声音杂谈(三)我们怎么听见声音

来源 :MIDI音乐制作 | 被引量 : 0次 | 上传用户:A88833238
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  只要谈到听觉原理,必然少不了这张图,它向我们展示了耳朵的结构。它向我们展示了耳朵的内部结构。声音从耳廓经外耳道振动耳膜(也称鼓膜),推动耳膜后面的三块听小骨(锤骨,砧骨,镫骨),最终传至耳蜗,在这里机械能转化为神经能,为大脑所感知。
  耳蜗是感知声音最主要的器官,它是一个坚硬的骨质组织,形状像一个蜗牛壳。耳蜗内的组织比较复杂,它的工作原理类似于机电转换的过程,这个过程主要由耳蜗内的基底膜和毛细胞来完成。值得注意的是,耳朵对于不同频率的声音,感知方式也有着细小的差别,而这些差别决定了人耳对不同频率的敏感程度。首先是外耳道本身的共振作用使得大约2000-5000Hz频率的声音得到增强,而在400Hz到5000Hz的范围内,除了基底膜的作用外,神经群也对感知声音起到附加作用,因此,人耳在中频范围内最为敏感。在5000Hz-20000Hz的高频范围,基底膜和分布其上的毛细胞发挥主要作用,而在20Hz至400Hz的低频范围,大脑则主要通过波峰的计数来辨认频率。
  听觉的过程是一个生理和心理相结合的过程。生理过程是指声音的物理特性以及其所引起的人体相关器官的生理反应,是一个客观描述;而心理过程是指人对不同声音的主观感受,是一个主观量。关于听觉的研究绝大部分是在研究这两个量之间的联系,并尽可能建立一个量化系统,将这种联系用数值来表示。可惜的是,虽然到目前为止我们在听觉方面的研究已经有了非常多的成果,但仍然有许多东西是无法量化的。我记得早在本系列文章第一篇的时候我就说过:眼见为虚,耳听为实。
  


  对生理过程的研究主要集中在声强和频率这两个量上(关于声强和频率可以参考前两期的文章)。人耳只有在声音达到一定强度的时候才能感觉得到,这一最小声强称为“听阈”;同时,在声音强度增大到某一个水平时,将不会引起听觉,只会在耳朵里产生压力的感觉,先是使人发痒,进而感觉到疼痛,这一可承受的最大声压级称为“痛阈”,显然,在听阈和痛阈之间就是人耳可听的声强范围。由上文所述可知,人耳对不同频率的声音敏感程度是不同的,因此在不同频率上,听阈和痛阈的值也不一样。此外,不同人和不同年龄层听阈和痛阈也不尽相同。
  一般来说,人耳可听的频率范围在20Hz-20kHz之间,某些听力敏锐的人可能这个范围更广一点。但人在进入成年之后,听力有可能慢慢衰退,在16kHz以上的频率上听力会慢慢下降。
  保护耳朵对于音频工作者来说重要性不言而喻。我记得几年前看过一篇国外录音师写的文章,其中作者提到他上街都要带上一副耳塞,以备随时取出来塞在耳朵里。这个例子虽然有些夸张,但也说明了保护耳朵的重要性。耳朵对声音的承受力并不是一成不变的,即使用正常的音量监听,一定时间之后也会产生听觉疲劳,而如果时间过长或者声压级过大,则有可能导致听者发生暂时性耳聋,严重的还有可能引起永久性的听力损伤。个人而言,我能提供的保护耳朵的建议有:
  ·保持耳朵的卫生。如果洗澡或洗头时有水流入耳朵,应及时擦干净,游泳时尽量使用耳塞,防止异物进入耳朵引起感染。另外,经常掏耳朵也并不是一个好习惯,如果一定需要清理,也要避免用力过大或者深入耳朵过深。当耳朵感觉有堵塞或感觉耳鸣、听力下降时,应及时去医院检查。
  ·避免在声压级过大的地方呆太久。这些地方包括:工地、声音大的工厂、迪厅、一些酒吧和一些卡拉OK等。如果一定要去,最好带上一副静音耳塞,在为现场演出调音时最好也带一副备用。
