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在历史上,人头录音已与仿真人头联系起来。这种“人头”可以放置在音乐厅用于现场录制,或者让演员站在假头周围录制对话。仿真人头也可以用于预录制包含位置信息的音效(比如说,它可以是鸟叫声或者听众头顶的雷声;使用传统方式则不能达到这样的效果)。

在20世纪90年代,电子设备开始在商业上被用于数字化处理DSPHRTF。这些设备允许操作员使用调谐装置来实时调整声音的方向性。它们罕见而价格昂贵,但是操作员可以方便快捷地将预录制的音效“放置”和动态移动。通过操作调谐装置,音效工程师可以将一个汽车驶过的单声道录音变得听起来像是就在听众身后。而使用“物理的”仿真人头,这仍然需要一个预录制的声音以及一个可以移动喇叭或是一个有序的喇叭阵列。

随着便携式数字录音机(使用数字音频磁带和MD碟格式)变得越来越流行,市场上也开始出现像SoundProfessionalsSP-TFB-2这样的微型入耳式麦克风,将他们放入耳内就可以轻松录制自己的“人头录音”。自从这些设备变得更像耳塞,它们可以被隐蔽地戴着录制音乐会现场、实况,或是录制混入传统录音的逼真三维环境音音效(比如鸟叫、交通噪音或是人群的声音)。

优点:只需使用一套立体声耳机就可以营造出令人信服的360度声场效果,这是相对于传统录音方式无法比拟优势。缺点:

1.佩戴者在录音的过程中不能佩戴监听耳机、不能接受可听见的指令、不能转向或是倾斜他们的头部,还要注意不要在录音的时候咳嗽或者清喉。

2.只能使用立体声耳机聆听才能达到预期效果,喇叭扬声器是不行的来源:https://wzwxpx.com/xwzx/202412-135.html

3.最终效果依赖于录音员和听众的头部的声学属性的相似度——目前还没有简单有效的办法能解决这个问题。是利用效应来编码声场信息,人头录音使用一个人造的、模拟真实人类头部声学材质的仿真人头模型,在人耳鼓膜的位置放置两个麦克风。模拟人头录音设备处理电子信号,直接将HRTF信息编码入内。将一对特制的麦克风放入一位志愿者的耳内,以获得真实的颅内声音。

建筑声学的厅堂建筑声学设计的标准及设计方法

虚拟环绕声系统是在双声道立体声的基础上,不增加声道和音箱,把声场信号通过电路处理后播出,使聆听者感到声音来自多个方位,产生仿真的立体声场。 虚拟化处理。实现虚拟环绕声的关键是声音的虚拟化处理,依据了人的生理声学和心理声学原理专门处理环绕声道,制造出环绕声源来自听众后方或侧面的幻象感觉。应用了人耳听音原理的几种效应。

双耳效应。英国物理学家瑞利于1896年通过实验发现人的两只耳朵对同一声源的直达声具有时间差(0.44-0.5微秒)、声强差及相位差,而人耳的听觉灵敏度可根据这些微小的差别准确判断声音的方向、确定声源的位置,但只能局限于确定前方水平方向的声源,不能解决三维空音声源的定位。

人耳的频率滤波效应。人耳的声音定位机制与声音频率有关,对20-200赫的低音靠相位差定位,对300-4000赫的中音靠声强差定位,对高音则靠时间差定位。据此原理可分析出重放声音中的语言、乐音的差别,经不同的处理而增加环绕感。

头部相关传输函数。人的听觉系统对不同方位的声音产生不同的频谱,而这一频谱特性可由头部相关传输函数HRT(HeadRelated Transfer Function)来描述。

综上所述,人耳的空间定位包括水平、垂直及前后三个方向。水平定位主要靠双耳,垂直定位主要靠耳壳,而前后定位及对环绕声场的感受靠HRTF函数。虚拟环绕声依据这些效应,人为制造与实际声源在人耳处一样的声波状态,使人脑在相应空间方位上产生对应的声像。 虚拟环绕技术的价值在于使用两个音箱模拟出环绕声的效果,虽然不能和真正的家庭影院相比,但是在最佳的听音位置上效果还可以,其缺点是普遍对听音位置要求较高,因此将这虚拟环绕技术应用到耳机上是不错的选择。

