声场在哪里?

互推小编 2023-12-26

原创文/赖英智新音响New Audiophile

HANOW

德国汉诺瓦四件式Mercury水星音箱

音响回放中的“声场”是什么?

德国HANOW

有前辈的解释很清楚。声场的英语为“Sound Stage”，是指舞台上乐队的排列位置和形状，包括长、宽、高，是一个三维空间的概念。对于音响器材来说，声场实际上就是指器材所再生的舞台型状与乐队所排列的位置，由于受到频率响应曲线分布不平直，加上音箱扩散性、指向性的影响（比如房间宽度大于深度或者相反），音响所播出来的声场与录音时的情形通常是有差异的。人对可视物体具有立体感受，是因为两只眼睛看该物体时会产生视角差。

同样，人耳能辨别来自不同方位的声音，也是靠声源与双耳之间形成的不同的角度，角度又产生微小的时间差，大脑感知后就有了方向感与声像的定位感。音响播放时如果只有一只音箱，只能产生点声源，虽然有距离感，却不能产生“立体声”的声场。即便是二只音箱的双声道立体声，我们也必须位于两只音箱前方等腰三角形顶点位置，才能准确还原声场的模样。

德国HANOWA汉诺瓦Gemini双子座音箱，同样的后面有发声装置，目的也是为了更好的声场

理想的声场又是什么样子?

德国HANOW

声场的位置应该包括舞台与乐队的前、后、高、低。搭配不当的某些器材会使整个声场听起来象飘浮在半空中；有些听起来却像是坐在音乐厅的二楼观看舞台一样。我们以音乐厅的管弦乐队来举例，理想的声场应该能听到低音提琴、大提琴的声音从比较低一点的地方发出来，小提琴的位置则略高一些；录音时乐团应该是前低后高，像铜管乐器就有可能在较高的位置。简单的说，声场高度应该略低于坐着时两眼平视的高度，小提琴在视线以上；大提琴、低音提琴在视线以下；

铜管至少要与小提琴等高或更高。音乐厅现场，舞台的宽度要大于深度，音响回放时声场宽度的确是可以超出音箱二侧，宽底侧墙，除非是流行音乐的特殊安排或反相了，否则不太会出现“破墙而出”的情况。当然我们都追求宽阔的声场，不能让声音只集中在音箱中间，听起来会非常狭窄紧迫，最好是闭上眼时舞台分布在房间二侧墙之间。

一般发烧友都有能力消费的HANOWA汉诺瓦MOON II声场扩展器，本质上它是可延伸至60kHz的超高音，透过前后发声，分开可调的方式能立竿见影改善声场深度

至于声场的深度(前后位置)可以从音箱的前面板算起，往后延伸扩展，通常是指舞台前缘的小提琴与后排打击乐器之间的距离。声场的深度越好，越能“看”到乐队的排列层次、歌唱者与乐队的前后分布，以及舞台的规模感。我们在评论音响时讨论的声场，多半是指深度，要达到理想声场深度，与器材搭配、聆听环境和唱片录音都有关系。有些音响系统或环境中低频过多，大鼓与定音鼓等低音乐器的位置会靠前一些，听起来声场的深度当然不好。反过来说，有些系统因为中低频凹陷，声场位置会向后缩，结果被误以为声场深度很好，那也不对。声场深度没有绝对标准，有些唱片录音时房间就是四四方方，即使把乐队排列的纵深拉长，还原时也不应该出现深邃远距离的效果。

日本横滨Minato-Mirai-Hall

以上讨论，建立的基础是没有经过太多复杂混音的古典音乐，现在的数字录音有很多软件可以使用，凭录音师喜好改变乐器的定位，所以在电影配乐、流行音乐、电子音乐中讨论声场会有争议。实际上，音响系统中理想的声场难得，很大因素是录音关系，首先要承认我们听的音乐已经不够真实，整个管弦乐团出来效果受限于现场麦克风的数量与摆位，再来是录音师如何混音，录音师审美观与功力都会决定最后声场表现，所以我们调较声场的目标是让它正常不奇怪，播放不同音乐可以反映出不同的声场效果。使用古典乐去研究声场比较容易理解也比较简单，所以资深发烧友多少都会听一些古典乐，它们的录音比较不会加油添醋，使用过多效果器。