  ·减少使用耳机。少用耳机并不是不用,在有些情况下耳机的确是必不可少的监听工具。耳机或者耳塞都采用封闭耳朵的办法来直接向耳道输送声音,这首先就导致了耳内气压的不平衡,因此在同样的声压下,带耳机比听音箱更容易感到疲劳。戴耳机监听时,要注意适当增加休息的次数,避免出现听觉疲劳,平时听随身听、mp3时也要小心不要将音量开太大,当外部环境噪声太大,也不要一味地开大耳机音量,否则会成倍的增加耳内压力,引起耳朵不适。
  ·注意监听的音量。在混音时,正常的监听音量在80dB或者更高一点,但这样的声压级在长时间播放时会引起听觉疲劳,感觉像是监听声音小了或者某些音轨听不清楚了,此时不要盲目推大音量!正确的做法是停下来休息一下,让耳朵机能恢复后再投入工作,这一点在使用耳机监听时尤为值得注意。
  对听觉客观量的研究只是一个方面,我们更多的精力还是放在对主观听觉感受的研究上,毕竟我们制作声音的最终目的是给人听的嘛。首先要讲到的是人耳对声音强度的感受,我们给人耳感受到的声音强度定义一个物理量,称为“响度”,单位是“方”。由于人对不同频率声音的敏感程度不同,因此对于不同的频率,在相同的声强下人耳听到的响度是不同的。为此,人们将频率和响度以及声强的对应关系制作成曲线以供参考,例如著名的弗莱彻-蒙森等响曲线:
  


  图中,纵坐标为声压级值,这是一个物理值,指示实际的物理声压,单位为dB;横坐标为声音频率,范围为20-20kHz;每一条弯曲的曲线代表一个响度级,响度的单位是“方(phon)”。这张图标示了同样的响度级与频率、声压的关系。从图中可以看到,在高频和低频端,要达到同样的响度,需要比中频大得多的声压级,举例来说,要达到10方的响度级,在1kHz时只需10dB的声音就可以,在3kHz左右只需3dB左右,但在10kHz上则需要超过20dB的声压,而在20Hz的低频端,则需要高达80dB的声压级。换句话说,要让一个20Hz的声音听起来跟3kHz的声音一样响,则20Hz的声音要比3kHz的声音大上8倍以上。
  等响曲线还能说明一个问题,那就是在1kHz左右,响度的变化与声压级的变化近似于成正比,根据这一点,人们将1kHz正弦波信号作为模拟设备之间的电平校准信号,以保证模拟音频信号链路上的各设备电平表读数一致。
  下面讨论一些人耳主观听觉的特点,首先要提到的是掩蔽效应。掩蔽效应是指两个声音同时到达人耳时,其中一个声音有可能部分或全部的掩盖另一个声音。如果你曾经留心过,就有可能注意到这样的效果:某个乐器独奏的时候感觉已经有了足够的音量,但当其他乐器一同响起时,先前独奏的乐器本身并没变化,但听起来音量却变小了。当然,你可以简单的说是这个乐器的声音被其他乐器“盖住了”,但是当你进行缩混或者多轨节目制作的时候,掩蔽效应就会成为你不得不考虑的问题——如果让被“盖住”的声音突出出来?如果让每条音轨或者特定的音轨更清晰?推大或减小音量只能解决很小的一部分问题,要更好的解决这个问题,还要从掩蔽效应的根本说起。
  掩蔽效应是声音进入人耳之后发生的,也就是说,当使用麦克风将声音录到录音系统上的时候,声音之间本身并不存在掩蔽,只有这些声音被人听到时,才会由于听觉系统的特性而发生掩蔽。一般来说,相近的频率更容易发生掩蔽,低频声音容易掩盖住高频声音,并且掩蔽声越大(或被掩蔽声越小),掩蔽效果就越明显。如果一个声音频谱范围较宽,那么它就更容易盖住别的声音——这很容易理解,如果这个声音里含有400Hz的成分,那么它有可能盖住500Hz的声音;而这个声音里同时也含有1kHz的成分,于是其他声音里1kHz-1.5kHz的成分也变小了,以此类推,假如你的多轨节目里有一条音轨是强烈的白噪声或者宽频噪声,那么有可能其他的音轨全都听不见了!