近几年来人们开始研究采用最少的声道和最少的音箱,营造出具有立体感的三维声,这种声音效果不象DOLBY等成熟的环绕声技术那样效果逼真。但是由于价格便宜,这种技术被越来越广泛地用在功放、电视机、VCD、轿车音响和AV多媒体中。人们把这种技术称为非标准环绕声技术。 虚拟环绕声处理电路采用PS9999芯片,该芯片利用Qsound实验室开发并专有的QsurroundTM技术,是可对经过杜比环绕声编码或者其它矩阵编码的立体声声源进行解码并虚拟两声道输出的音频处理器,能对输入信号进行自动识别处理。PS9999芯片主要特点如下:来源:https://wzwxpx.com/cshi/202501-167.html

1、如果是普通的立体声信号输入,它可自动产生一个效果增强的3D立体声信号。

2、如果输入信号包含经过杜比环绕声编码或者其它矩阵编码的环绕声信号,它可自动将之解码并产生虚拟环绕声,通过两个音箱播放,即可得到多声道环绕声效果。

3、PS9999具备直通功能。

虚拟环绕声处理电路。音频输入信号通过C15、C16输入进行信号处理后由PS9999的6、7脚输出,通过C25、C26送至功放电路。R5、R6、C19抽取左、右叠加信号送给有源低通滤波器电路,提取重低音信号。开关S为直通、虚拟环绕声处理选择开关,开关S闭合时为虚拟环绕声处理状态,开关S断开时为直通状态。

厅堂建筑空间都比较大,所以 在设计上尤其是保证其内部声学设计合理到位,吸音材料以及其他的各种声学材料不可缺少,所以合理的设计及材料设备的正确使用才能确保其音质效果,只有了解厅堂上的声学要求和设计方法才能保障有效的音质设计。 一般而言,建筑声学设计的要点主要包括噪声控制和音质设计两大部分。

(一)噪声控制

通常音乐厅、剧场等厅堂都要求很低的室内背景噪声,因此,这些厅堂的选址很重要,应尽可能远离户外的噪声与振动源。另外,还要进行场地环境噪声与振动调查、测量与仿真预测,目的是为进行厅堂建筑围护结构的隔声设计提供依据。保证厅堂建成后能达到预定的室内噪声标准。此外,建筑声学设计的另一个重要任务就是进行室内音质设计。

(二)音质设计来源:https://wanghongming.com/cshi/202412-129.html

音质设计通常包括下述工作内容:

1.确定厅堂体型及体量。

2.确定音质设计指标及其优选值来源:https://www.wanghongming.com/cshi/202412-37.html。根据厅堂的使用功能选择混响时间、明晰度、强度指数、侧向能量因子、双耳互相关系数等音质评价指标,并确定各指标的优选值,是音质设计的重要任务。

3.对乐池、乐台、包厢、楼座及厅堂各界面进行声学设计。

4.计算厅堂音质参量。当厅堂的平、剖面及楼座、包厢、乐池、乐台等设计方案拟定以后,就可开始计算厅堂音质参量来源:https://wzwxpx.com/bkjj/202412-145.html。来源:https://www.wanghongming.com/bkjj/202412-138.html

5.进行声学构造设计。厅堂音质除了受前述建筑因素影响之外,还与室内装修材料与构造密切相关。声学装修构造设计通常包括各界面材料的选择和绘制构造设计图,需详细规定材料的面密度、表观密度、厚度、穿孔率、孔径、孔距、背后空气层厚度以及龙骨的间距等技术参数。

6.声场计算机仿真。对厅堂建筑进行仔细的声场分析和音质参量计算,有赖于声场三维计算机仿真。

7.缩尺模型试验。对于重要的厅堂,除了计算机仿真外,通常还须建立一定缩尺比的厅堂模型,进行缩尺模型声学试验。

8.可听化主观评价。可听化技术是通过仿真计算。或者通过模型试验测量获得双耳脉冲响应,将之与在消声室中录制的音乐或语言“干信号”卷积,输出已加入厅堂影响的声音信号,供受试者预先聆听建成后的厅堂音质效果。这是近年发展起来的建筑声学领域一项高新技术。