改变音箱摆位通常是打造理想声场的第一步，一个紧贴后墙摆放的音箱，所谓声场深度多半只能依靠想象了。通过合适的音箱摆位和室内墙反射成不同的时间廷迟，在两个音箱中间建构起有3D感的舞台，听上去好像是活生生的表演。声像的左右分离(包含时间差、音压差、哈斯效应等因素 )、声像的远近距离(音压近强远弱、混响大小或直接音反射音比重、高音易被吸收阻挡而低音可传递得更远等因素)、声像的高度落差(包含空间混响、延迟等因素)，人耳分辨后再交给大脑处理，我们就彷佛看到舞台上演奏者在不同的位置唱歌和演奏，除了前后左右，连上下高低都能够反映出来，这种活生的舞台感觉就是Sound Stage声场。

但如果空间条件太差，音箱挪来挪去就是找不到“扇形声场”怎么办?其实打从有音响这件事以来，发稍有就被深深困在声学陷阱中，明知道问题严重性但无力解决，多数人于是在被扭曲的声音中浑浑噩噩度过音响生涯。前面所说的“扇形声场”是指在音箱后面延伸出一个逐渐往二侧展开的舞台，发烧友认为这种声场均匀开阔，乐器的距离及动感会让眼前豁然开朗。有趣的是在鞋盒音乐厅、扇形音乐厅、竞技场/山谷梯田厅、马蹄形四大类音乐厅中，扇形音乐厅的声学特质最乏善可陈，就像发烧友面对声学苦恼无计可施一样。插几句话来聊聊这些音乐厅。

●鞋盒音乐厅（Shoebox）

盛行于19世纪，音乐厅中舞台演奏号与来自墙体和天顶的反射能有效扩散，中频混响时间平均维持在两秒左右；每个聆听方向声响丰富饱满，聆听者往往会沉浸在声音中；音乐清晰度高；音乐动态极大，乐团每个细节都能得到充分展现；不同区域的聆听效果相对均衡；乐团不同声部的平衡优异，音乐家演奏融合度极高。著名的维也纳金色大厅、阿姆斯特丹皇家音乐厅、波士顿交响乐厅都是鞋盒长方形设计。

●扇形音乐厅（Fan）

出现在一次世界大战之后，科技发展令设计者有更多改变传统音乐厅建筑风格的可能，后来还发展出圆形、椭圆形、扇形、多边形和不规则形等多种形状。扇形音乐厅两侧的反射墙呈逐渐打开的样式，象是个号角开口，这种设计往往只有最前排和最后排的听众才能充分感受音乐的力量。同时因为缺乏侧向反射，包围感比较薄弱，残响时间短，清晰度低，舞台上表演者听不到反射声音返回。浙江的宁波音乐厅、河北省艺术中心音乐厅就是这种设计。

●竞技场/山谷梯田厅

（Arena/Vineyard）在20世纪60年代出现，柏林爱乐厅首开先河，广州星海音乐厅也是这种设计。基本特征是舞台位于音乐厅相对中央的位置，听众区域从低至高层层堆叠，鞋盒音乐厅的反射效果基本散失。在山谷梯田厅中制造侧向反射非常困难，因为舞台被听众围绕且反射墙体离乐器较远，补偿办法通常是将不同听众区域以块状分割，前端设置反射面。这种设计也有鞋盒音乐厅所不具备的特质，比如能容纳更多的听众；残响水平能达到交响乐音量所需的最高标准；靠近舞台的听众区域声响清晰平衡，和鞋盒音乐厅几无二致；而位于舞台后部的聆听区域，因为乐器的平衡完全倒置，听感上截然不同。

●马蹄形（Horse Shoe）

歌剧院设计从蒙特威尔第时代至今几乎没有改变过，最初基于试验性和充满谬误的声学设计，却鬼使神差地变成表演歌剧最有效的建筑。其混响时间维持在1.5秒左右，完全符合歌剧演出两个重要要求：音乐延续和语言可听；剧场的舞台与观众区两个声学空间同时存在，观众区有良好的可视性，下陷乐池与舞台歌手的声学平衡优异(乐池声量通常要低3-5dB)，确保演出清晰度良好。

以古典音乐来说，聆听皇帝位应该相当于舞台前缘，指挥后面的位置，那里通常是悬挂主麦克风的地方，很少出现坐在观众席中的皇帝位

既然音乐厅本身都有诸多不同，我们当然无法以量化标准告诉大家音响回放时的声场要多大，如果连基本要求都无法调整出来，这时就得出动空间的魔术师——拯救声学空间的声场校正器材(Digital Room Correction)。专业的录音室或音响室会在兴建初期就做好详尽规划和设计，当然这是最理想的情况，事实上连大部分录音师都只是奢望，在空间受限，音箱只能贴着墙壁放情况下，他们只能借助DRC来克服问题。

