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  • 关于“幻象声场”的研究早已有之。

    http://www.hifi.com.cn/ 来源:索兰影音 2022-05-13 17:13:02 关键词:

    如果你已经在音响圈待了一段时间,可能还未正式迈进“发烧”的门槛,但必然或多或少听说过以下说法:

    闭上眼睛,歌手仿佛就站在你面前;

    息,让中置音箱可闻不可见;

    只用左右两只主音箱,就能呈现出前置左中右声道的信

    戴上耳机,即可享受全景声效果;

    只需条形音箱和低音炮,就能组建环绕声/全景声系统;

    ……

    与之相关的还有各个音响品牌/厂家专有的“虚拟环绕技术”“声场映射技术”“声场定位技术”等等,花样繁多,而且说得头头是道。刚接触这些技术名词时,想必很多人心中的第一个想法都是:这些音响厂家又在吹牛了!然而真正体验过后,又不得不承认,其中确实有些神奇之处。

    但要说这些技术就是神秘的黑科技吗?也不尽然。关于“幻象声场”的研究早已有之。它与人的生理和心理息息相关。

    神秘的“幻象声像/声场”从何而来?

    头部尺寸和频率、波长的关系

    人类的听觉感知机制非常强大,能区分声音到达两耳10μs的时间差,能听到超出10个倍频程的声音,要知道可见光的覆盖范围不到一个倍频程,还能承受非常大的动态范围,所跨越的声压比值为10000000:1。

    而人的头部尺寸相对于声波的大小,因波长而有所不同。对低频来说,头部很小,对高频来说又很大。人耳能听到的最低频率,在空气中的声波波长超过15m,与之相比,头部很小,声波很容易通过衍射作用绕过去,而人耳能听到的最高频率的波长小于25mm,这时候头部就变成明显的阻碍了。在与声波入射方向相对的另一侧头部会形成“声学阴影区”。中频段声波波长则和头部尺寸相近。

    基本定位机制

    这就意味着,人对不同频率范围有着不同的感知机制。在低频段,声波能自由绕过头部,因此声音到达两耳间的电平差很小,不能基于电平差来定位。那要依靠什么呢?依靠声音到达两耳的时间差。这个感知机制叫做“双耳时间差(ITD,intramural time difference)定位”。

    高频段则相反,两耳间电平差因声音入射角不同而有所改变,叫做“双耳电平差(ILD,interaural level difference)定位”。同时,时间差的影响变得不再重要,否则会产生严重混淆,因为高频段的波长很短,稍微动一下头部都会极大影响定位,时间差的作用变得微乎其微。

    这两种定位机制,能决定人耳对大多数声音方位的感知。可能有些人会问,正前方、正上方和正后方的声音,明明在两耳之间产生的时间差和电平差完全相同,为什么人耳仍能感觉到方位的不同?这主要因为耳廓效应,即外耳耳廓的形状和涡状结构对不同方向声音的响应不同。

    总而言之,双耳时间差、双耳电平差和耳廓效应相结合,形成了一系列复杂的响应,随着声场与听音者头部的相对角度发生变化。比如一个包含宽广频率的声源,从头部左右侧传来时,听起来要明亮一些(听到更多高频成分),而从前后方传来时,音色上会略微“发暗”。

    最小可辨听音位

    那么从听音者前方传来和从后方传来,又有什么不同呢?这就涉及到最小可辨听音角(MAA,minimum audible angle)的概念。它在听音者四周各不相同。正前方水平面上的最小可辨听音角最小,大约为1度,垂直面大约是3度。而且在听音者前方高于听音水平面位置的各个角度保持良好的分辨率,朝着侧面和后方逐渐劣化。因此,从心理声学上考虑多声道系统设计时,前方声道的数量比后方声道更多。