9.建筑声学测量。建筑声学测量包括噪声与振动测量,围护构造隔声测量,重要材料与构造的吸声量测量以及厅堂音质参量的测量等。来源:https://wzwxpx.com/zhishi/202412-109.html

10.对电声系统设计提供咨询意见。对于需要安装电声系统的厅堂,建筑声学专家尚需与音响工程师配合,对电声系统的设备选型、设计与安装提供咨询意见。

11.组织主观评价。对于重要厅堂,在工程落成后,组织专门的演出和主观评价,来检验建成后厅堂的音质效果,是建筑声学设计最后一个重要环节。 准确地预测房间的音质效果一直是建筑声学研究者追求的理想。厅堂音质模型测定是建筑声学设计的重要手段。随着软件技术的发展,使用计算机进行声场的模拟研究成为现实。近年来,使用基于有限元理论的方法模拟声音的高阶波动特性,在低频模拟上获得了一些进展。

厅堂中短延时反射声的分布,是决定音质的重要因素来源:https://www.wzwxpx.com/bkjj/202412-85.html。在缩尺模型中,用电火花作为脉冲声源测得的短延时反射声分布,与实际大厅的短延时反射声分布有良好的对应,对在设计阶段确定厅堂的大小、体型等有重要参考意义。混响时间是公认的一个可定量的音质参数,通过模型试验可以预测所要兴建厅堂的混响时间。声场不均匀度也是一个重要的音质参数。

模型试验的测量系统、测量方法和结果的表达与实际厅堂相同,但需要根据厅堂模型的缩尺比s,在混响时间测量和声场不均匀度测量时对测量频率作相应改变。不同频率的声波,在空气介质中传播,特别是高频声波,它的由空气吸收引起的衰减在不同温、湿度条件下差别很大,对混响时间测量结果,需采取对空气吸收的影响作相应的修正,且有足够的精度。

对于短延时反射声分布测量,厅堂音质模型的缩尺比s一般采用1/5或1/10,也有采用1/20的,但因受试验设备和频率过高的限制,精度受到一定影响。对混响时间的测量,缩尺比s为1/20时只能对应实际厅堂1000Hz或2 000Hz以下的频率。推荐缩尺比s不小于1/10,对混响时间和声场不均匀度的测量可扩展至实际厅堂中的4000Hz。短延时反射声分布测量的精度也较高来源:https://wanghongming.com/cshi/202412-42.html

模型的内表面形状,有些起伏尺寸比较小,对声波的反射和扩散没有多大影响,在制作模型时可适当简化。但必须保留等于或大于实际厅堂中声波为2000Hz的波长的起伏,不能省略。因为这些部分会对声场的不均匀度有较大影响。要使厅堂音质模型的内表面各个部分,包括观众席的吸声系数在所测量的频率范围内与相对应的实际厅堂内表面各部分及观众席的吸声系数完全相符,实际上有很大难度,因此允许有±10%的误差。

为了避免在模型中的背景噪声过高导至动态范围达不到要求而影响精度,厅堂音质模型的外壳必须有足够的隔声量。舞台空间大小、形状及吸声状况,对观众厅的短延时反射声分布、混响时间及声压级分布有很大影响来源:https://www.wanghongming.com/zhishi/202412-67.html。在模型试验时,这部分宜包括在内。舞台空间部分的吸声状况也应进行相应的模拟。来源:https://wzwxpx.com/cshi/202412-2.html

短延时反射声分布测量所用的声源信号为电容器放电时产生的脉冲声,适于用做模型试验中的脉冲声源信号。声源中心位置规定为一般演出区的中心,高度相当于人口的高度。声场不均匀度测量的声源位置与高度,与混响时间测量相同。短延时反射声分布测量常用的方法是将接收到的直达声和反射声信号经过放大,以时间为横轴在示波器上显示,即脉冲响应声图谱(回声图)。

接收用传声器,可以用电容传声器或灵敏度比较高的球形压电晶体传声器。传声器口径不宜过大,防止传声器的圆柱体型在接收位置对声场形成影响。在测量时要求记录模型内空气的温度和相对湿度,是为了修正由于高频声在模型内过量的空气吸收所造成的低于实际厅堂混响时间的偏差。来源:https://wanghongming.com/cshi/202501-176.html

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