DRC是一种数字房间校正系统，透过麦克风测量音箱播放时在房间不同位置的脉冲响应(Impulse Response)，来判别空间对讯号频率造成的干扰，最后透过软件运算的数字滤波器去校正空间和音箱的线性失真。透过DRC，一些因为声学空间缺陷导致的声音频率凹陷或突起，能够修正到接近平坦，在有限的条件下，尽可能的还原更精确的声音。

要完整重现巨大音乐厅的厅堂感，往往只有多声道音响可以办到，立体声系统不管如何调整，总是缺少空间的反射音

DRC原理很简单。音箱放在房间中，发出的声波透过空气传播到耳中，也传抵墙面、天花板、地板、家具等物体，经过各式各样不同材质的物体反射、折射、散射、漫射、绕射后，变成复杂混乱间接音，稍后它们也会被耳朵听到。利用仪器测量记录下这些间接音抵达的时间、能量，我们便可在音乐中预先加上反相（倒过来）的声音，以抵消间接音，还原声音原貌。

例如某一空间中，音箱发出一短促音，由地板反射而来的间接音比直接音晚了0.0018秒，经过DRC计算，在短促音之后0.0018秒加入反相且音量相同之声音，二者相位相反，音量相同，人耳听来地板造成的杂音就被抵消了。把直接音与之后间接音的相对时间顺序、振幅（音量）组合称之为该套器材+房间这整个系统的猝发音响应（impulse response），等于是整个音响系统的声纹特性，一如每个人语音声纹完全不同般独特。完美的猝发音响应，是干净的一短促音后快速收敛至无声，DRC计算目的是取得趋近理想的猝发音响应，让空间的影响大幅降低。

DRC不只针对驻波，而是全面性针对空间的间接音，严格来说，它无法完全消除间接音，只是减少其副作用。尤其是高频部分，高频的波长太短，很难精准处理，幸好音乐与人耳的听觉特性都是越高频比重越低，因此DRC仍然能产生很好的效果。

这张在日本横须贺芸术剧场拍摄的图片，可以说明发烧友调整声场与定位的最高目标，是让罗列的合唱团达到“数人头”效果

传统的空间声学处理，地板很不容易做，地板反射的中频间接音几乎无法用吸音、扩散方式处理，DRC就能解决这部份。天花板往往受限于高度能做的相当有限，DRC也有发挥余地。此外，绝大多数的听音房都很难处理好低频，低频陷阱占用相当大的面积与体积，且效率不高，单是靠改变音箱摆位，总是顾此失彼，DRC在低频段大有可为。

我自己使用音乐大师Audimaxim RAP-1空间声学处理一段时间，经验是DRC然对人耳最敏感的中低频段帮助很大，一般而言，猝发音响应中低频段都有5dB以上的改善，甚至高达15dB。原本问题越多的音响系统，DRC的改善量就越大，例如大音箱、小空间、贴墙摆等客厅党的通病。用上DRC后，传统的空间声学处理可以相辅相成，尤其是高频段用吸音或扩散都有明显帮助。

既然有些音响室的条件是我们无法控制的，建议回归到科学手段，声场校正器(Digital Room Correction)或许能帮上你的忙

传统的DRC使用DSP处理，算力受限，难道对声音不会有负面影响？其实进入数字时代，DRC的优点远大于缺点，更早的模拟时代，就有厂家推出33段均衡器希望能降低空间扭曲，不过模拟均衡器问题太多，始终不被Hi-End发烧友接受。进入数字时代后，参数型(Parametric EQ，可自由调整频段、增益与Q值)DSP均衡器开始展现能力，越来越多的有源DSP音箱，、数字前级、译码器、功放内置参数型均衡功能，帮助用家使声音更好听。

DRC数字空间校正比起参数型EQ进步幅度更大，一般的EQ针对振幅频率响应，并不能修正猝发音响应及相位频率响应，甚且还会导致相位响应更差，DRC完全不破坏相位，基于猝发音响应的运作原理使其能改善动态，而非压抑动态。法国Trinnov Audio认为DRC可以解决许多问题，丹麦DALI老板Peter Lyngdorf早就了解DRC的好处，TacT时期就推出相关产品，后来的Lyndorf Audio继续沿用DRC系统，McIntosh麦景图干脆向他买技术。

