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[数码影音] 什么是声场 音箱耳机的声场是指什么

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发表于 2014-10-13 14:56:33 | 显示全部楼层 |阅读模式
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在评论耳机的时候,声场还原往往是经常被讨论的话题,这里我把我的一些关于声场的理解拿出来供大家讨论。
1、什么是声场
我的理解是人对听到的声音进行判断后,得到的一种空间的印象,是各种声音在人脑中得到的距离感和方向感的综合影响。这里没有用“耳朵”这个词,因为我认为声场的概念是一种经验 的 套用(或者说是自我暗示的结果),并非是实际空间的情况。
2、声音的距离和方向
这个似乎已经有了定论,那就是人是通过的双耳效应来判别声音的方向和距离的,也就是定位。我不想在这里讨论“定位”的问题,虽然“定位”也影响声场的感觉,但是2个问题放在一起讨论会纠缠不清。
人脑对声音的距离和方向的判断方法是十分奇妙的,奇妙到现在也不能完全科学地解释其中的道理。但是有些因素是可以肯定的,例如声音的强度、到达人两耳的时间差以及声音的频率等。
3、声场的还原和畸变
3、1 首先先参考一下下图,假定这是一个理想的声场还原(没有经过特殊处理过的):

从图中可以看出,由于耳机不能模拟后方的声音,没有了人的耳廓绕射效应,声场基本上分布在人面前180度的范围内,所有的发声元素(例如乐器)都均匀分布在这个范围内,由近及远均匀分布。之所以画出这样的图,不是说只有这样的声场分布才是正确的,而是为了方便讨论的一种假设,假设各种乐器的确是这样分布的,并且经过音响系统的理想还原也是这个样子。
显然,这样的声场我们不会觉得很大,所有的声音都分布在离人很近的地方,但是我们可以明确地指出这些乐器的位置,并且和实际情况完全吻合。这就引申出了一个结论,声场的“开阔、深邃”不一定是正确的。如果没有特殊的处理或者实际录音时没有足够的空间(也就是现场实际情况),在任何“高级”系统上都不应该获得宽广的声场感觉。这个结论的意思是软件本身的录制效果是最根本的因素,离开了软件的支持,任何硬件都无法获得所谓宽广的声场。这个推论可以引申到其它音质评价的元素中。
3、2 我们知道,音乐的声场在经过音响系统重播后会产生一定的畸变,这种畸变即使是最高级的系统也不能幸免。这种畸变可以分成横向和纵向的 2种形式(那种据称2只音箱能分辨出垂直方向的说法本人不敢苟同,这里不作讨论)。其中通常横向的畸变的情况如下图:

可以看出,左前方和右前方的乐器向中间靠拢了,而最两边的的乐器几乎没有挪动位置或者移位很小。这是由于耳机的特点造成的,也就是说由于两边的乐器在左右两个耳机中的声压差别太悬殊,即使是系统有些问题也很难造成它们移动位置。一般来说,这种声场的畸变是由于音响系统两个声道分离度不够造成的。由于和音箱不同,在耳机系统中没有了左边的声音会达到右耳以及空间延时的情况(反之也是如此),那么即使2个声道对于原信号有较大的延时(相位误差),只要这种延时左右差别很小,不会太大影响到空间感,因为这种相位误差可以被看成我们不过是“晚一些”听到这声音罢了。这大概就是通常被认为耳机对系统的相位误差不敏感的原因吧。
再一种横向畸变形式,那就是左右2个声道的音量不一致,这时声场就会向音量较大的方向偏移,同样的,最靠左右2边的乐器所受影响也较小。这种情况是音量不平衡和两个声道相移不同共同影响的。
声场发生畸变后,我们仍然能够将最左边和最右边的乐器的方向比较准确地判断出来,而中间的乐器则大受影响,它们之中有些成员已经大大偏离了它们原来的位置,而且几乎都是在一起聚拢。这时我们会感觉似乎声场变窄了,因为左前方和右前方出现了“空洞”。这些空洞本不应该存在,所以我们的大脑就会得到一个错误的结论,那就是“不符合习惯,听错了,需要纠正”,纠正的结果是将左右两边的声音也想象成向中间靠拢来弥补空洞。在这种纠正下,声场就变窄了。但是这种变窄的感觉非常有趣,那就是虽然我们能够比较正确地指出最靠左右2边声音的方向,但是却依然感到明显的声场变窄。
3、3 纵向的声场畸变比横向的更为微妙
通常我们认为纵向声场的畸变是由于音响系统的响度曲线和人耳的响度曲线不匹配造成的,这里没有用“平坦”的说法,因为这是音响系统和人耳配合的结果。人在对响度概念上的差异远大于其它差异,或者说不同的人对于同一声压级的声音可能会有不同的响度感。最简单的例子,可能有个人认为刚好的音量在另一个人听来会句底声音太响,这种现象非常普遍。
另外,会影响到声音远近的因素还有声音的频率等等因素。
我实在无法完整地合理地解释判断声音远近的原因,因为现在的科学家们还在为这个问题头痛不止,而这正是目前一些“环绕声”耳机系统无法突破的地方,也是耳机系统的声场不能像音箱系统那样将声音还原于“头外”的原因。事实上,前面那2个图的声场是不可能在耳机系统中实现的,之所以这样画,完全是为了便于理解。正确的画法大概只有抽象派大师才能表达了。
3、4 两种畸变往往是一齐出现的,例如下图

