現代美聲演唱中室內聲學系統建設探究

史廣義

（榆林學院,榆林,719000）

現代美聲演唱中室內聲學系統建設探究

史廣義

（榆林學院,榆林,719000）

本文根據美聲演唱的具體需要，在分析了室內混響時間測量方式的基礎上，以VRAS（可變室內聲學系統）為例探究了室內聲學系統建設的可行性及重要意義。

美聲；室內聲學系統；VRAS；混響時間

0 引言

室內聲學主要研究的就是建筑空間聲音的傳輸，即聲源發出之后受到室內建筑物及房間界面的吸收和反射，使得接收者接收到的是聲源的直達音和反射音兩種。如果接收者希望清晰的聽到聲源發出的直達音，那么這就要考慮室內音質因素了，而VRAS恰好的解決了這一問題，通過對室內混響時間的測量找出最佳的混響時間調節了室內音質。

1 混響時間的測量

VRAS(可變室內聲學系統)目前已經發展成為比較完善的系統設備 ,它能夠很好地控制室內混響時間以達到最佳，從而改善美聲室內的音質。本文首先以石家莊某劇場為例，研究了混響時間的測量，以期找出最佳的混響時間，以此證明VRAS對改善室內音質的可行性。

大劇場室內混響時間測量分為3個階段，即施工過程中、測試演出期間以及竣工測量，整個劇場中共有1932個座椅，其中坐池中部總共392個座椅。測量過程中，在舞臺上總共安裝了3個揚聲器發射點，以便傳輸發射信號，在池座中布置6個接受點，安裝好球形測試傳聲器，將其置于據地面1.2米的高度，以便更好的接受和記錄信號（測量過程中使用的儀器和軟件詳見表1）。為了保障揚聲器向各方向的輻射式均勻的，本研究中選用的是用無指向性測量揚聲器，可以通過它在劇場內準確傳輸發射信號，并由球形測試傳聲器來進行接受和記錄。根據發射信號和記錄的接受信號，通過計算機網絡技術將劇場內脈沖響應h（t）計算出來，再根據室內脈沖響應求得聲學參數。通過以上方法是，我們測量出了該劇院施工過程中、測試演出期間以及竣工測量三個階段的混響時間值（如表2~4）。

表1 測量儀器及軟件

表2 施工過程中的混響時間值

表3 測試演出期間混響時間

表5 去相關距離與相關頻率

表4 竣工測量的混響時間

2 室內聲學系統建設

VRAS在吸取了多家室內聲學系統建設經驗和技術的基礎上，針對當前MCR、ACS等其他聲學系統不足，并依據美聲室內聲學需要研制而成。VRAS依據電聲耦合理念，創造了“耦合房間”，其核心技術是將“真實的耦合空間”通過一種專門技術制作具有單一性質的“數字式電子混響器”來取代。它與其他室內聲學控制系統相比，其優勢在于能夠更加自然的控制整體及局部室內聲學特征。

VRAS數字聲頻信號處理器主要包含了輸入交叉耦合矩陣、輸出交叉耦合矩陣、反饋交叉耦合矩陣、多通道混響器。

VRAS中運用了獨立的寬帶傳聲器和揚聲器聲道，將傳聲器無方向的安裝在劇場內的目的是獲得劇場內的混響聲，揚聲器采用半球面的輻射器。傳聲器將獲得的信號傳輸給輸入交叉耦合矩陣，矩陣輸出一路直接連接到輸出耦合矩陣，另一路接入混響器網絡，網絡的輸出經過環路增益調節反饋到輸入，產生輸入信號的再生混響，然后把他們送回室內的揚聲器。

在劇場內布置VRAS傳聲器、揚聲器時，要遵循的重要原則就是每個聲道的工作都要保持獨立，即聲學中所說的不相關。實際上，實現這種不相關要具備一個基本條件，那就是多個傳聲器之間、多個揚聲器之間及這二者之間都要保持適當的距離，即滿足以下兩點：第一，揚聲器與傳聲器之間的距離不小于劇場內混響半徑；第二，由于各傳聲器之間及各揚聲器之間的距離是受下限工作頻率波長影響的，因此要充分考慮到波長的因素。通常情況下，若2個傳聲器之間不相關距離理論上是/4（為波長），實際運用中應按照/2為最佳距離。舉例來說，若在一個14000m3的劇場內，混響時間設為1s，混響半徑6m，則得到去相關距離1~4m的相關頻率（如表5）。

由表5可以看出，對于超過83Hz的獨立工作的不相關聲道，在布置劇場內傳聲器與揚聲器時應做到，聲道揚聲器至傳聲器之間的距離一定不小于6m，各傳聲器間、各揚聲器間的距離均一定不小于3m。

另外，換能器與觀眾的距離也不可以小于混響半徑。若實際情況比較特殊， 無法實現這一條件，那么揚聲器也不能直接直接“指向”聽眾。

關于聲道數（環路增益和混響時間的變化量），聲道數越少性能價格比就越高，根據Franssen的理論，其中將環路增益定為-17dB，為了保障控制室內聲變的系統的穩定性，MCR系統將其定為-19dB，本文測定的VRAS聲道數—環路增益和混響時間的變化量表6。

表6 環路增益和混響時間變化量

從表6中我們看出，若劇場內開始混響時間設為1s，VRAS系統使用32個聲道，那么環路增益為-19.7dB，混響時間增加到3.23s。通過比較發現，VRAS系統聲道數更少，更符合美聲室內聲學特征控制的實際需要，也更具經濟價值。

3 結論

實踐證明，通過可變室內聲學系統在劇場中的使用，很明顯的提高了劇場的對音質，獲得了更佳的演出效果。

[1] 梁民; 葉劍民.聲學反饋控制技術的研究與展望[J].數字技術與應用.2012(06)

[2] 王福津.劇院擴聲系統設計多樣化的思考[J].演藝設備與科技.2007(03)

史廣義,男,1983年12月出生,內蒙古人，講師，研究方向：聲樂演唱和教學

Modern bel canto singing room acoustics system construction inquiry

Shi Guangyi
(Yulin College,Yulin,719000)

This paper according to the specific needs of bel canto singing,based on the analysis of indoor reverberation time measurement on to VRAS as an example to explore the feasibility of building and room acoustics systems is important.

bel canto;room acoustics systems;VRAS;reverberation time