  我曾经有段时间主要工作是为电台制作节目。经我手做出的节目包装不但音效丰富,而且人声在任何时候都很清晰,既不会出现音乐声大而使人声听不清的情况,也不会让音乐太小而让节目失去了听觉上的冲击力。这个秘密我当时从来没告诉过别人(也从来没人向我打听过)——我通常会在背景音乐轨上使用一个均衡器,在600Hz-1000Hz左右视情况做一个3dB左右的衰减,有时甚至多到6dB。这是大部分人声的基频范围,这样做的结果是,即使背景音乐中含有人声,也不会给前景的主持人声音带来不好的影响。
  从某种意义上说,缩混的过程就是与掩蔽效应作斗争的过程。我们要仔细调节每一件乐器的音量,修整它们的频谱,为它们摆位,就是为了避免掩蔽的发生,从而使音乐整体丰满而清晰。大致来说,我们有两点要注意,一是不要让低频占据过大的空间,否则它们会对其他乐器产生掩蔽,从而让音乐整体变得模糊;二是修剪频谱较宽的乐器轨或者是两个频率范围相近的音轨,在频率上让两个声音交错开,这样就避免了掩蔽的发生。
  我们都有过这样的经历:走在嘈杂的大街上,突然有人从远处叫你的名字。可能他的声音比周围的嘈杂声大不了多少,但是你却听见了。这是人听觉的另一个特点:选听效应,也称为鸡尾酒会效应。这是一种心理行为,当声音从四周传来的时候,你能分辨出某个位置传来的特定的声音,并且把注意力集中在那上面。在立体声的混音中,如果你想让两个声音同时凸现,比如两件旋律相互配合的乐器,那么把这两个乐器放在不同的左右位置上是个很好的主意。这样听者就会很容易分辨出这两件乐器,享受从两个方向同时传来的美妙音符。但是这个方法在单声道的系统上就会失去效果,因为所有的声音都来自同一个方向,人就很难注意到其中的某一个成分了。
  选听效应有时会给录音师带来麻烦。比如制作乐队的现场录音,通常要使用两只或者更多的麦克风。有些经验较少的录音师可能会不自觉地被某一两件乐器吸引注意力,从而忽略了其他的乐器,结果导致了在录制的成品中,被注意到的乐器声音突出,而其他乐器的声音却较弱或者音质变差。当然了,我也不是要大家在录乐队的时候像念咒似的默念着“选听效应选听效应”,只要稍微注意一下,在照顾重点的同时也留意其它乐器,随时考虑到整体的平衡就可以了。
  每个听力正常的人都是用两只耳朵听声音的——看起来像句废话,不过这里面却可以提出一个问题:我们的耳朵是怎么分辨声音的方向的?为此我们可以来做一个实验:将两只音箱放在左右两边,播放完全相同而且没有时间差的声音信号,此时到达两只耳朵的声音完全相同而且没有时间差,人耳不会分辨声音是从两个声源同时发出的,而听起来会像是从两只音箱正中位置的单个声源发出来的一样。此时如果将一边的音箱音量逐渐减小,则人听起来,会感觉到声音慢慢的偏向声音大的那一边,偏向的角度随着两只音箱声强差的增大而增大。下一个步骤,回到最开始两只音箱同样声强、没有时间差的状态,此时保持声强不变,将一边的音箱声音加上延迟,会发现当两只音箱的时间差很小时,例如3毫秒以内,人耳就会认为声音是从偏向无延迟的那只音箱方向发出来的。实验表明,只要时间差在很小的范围,例如30毫秒以内,人耳就会将声音来源确定为先到达的那个声音方向。而时间差超过一定限度,例如50毫秒左右,人耳就会分辨出是延迟的两个声音,而不会将其作为一个声音来对待。
  现在我们可以总结一下了。人是靠两只耳朵接受声音信号的强度差和时间差来定位声音方向的。这里面由于时间差在比较短的范围,因此用“相位差”来表示也可以。在听音乐CD的时候,我们一般会听到主唱人声在中间,有个旋律吉他在一边,键盘在两边,架子鼓也是按照顺序分配到左右,我们听到的是一个从左到右的连续声场,仿佛有真的乐器或者人声从两只音箱中间的位置发出来一样,这些都是人耳的双耳定位的结果。
  人耳的这种特性让我们能够把单声道的声音制作成立体声的效果。以失真吉他为例,将单声道的吉他信号声像上打到最左端,然后复制一轨(或者发送给效果器,此处为求方便直接复制),声像打至最右,然后将复制出来的一轨加上5-30毫秒左右的延迟,这样会使声音听起来像是从两只音箱的位置同时发出的,产生更强的冲击力。如果是对原声节奏吉他做类似的效果,也可以产生较宽的声场效果。
  在做较大型的会议厅的时候,为了让靠后面座位的听众也能听清楚声音,一般会在会议厅的后部座位席加上补声音箱。但如果只是这样,后面的听众注意力就可能集中到补声的音箱上去,从而忽略了主席台。为了解决这个问题,可以在后部的补声音箱信号链路上串接一个延时电路,给补声的音箱信号加上一定时间(视房间情况而定)的短时延迟,当时间适当时,人耳会认为声音是从主席台上的音箱(没经过延迟的信号)发出来的。
  最后提一下人耳的其他听觉特点。有的时候,由于声音在耳内产生谐波的效果,我们会“听到”本来不存在的声音频率,比如一个声音可能只有1200Hz,1400Hz….等等成分,但是我们却可能听到一个200Hz的声音,我们称这种音为“主观音”,在实际的音频制作中可能会碰到这种情况。