这是一种十分普遍的声场畸变的结果。这种结果下,我们会感觉虽然声场变窄了,但是深度却增加了。远方的乐器更远,近处的乐器不变位置或者更近些。虽然这种声场是错误的,但是有时候我们仍然无法判断是否讨厌它,因为它仍然能提供一个比较大的空间感。我们甚至会喜欢这种感觉,那是因为有些我们“想听”的东西似乎更清楚了。
当然,也有恶劣的情形,就是宽度和深度都被“压缩”了,这时我们会很轻易地下结论:这是一套差劲的系统。
继续上图的情形。如果此时还伴随着定位感不好的话(往往是由于频响的不平坦和相移太大造成的),那么就有中间的乐器“糊”在一起的感觉,对于听感会造成恶劣的影响(见后)。
4、横向的声场畸变比纵向声场的畸变更容易恶化音质
从前面的分析来看,一般情况下横向的畸变似乎更趋向于使声音集中,而这种集中会在其它因素的影响下降低我们分辨声音位置能力。而人脑的习惯则是要努力去“分开”这些声音,这样就会不自觉加重人脑的负担,从而使人容易产生疲倦感。而纵向的畸变的影响要小很多,因为人在判断纵向位置的时候本来就需要一定的想象力,即使有什么问题,在人脑中也不会多“想”多少。
5、在现代音响设计中,对于电路结构对声场的影响有很多比较成熟的认识。例如“双单声道设计”就是一种减小通道间串音的有效手段,主要目的就是解决横向声场畸变的问题。对于放大器的相位失真也有各种技术进行补偿或消除,例如无负反馈技术、直流耦合技术等(这些技术不一定只是为了解决这一个问题)。
6、通过声场的表现来判定音响系统的优劣。
这个问题是最容易引起争议的,因为声场只是诸多判定因素之一,很多时候我们可能会更注意系统的频响。对声场的要求在音响系统中显然属于比较高级的要求了,因为我们讨厌失真、频响恶劣比讨厌声场狭小更甚。但是我们在讨论系统的优劣的时候往往会谈论声场多一些,那是因为前2个问题比较容易解决,而且一般的系统中这2个问题并不突出(不包括某些劣质产品在内)。
7、说了这么多,还有一个很关键的问题需要说一下。那就是我们在听音响的时候,往往会带有强烈的自我暗示之类的主观色彩,即使是号称最客观的“金耳朵”也难以避免。个人的文化背景和修养、知识水平、专业、对不同音乐种类的偏好、心情、性格特点、种族、性别甚至经济收入都会对听音评价有影响。例如“音响派”和“音乐派”之争,就是一个典型的例子。很多厂家在搞试听活动的时候,往往会挑选不同阶层、不同职业、不同性别的人来进行,就是在尽量避免这些因素对音质评价的干扰。但是很不幸,这种避免往往是无效的,众口难调。

好久没写这么长的东西了。可能语言组织上会有些混乱,请大家原谅。其中说的不对的地方还请纠正,不同意见不妨争论。呵呵……

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