丹麦Dirac Live软件内建在NAD以及其他产品中；Linn的Space Optimisation则是另外一套技术；瑞士Weiss DAC 502更提供Creative EQ与Room EQ双管齐下的解决方案。甚至ROON都内建了参数型EQ，还有很多就不详述了。这么多工程师将DRC内建在器材中，因为他们深知唯有如此才能有效解决聆听空间所带来的扭曲，而在DSP技术成熟的今天，一方面经度大为提高，二方面成本已经大为降低。

这张东京歌剧城拍摄的照片提醒我们，声场不紧只有深度与宽度，还有大家经常忽略的高度

要说DRC完全没有负面影响，当然不可能，不过在仔细的控制下，优点会远多于缺点，甚至听不出缺点来。表面上，DRC是在讯号上加料，但其实加那些料，是为了除去空间响应这个料；你以为是加法，其实它做的是减法，目的就是让声音更接近原始样貌。大部分DRC都是把模拟讯号A/D变成数字讯号，全数字领域进行计算处理，完成后再D/A成模拟讯号。

以许多发烧友爱用的金嗓子Accuphase来说，从1997年的第一代DG-28，到最新的第五代DG-68，解码芯片使用阵列的ES9028 Pro，A/D转码芯片AKM的AK5578EN(32 Bit)，DSP则是Analog Devices的ADSP-21489(40 Bit浮点运算器)，Voicing与Equalizer调整都以1/6八度、67频段进行IIR滤波修正，这么精密的架构恐怕很多纯音响的译码器都未必能及，还怕它声音不好?更明白地说，很多空间那往往高达10dB以上的驻波峰值，相较于DRC微乎其微的音色变化，该取舍哪一边呢？

市面上可以找到的DRC产品不少，一部分是专业录音室使用，针对Hi-End发烧友的大概以金嗓子Accouphe最有名

DRC的确会影响音色，因为音色是由各个频段不同的高低比重构成，DRC校正频率响应后各频段的比重改变成为近乎理想值，所以会改变音色，但音响系统原有的特质如柔美、飘逸、阳刚、大气、精准、快速这等依旧仍在。当然DRC绝非万能可以起死回生，比如它无法让高低频更往两端延伸。无法让器材脱胎换骨连升二级。通常DRC修正振幅频率响应部分不会太多，15dB以上的严重窄频段凹陷会谨慎处理，一般高频段都能修正到20kHz接近平直，而低频段就看音箱+空间的特性了。

由于DRC是侦测特定位置的脉冲响应来修正讯号，意味着在皇帝位才有最佳效果，其他位置可能觉得帮助不大。另外，如果空间真是一无是处，DRC过多的修正会使较低音量的细节、动态和音色受影响，那大概只能换房间了。

另有有些透过计算机操作的软件如IK Multimedia ARC System 2.5、Sonarworks Reference 4、Waves TRACT System Calibration、Dirac Live Room Correction Suite等，适合动手能力较强的发烧友尝试，不过另购一只好的仪器级电容麦克风价格可不便宜

正常情况使用DRC校正后，听起来全频段音域平衡，消除低频过量与高频不足，因此音乐显得较原先清亮自然得多。此外全频段细节大增，由于减少了间接音效应，音乐中的细节便自然浮现中频人声结实，低频变得快速沉稳干净。再有一点，DRC让声场、形体、定位、空间感大幅改善，声场显得又高又深，结像历历在目，声场完全在音箱后面扩展开，不会显得平面，也不会冲出来。猝发音响应大幅改善后，动态没有压抑能尽量释放出来，音乐中微弱的起伏变化凸显，音乐感情变得丰富多彩。

我家里使用的音乐大师Audimaxim RAP-1空间声学处理，这是全世界第一部不用DSP架构，改以高速FPGA进行超过8192 Tap的FIR滤波计算(相当于512只DSP的算力)，整体延迟时间低于0.25ms，可以对声音变化做实时几无失真的校正

DRC修正的是整个音响系统，包含器材与空间，象是修正猝发音响应（impulse response）、修正振幅频率响应（magnitude frequency response)、修正相位频率响应 (phase frequency response)。比较修正前(左)与修正后(右)的测试图，变化还是很明显的，对声场表现能起到立即有效的作用

所以究竟声场在哪里?在巧妙的摆位，在适当的空间声学处理，也在善于利用科学手段之后，我们就能从自己的音响系统，用耳朵听到，用眼睛看到一个具体而微的音乐演出了。

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声场效果的CD，

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