其他文献
从大概20世纪末期开始,音乐制作人们开始追求疯狂的响度,这逼迫着母带处理师用尽浑身解数,来敲诈出音乐中每一个db的响度。在最初,大家刚刚听到这种具有极限响度的歌曲的时候,很多人被吓了一跳,而后就是眼前一亮!因为更大的响度可以让功放开到更小,而同样能够听到不错的声音,但是,很显然,那些响度小的歌曲在把功放开到同样大小的情况下,听起来就不如响度大的歌曲好听了。     很快,大家就纷纷开始效仿这种做法
期刊
随着计算机性能的增强,各种软件音源、效果器、采样器、合成器层出不穷。以前在音乐制作中所使用的绝大多数硬件设备,现在软件都可以实现或者通过模仿实现其功能。特别是近两年CPU性能的大量提升,更是促进了需要大量运算的软件效果器、合成器的发展。当然我们所熟知的吉他效果器也化身为“软体动物”出现在大家面前,据笔者所知软件吉他效果器大约是从2000年左右开始出现,然后慢慢才被我们所熟知。不过由于硬件吉他效果器
期刊
前几期一直在向大家介绍Focusrite家族的产品,它的知名度在国内越来越高,的确如此,遍及国内的很多棚里都能看到focusrite的各类产品,本身它在欧美市场也相当有分量,之所以受到大家如此青睐,就是其产品带给大家那种清澈无比,细腻入微的声音品质。    今天再向大家介绍一款功能实用且音质极佳的产品,立体声话放TwinTrackPRO,以下简称TTpro,TTpro是来自Focusrite白金系
期刊
呵呵!以往写音箱的评测文章,总会有一些人大义凛然的站出来说作者是替商家宣传的抢手。这次写的这篇文章,恐怕不会有人有机会这样说了。因为接下来我要推荐给大家的这款监听音箱,据我了解,国内还没有任何一个经销商代理,甚至没有任何一个经销商目前打算代理这个产品。   作为大家最常用的监听音箱,恐怕就是近场监听了。毕竟我们大部分人没有60平米以上的控制室。就近场监听音箱而言,大家平常所见到的都是普通的分频音箱
期刊
IK multimedia产品升级      IK Multimedia将AmpliTube 升级到了2.1,2.0版本的用户可以直接通过网络下载升级包,无需另行注册。此次升级除了支持Intel-Mac之外,还改进了算法,减少了CPU占用,同时增加了SpeedTrainerTM功能,可以调节速度和音高,从而使吉他手的练习更为容易。  IK Multimedia本月初还推出了他们的硬件产品Steal
期刊
绝密档案    姓名:卓越  昵称:芊芊  英文名:crystal  毕业院校:天津音乐学院  身高:176cm  体重:54kg  星座:天蝎座  性格:热情开朗  口头禅:我点你,我闪了  特长:唱歌  爱好:钢琴、上网、看书  最喜欢的水果:苹果、西瓜  最喜欢的颜色:黑、白、红  最喜欢的男生类型:瘦瘦的,高高的,酷酷的  最崇拜的明星:张曼玉、张东健  最难忘的事:健忘        威
期刊
一、Midi标签    1、在Midi标签中,Midi Display Resolution项,可以调节音符时值的长度,是每个相邻音符之间的衔接为最短间隙。  2、在Midi/Midi file标签中包括如下内容。(如图)    Export Options(Midi文件导出的设置)  1)、Export Inspector path:选中该项,由Inspector区域有关的Midi path的设
期刊
CubaseSX3是一个功能强大的音乐工作站级软件,合理运用CubaseSX3的录制方式会使你的工作达到事半功倍的效果。以下主要以录制MIDI信息为例来谈CubaseSX3的实时录制MIDI的方式。  在Cubase SX3 中主要有两种实时录制MIDI的方式:其一是Linear Record Mode(直线的录制方式),其二是Cycle Record Mode(循环的录制方式)。如图一Trans
期刊
时间过得好快,似乎刚刚看见春天从鹅黄嫩叶上探出头来,一转眼就已经是满街的翠绿繁枝了。阳光越来越明亮,天气越来越炎热,我们还没有闻够春日的清新花香而夏天的风已然轻轻掠过了脸庞。北方春夏的交替变更与南方相比总是显得迫不及待,今年北京的夏季提前来临,而我们的杂志也在这初夏的季节姗姗来迟,与广大亲爱的读者朋友们再次见面了。  五月炎炎,七天长假迎来的第一个超High节日莫过于海淀公园的2007迷迪音乐节了
期刊
驱动单元类型    根据振膜形状结构的不同,音箱的驱动单元可以被分为几种类型。每种类型的驱动单元都有其本质的演变原理,使其适合发出不同频率声波的需要,比那些为了满足所有需要设计的特殊驱动单元类型要强很多。下面让我们先花一些时间回顾一下经典的驱动单元类型。    锥形驱动单元    这种圆锥形的驱动单元是最常用的一种类型,也被称作锥形“纸盆”。纸浆是这种振膜材质的主要原材料。不过现在不仅可以使用纸浆
期刊