科普篇：混响的历史之自然及机械混响

jam788

科普篇：混响的历史之自然及机械混响


混响其实在我们的生活中无处不在，就像在我说话的时候，我的声音被弹到桌子上，反射回来，弹到墙上，反射回来，甚至桌子和墙之间的声波也在一直反射衍射，这就产生了最基本的混响。然后又由于我的声音离这些物体的距离不同，导致了反射声音回来的时间不同，再加上这些物体表面的材质不一样，以及某些运动物体一直在运动，又导致了这些材质对声波的响应程度不一样，所以反射或者来回衍射的声音频率发生变化，呈现了特别奇妙的空间感。正是因为这样世界上才没有两处一样的空间，我们听见的声音才如次丰富多彩。

那么，这样说起来混响好像是一个挺没用的东西，他会干扰声音原本的特性，为什么我们喜欢在音乐中使用它呢？

没错，混响可以让声音更真实，可以让我们听声辨位，可以让我们更有沉浸感，可以掩盖声音的瑕疵等等等等。混响是声学的产物，也一直是音乐的重要组成部分。那我们可以简单聊一下混响的历史。

抛开现代的一些看法和设备，在许多许多年前，人们就发现了混响的这些好处。而且我们的前辈们也想出了许多方法将混响这种技术应用于音乐之中。音乐厅，舞厅，或者教堂，寺庙等建筑都是有一些心思在里面的。比如音乐厅和剧场通过特定角度的平面把声波重新定向给观众席，让观众听到的声音更清晰；舞厅这种闷罐似的空间，通过控制房间大小和材质来增强节奏感，震撼人心；教堂或者寺庙常常高大空旷，让人更有沉浸感，神圣空灵。

当时想要获得一个空间的质感，唯一的办法就是实地录音，但是人们发现天天去建筑里面录音的方式明显不简便啊，所以就开启了人造混响的时代。人造混响可以分为硬件混响和软件混响，我们先来聊一聊硬件混响。

硬件混响之模拟vs数字

硬件混响分为模拟混响与数字混响。模拟信号和数字信号的区别我们听过太多次了，这里不展开讲。

模拟混响有人造的混响室， Reverb Chamber；也有弹簧混响，Spring Reverb；以及板式混响，Plate Reverb。

最奢侈的方式：人造混响室

我们来看一张音乐厅的照片。


经典的Hall

音乐厅首先映入眼帘就是大，非常大，然后有一个舞台，发声源在舞台中间（比如那个琴）。

所以设想一下，钢琴发声的时候，声音会怎么样？一半的声音直达听众耳朵，另一半的声音在舞台中盘旋，然后舞台是开口的盒子，质地坚硬，声音不会被吸收太多，所以大部分声音还是会折射给观众席，观众听见的声音就会余音袅袅，绕梁三日。假如是个管弦乐队或者合唱，更是气势澎湃！

录音师那是非常想要这样的地方啊，所以无论是现在还是以前，有钱的工作室盖的录音间都特别恢宏，比如下图这个哥伦比亚三十街录音室：


哥伦比亚三十街录音室

但是不是谁都那么有钱啊，没钱或者说没地方还想要长长的残响怎么办？回声室或者说是混响室就出现了。


这个是Sunset Sound工作室的混响室


这个是Capitol Studio的混响室


这是Abbey Road Studios的

从这些混响室中，我们也能看出来混响室的建筑特点并且构思出这种混响大致声音效果。

首先，封闭。一个封闭的空间保证了声波残响能够在这个空间内随意扩散，不会漏声。并且是房间越大扩散效果越好。
其次，不规则。一个正正方方的屋子不会带来绵长的混响效果，假如两面墙平行，那么声波就会一直在两面墙之间打转，不但不利于扩散，还容易产生驻波。假如房子很方正呈90度，那墙角就成了半空间甚至1/8空间，能量会激增，更不真实。所以一个不规则的房子恰恰是适合制作混响的房子。
再有就是房屋的材质，你会发现这些房屋的材质都是光滑坚硬的，光打上去都能反射回来。这种做法是为了改变房屋的混响阻尼，假如都做成纺织布的材质或者空心木头，那就成了消音室了，没法产生大量反射。
最后就是一些特殊的构造，比如Abbey Road录音棚的这些柱子，或者某些消音室头顶上的天花板，以及能旋转的钢板，都是为了让声音不老实，只有声音不老实，到处跑，才会让混响更加均匀。


混响室创造出来的混响可调性太小，几乎等于没有，人们也很难控制混响的声音。但是混响室创造的是真实的混响，密度高，声音真实，造价低，凭借这些优点，混响室技术在1950年到1960年之间大放异彩。包括甲壳虫乐队，滚石乐队的一系列大佬当时都采用这种方式混音。

