科學角度看音響1:先了解聲音,再認識音樂,最後挑音響

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複合聲音及定位認知

單一的聲音大約就只有以上幾種特性,但是多點音源的聲音就會出現更複雜的狀況。包括了波的干涉現象,由反射音形成的堂音和殘音等等。多點音源造成了聲音的複雜性,加上錄音時的誤差,讓音響很難還原現場真實的聲音。

聲音的干涉現象

多點發射出來不同頻率的聲音,會出現干涉現象,這是顯而易見的,連水波都可以造出干涉現象了,聲音沒道理不會出現干涉。干涉現象會造成一些多出來的頻率,且聲音也不像雷射光會是同調,所以干涉波是會以很高的速度在現場亂跑。而這速度則會依聲音角速度差,產生速度上的差異。

水電工曾經在花蓮布農族部落中,欣賞小朋友以四部合音演唱捕狐狸之歌,在現場就聽到四部合音造成的明顯干涉波,是種很低頻的嗚嗚聲。像風一樣非常快速地一下子從左邊跑到右邊,又從右邊跑到左邊,聽說這首歌就是以這種方式來代表狐狸跑來跑去。干涉現象的泛音也是大腦立體聽覺解析現場的細節,因此能夠忠實呈現臨場感的好音響,必然也能夠重現此部分,但前提是錄音設備也得夠好才行。

科學角度看音響1:先了解聲音,再認識音樂,最後挑音響

▲頻率相同相位不同,在機器上難以辨識,但對人類聽覺來說仍可辨識出差異

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▲圖形是先前2個組合成的訊號,是透過傅立葉轉換至頻譜後的結果。紅線和藍線幾乎看不出任何差別,但在生物的耳朵及大腦分析下卻是有顯著的不同

堂音形成空間感

通常在密閉環境中,一旦聲音發出後即會撞到四周的物體及牆壁,我們的耳朵或者是錄音的麥克風,在接收到直線傳來且最快速的直接音後,再一段時間即會收到第一次的反射音。第一次的反射音是最大聲的反射音,它會對大腦造成某種效果,我們的大腦會以此為基準產生空間感,知道這個空間有多大。若是第二次第三次反射音通常都會小得多了,也無法讓大腦產生直接的空間感。

大腦的補償功能

很多生物的大腦對於頻率和相位的組合異常敏感,同時也有補償功能。若我們放出1組頻率序列並把基頻抽掉,大腦竟然能夠辨認出基頻,並在聽覺產生的過程中自動補上基頻。假設放出1組聲音,共含有300Hz、450Hz、600Hz、750Hz共4組弦波,人的大腦會自動感知為150Hz的聲音。

這也是很多人覺得自己是「木耳」,音響爛也聽不太出來的因素之一,因為自動補償功能開太強大了,導致心理認知和實際聲音有很大的差別。奧地利指揮家卡拉揚就曾說過,雖然他在錄音室和現場對聲音品質異常挑剔,但是在家裡卻也可以用一台爛爛的床頭音響聽得很高興。

殘響會影響音質

如同前述,聲音在發出後經過空間不斷反射及干涉,在一段時間中在測量點的人或機器都可以持續聽到這些聲音,就叫做殘響。在吸音不良的場所中,殘響可以拉到很長而導致聽者不愉快的經驗。目前殘響的定義為聲音發出後到達小於-60dB所花的時間。殘響對於音質的感覺有決定性影響,聲音是否聽起來很乾,或很華麗都取決於殘響的幾項參數。殘響也會造成距離感,若是殘響很小的聲音會讓人覺得離自己很近。以上只是一般水電工對聲音的認知,做音響的水電工還要再了解,音樂是什麼?以及音響追求的境界是什麼?

科學角度看音響1:先了解聲音,再認識音樂,最後挑音響▲不同頻率或相位下的干涉波,會隨著相角差飄來飄去,不會固定在同一位置

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