我们称之为指向性)。指向性越高,覆盖越集中。扬声器的指向性和物理体积有关;所以,体积越大的扬声器,指向性越高。这和品牌或者价格没有关系——这点很重要。
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一般而言,扬声器离听众越远,指向性必须越高。% d3 B3 L( A. d' u
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观察并权衡
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想要直观体会指向性,你可以拿手电筒往墙上打灯。然后前后来回走动,观察发生的现象。扬声器的声音也有类似这样的作用。) n7 D& k7 r) @7 E% f7 b

5 E! y* z1 h; X- O; z4 K2 w6 y' F. j如果你的手电筒有聚光的功能,你还可以观察并在高聚光灯光(高指向性)和大覆盖面灯光(低指向性)之间做权衡。' g1 `$ d$ k0 _( h

! M+ D& U% v0 r! C  w8 h如果你想把灯光限定在墙面的某个区域,那么你离墙面越远,你就越要增强灯光的指向性。这是一条物理定律。摄影师要遵守这条定律,灯光设计师也要遵守这条定律,它甚至会影响你浇灌草坪的方式。7 z, v8 T# O9 P' _/ ]4 C' E: }
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灯光设计师在距离和覆盖角度之间做权衡,保证给必要的对象打好灯光的同时,尽量避免灯光误打到观众区。+ f4 r, n% ?. P6 R# J! z

3 n8 S7 U0 k( D: P+ G( U扬声器的功用也一样,两者区别只有一个,就是扬声器的目的是为了“照亮”观众区,为不是舞台。音响系统设计者和灯光设计师一样,都需要处理这两个变量——指向性和距离。扬声器离听众的距离越远,它的指向性就应该越强,避免波及听音区之外的区域。
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' n4 \! W3 V& H/ w可以说,在许多场地(比如教堂)里,音箱距离听众都比较远,所以必须采用指向型扬声器。这也意味着,音箱的物理体积必须足够大,因为扬声器的指向性一般和物理体积成正比。
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* N+ E+ T& ]3 S7 ~) Q如果建筑师或场地管理处要求扬声器必须安装在某个位置,那么他们也就间接地确定了扬声器需要具备的物理特性。比如,如果扬声器必须安装在某个大房间的天花板附近,那么扬声器的物理体积要足够大,才能在如此远的距离之外对听音区完成恰当的指向。如果扬声器放得更近,那么一般它的物理尺寸就需要减小,因为更近的位置所需的指向性较弱。如果建筑师想要在一个大的场地中把小型音箱装到遥远的天花板附近,那这个场地的扩声永远糟糕透顶。
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; D( Z: t2 G/ e2 s; m, a/ l- Z' v8 f音响工程师的职责是评判哪些安装地点有利于产生均匀的和有指向性的听音覆盖面。这决定了扬声器需要具备的指向性,指向性又决定了扬声器的大小。一个好的系统设计师会考量是以靠近听音区的小扬声器,还是远距离的大扬声器,去形成覆盖面。
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# l: v, k$ I* Q9 ?! w  _' S5 |客户的职责是,在综合考虑了成本、美学和其它因素之后,决定可行的方案。一旦决定了方案,建筑师就要想办法在不影响音箱运作的条件下,把音箱美观地融入建筑中(求求你们不要把音箱放到槽腔里!), [3 n; R9 P, U' d' I, q* i
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流程复杂化( F& u1 \9 n/ w! C
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上文所述流程看起来很简单,是吗?事实并非如此。有两种情况会让音箱选型和定位工作变得复杂:
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2 Y+ }5 T9 }% ~3 v1 \% p' d2 A6 o1) 在不同频段,指向性特征差异巨大。也就是说指向性与“频率相关”。所以,适用于低音单元(低频段)的定位可能并不适用于高音单元(中高频段)。# D' g" M6 L& N8 q8 A1 \0 c
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2) 如果两只扬声器的安装位置比较相近,它们会产生一种完全有别于直觉预期的指向性。比如,人们常常并列摆放两只扬声器,以求获得更宽的覆盖面。+ B5 Q0 a+ R& {; x  o

9 O! i% i" T6 n" b但实际上,这会缩小扬声器在某些频响范围内的覆盖面。还可能造成干扰,导致某些听音区出现“音频丢失(drop out)”现象。6 Q# t/ h! }# O- ^+ |

! r0 H# p. o5 y7 a; Y  G' q# \很多声音系统性能表现不佳,很可能就是因为人们凭直觉安装扬声器,毫不顾及多个声源之间的声互作用。不管你想不想要,扬声器一旦紧挨着安装,它们就形成了阵列。阵列的运作很复杂,需要经过精心设计才能产生如意的结果。
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和其它工程问题一样,如何选择、定位扬声器也需要经过多次的权衡。要改进性能的某一方面,就要降低另一方面的水准。举个例子,如果要通过增加音箱数量来覆盖更多的观众席,就可能会降低其它位置的声音质量。
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运用一些强大的工具9 u( \. T5 `! T! B
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好在我们并不是只能靠运气或者直觉来选择、定位音箱。我们可以运用一些工具提前评估性能。
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有些强大的电脑建模程序可以绘制听音区的声覆盖图(如Community独家EASE® Focus 3声音系统建模软件),帮助系统设计师做评估和权衡。这些程序还可以模拟不同音箱之间的互作用,帮助我们优化阵列设计。
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不过,你们可能没有这些程序。有些程序非常昂贵,获取后还需要经过长时间的困难学习才能掌握这些程序——用户知识有限,这些程序的效用也会受影响。总之,选择和定位扬声器需要装备好工具、积累了足够的经验才能胜任。
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) B& _: \) z5 F! g5 s音频系统顾问是仅次于声学顾问的重要人物。成功的专业人士一生都在研究他们的行业,他们的投入能给项目带来巨大的价值。
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1 z8 v5 k) y* a/ X- I1 H+ R有些小型声音系统工程可以从设计建筑承包商那获益。但一定要确保承包商拥有必要的测量工具和预测工具来评估房间的声学,预测目标声音系统的响应。
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6 ^' f5 o* x: F$ W8 E另外,请腾出时间去看看承包商做过的同类项目,包括演出应用场景和建筑空间固定了的应用场景。听听那些声音系统,找技术人员聊聊。参加一两场活动,评估一下声音质量,尤其是语音清晰度。) {2 \& U- ]# a- U
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有些应用场景从始至终听音效果都不错,而有些却从来没有好的表现。区别就在于规划。应该遵循有资质的音频顾问和承包商的意见来选择合适的扬声器并实施安装。
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6 H! A" Z6 ]8 s9 w6 \" M1 P在那之后才是给他们提供满足“5大原则”所需要的活动范围和预算。
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