其实还有一点比较有趣，正是混响室技术影响了后续混响的一个重要使用方式 – 发送。所谓发送，就是把干声给到母线轨道，经过混响室处理的湿声也给到母线轨道，然后调节干声给混响室的量或者调节混响室出来的声音量来控制混响的大小。具体混响室声音可以去youtube找找（尝试一下YouTube的AR功能，有趣！）

弹簧混响

在混响室风靡世界的同时，其实还有另一款产品也在悄悄酝酿，那就是弹簧混响。我们来看一下弹簧混响的图片。

这个是IGS Audio Springtime


弹簧混响内部原理

从弹簧混响开始，就脱离了真实混响的概念，人们开始考虑如何制作更简易，更便宜的模拟混响硬件。在那个时代，人们迫切希望一个便携混响的产生，所以弹簧混响应运而生。

从图片中可以看到，弹簧混响的主要元件就是一个小弹簧，他怎么能发出混响的声音呢？这个就要从声学的原理说起，上面我们说到，自然混响就是人的声波碰撞到物体，然后物体之间相互反射得到的。那就说明假如我前面有一个扬声器，他的声音有一部分是直接传给我耳朵，大部分声音是经过各种折射后再传给我耳朵，那么我的耳朵就会源源不断的听到残响。而弹簧混响和这个原理类似，他也是让声音延迟一段时间再到达你的耳朵。

白色端输入进弹簧混响的信号首先被换能器转换成磁力，然后再转换成动能让弹簧运动，弹簧最后拍打在红色接收端上，但是弹簧之间有作用力啊，所以就想潮汐一样，一下一下把声音拍在接受其上，然后再次将动能转换成电信号，回到调音台或者音频接口。因为弹簧的作用力，就产生了源源不断的残响，从而拥有了混响的特征。可以想象喇叭接收电信号，变磁。变力，发声，然后话筒接受声波，变磁，变电，只不过介质从空气变成了弹簧。所以弹簧的长度，刚度，张力，温度等一系列信息决定了混响不同的质感。

弹簧混响十分巧妙，但是他产生的波形的原理终究是二维的，只有弹簧离磁铁的距离这一个参数，类似不规则delay，所以弹簧混响的声音不适合创造特别真实的混响，但是优点是非常适合给人声创造特殊效果，也很适合用来吉他钢琴等乐器上面，所以你依然可以在现在的摇滚或雷鬼音乐中听到弹簧混响的标志性声音。现在制作精良的弹簧混响已经不多见了，只有 IGS Audio家的Springtime 依然坚持初心，制作超高品质的弹簧混响。

创世经典：板式混响

虽然弹簧混响能够产生混响的效果，让音乐更加好听，但是人耳终究是能听出来弹簧混响的假，古怪且不真实，所以一种三维的立体的混响生成器又成为了音乐制作人梦寐以求的宝贝。终于，1957年，EMT公司拯救了音频行业，EMT 140混响单元面世，这是当时第一台面向大众的，功能优越的Plate板式混响。


EMT140宣传图（立体声版本）


EMT140外观

可以看到这个东西是特别大的啊，据说算上包装总共是270公斤，但是他的原理倒不是十分复杂，和弹簧混响类似，他也是先将电信号转换为动能，然后由中心向外使金属板震动，当振动波触碰到板的边缘时，被弹回又再次和由中心散发的波相撞，周而复始就变成了类似混响的效果，然后在板子上放置两个拾音器来拾取立体声信号，最后传给调音台或者音频接口。板子的大小，厚度，材质，温度等等也会影响混响的特质。

与弹簧混响的不受控制相比，板式混响的可调性明显更大，例如在板子上放置一个阻尼器，通过调节阻尼器，就能改变波在板子上震动的时间，从而控制衰减时间。板式混响功能比较多，质感靓丽开阔，声音也更容易被接受，所以在数字混响出来之前，板式混响一直都是录音室主流产品。

总结

假如您就不喜欢数字信号处理技术，感觉离散信号就是垃圾，那截止到今日您有三种选择：

有金子有地方就造大礼堂，混响室，优点是真实，密度超高
没金子有地方就板式混响，占地较小，声音开阔，能镇场子
没金子没地方就弹簧混响，小巧玲珑，适合乐器，不太真实

数字混响有空弄，说说便宜的224，家喻户晓的480，经典的TC 6000，地表最强Bricasti M7，带俩电子管的Tegeler等等。

ansonlugtl

不错，谢谢楼主