混響的頻率特性對聽感的影響

陳一乾+戴璐

【摘 要】 在聲場控制中混響的頻率特性對音質有影響。利用Odeon仿真得到不同頻率特性的房間脈沖響應，卷積相應的 音樂評價信號后分別對柔和度、力度兩個指標進行聽感實驗，得到了兩個指標下的混響頻率特性優選模式。

【關鍵詞】 頻率特性；混響時間；聽音實驗；柔和度；力度

文章編號： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.05.009

【Abstract】The frequency characteristics of the reverberation has a great influence on the quality of hearing. The Odeon simulation is used to produce the room impulse responses of different frequency characteristics. Then after the convolution of the corresponding music signal， the subjective tests are carried out on two indicators （softness and intensity）. The results revealed the reverberation frequency characteristics of the preferred mode under two indicators.

【Key Words】frequency characteristic； reverberation time； listening test；softness；intensity

1 引言

混響是日常聽聞中的普遍現象，在演藝環境中更是扮演著重要角色。良好的混響模式可以更好地調節聽眾的主觀聽感，滿足表演需求，達到預期的藝術效果。人對混響感知的主客觀因素研究早已開始，將混響時間作為評價廳堂音質的單一參量并不完備[1]。混響的頻率特性[2～4]、早后期聲能比、反射聲疏密程度等因素都會對主觀聽感產生影響。

本文從混響時間的頻率特性出發，探究其對主觀聽感的影響，為混響音質設計提供一定的參考依據。

2 混響頻率特性設計

利用Odean軟件對某建筑環境進行聲學仿真，通過改變房間表面材料的吸聲系數，從而得到不同頻率特性模式的混響脈沖。在本項研究中，共設計了9種頻率模式不同的房間脈沖響應，具體參數如表1所示。

3 聽音實驗設計與結果分析

3.1 實驗設計

綜合混響對主觀音質的影響，實驗選取在音質控制中最難以協調的一對矛盾指標：柔和度、力度作為評價指標。利用上述頻率模式設置不同的脈沖信號，卷積相應音樂片段，作為實驗信號。柔和度的評價用二胡選段《良宵》，力度的評價用弦樂四重奏選段《死神與少女》。實驗方法采用對偶比較法[5]，信號兩兩組合，就評價指標被試選取對比信號中更偏愛的那個信號。實驗采用耳機放音，將制作好的信號通過聲卡輸出到耳機分配器，由監聽耳機進行重放，聽音的等效聲壓級控制在75 dBA。

被試為12名具有主觀音質評價基礎的在校研究生，男女比例基本均衡。

3.2 結果與分析

3.2.1 實驗結果

通過對實驗結果的統計與計算得到兩個指標下主觀偏愛度結果。

綜合結果分析可得，9種模式在聽感上存在明顯差異。模式八、九在柔和度上表現良好，而模式五、六、七有著較好的力度感。從模式設置上可以發現，模式八、九的高低頻混響時間皆低于中頻混響時間，而模式五、六、七有著較長的高頻混響時間。因此，在保持中頻不變的情況下，高低頻混響時間的設置對主觀柔和度和力度的影響呈現一定的規律性。

3.2.2 結果分析

為進一步尋找主觀柔和度和力度與混響時間頻率特性之間的關系，分析各脈沖模式對應頻點下的混響時間和客觀參數C50（清晰度）和G（強度指數）的關系，如圖3～圖6。

從圖中統計分析可得：

（1）參數C50隨各頻點的混響時間的增長而降低；

（2）參數G隨高頻混響時間的增長而增加；在低頻段，混響時間的改變對參數G影響不明顯。

在得到各點混響時間對對應參數的影響關系之后，為驗證高頻、低頻混響時間對主觀聽感的影響，將對參數低頻（125 Hz～250 Hz）、高頻（4 000 Hz～8 000 Hz）兩段進行考察，統計出這各模式下兩個頻段內兩個參數的均值，見表2。

將各分段參數與主觀偏愛度得分按如下公式進行相關性檢驗。相關性檢驗結果如表3所示。

綜合上述結果，可以看出：

（1）主觀力度感與G（4 000 Hz～8 000 Hz）存在明顯的正相關性。增大高頻頻點的混響時間可以增大該點的G值，所以增大高頻頻點的混響時間可增強混響的主觀力度感；

（2）主觀柔和度與C50（125 Hz ～250 Hz）、C50（4 000 Hz ～8 000 Hz）存在明顯的正相關性，與G（4 000 Hz～8 000 Hz）存在負相關性。C50值隨高低頻頻點混響時間呈負相關，G值高頻頻點混響時間呈正相關，所以同時減小高低頻頻點的混響時間可增強混響的主觀柔和度。

4 小結

本文探討了混響頻率特性對主觀音質的影響，實驗結果為混響時間的改變對力度、柔和度的影響提供了一定的參考。但是實驗所用的曲目有限，只是針對單一曲目得出的結論，進一步的工作需要針對更多曲目進行，以得出具有統計意義的結論。

參考文獻：

[1] 戴璐， 孟子厚. 混響感的因素分析[J]. 中國傳媒大學學報：自然科學版， 2013， 20（3）：21-30.

[2] 查雪琴. H.V.Fuchs. 對混響時間特性的一些看法[C]. 廣州：全國建筑物理學術會議，2008.

[3] 梁恒， 莫方朔. 混響感頻率特性的主觀評價[J]. 聲學技術， 2013（s1）：199-200.

[4] Morimoto M， Jinya M， Nakagawa K. Effects of frequency characteristics of reverberation time on listener envelopment[J]. Journal of the Acoustical Society of America， 2007， 122（3）：1611-1615.

[5] 孟子厚. 音質主觀評價的實驗心理學方法[M]. 北京：國防工業出版社， 2008.