声学平话

(一) 开 篇 语

   (圣经)里有个故事,说某地的人们修了个通天塔,眼瞧着就要完工了,上帝担心俗人上天、人神混淆,就一夜之间让人们操起了南腔北调。第二天起来,人们各自讲着互不明白的语言,再也无法沟通,修塔的计划也就因为言语的不通而夭折了。正如那年全国人民都跟秋菊学会了"要个说法","去年又学会了把所有的问题都来自己扛"全国通行的词汇成了日常交流中,心照不宣的默契。前年(马桥词典)很是闹腾了一阵子,不过也让人们认识了马桥这地方的特有词汇。最近,看了篇"发烧友"写的文章,文中提出了他对欣赏音响时的种种看法,可是我却发现我的"音响词典"与他的"音响词典"中的某些词条有点差别,比如他给"音色"一词的解释是:声音的颜色,如红色、兰色等等。看来大家要想沟通,真要统一一下共同语言。我与我身边的一些发烧的朋友也存在着不少观念上的差异,我不想说服谁,只想通过(声学平话)用最实的语言陈述我的音响观点而已,另外,也希望文中提及的若干年来自己在录音行当中的小小体会,能给我的同行们一点帮助。
响度
    声音就是振动,振动可以用频率和振幅描述出来。频率与振幅分别对应于人耳对声音的主观感受中的音调与响度。然而人们通常听到的声音都不是单一频率的声音,这种包含了多种频谐成分的不同便决定了人耳对声音的第三个主观感受──音色。
但是如果严格地说,上面的提法也不完全对,正确的说法是:响度主要与声音的振动幅度有关;音调主要与声音的振动频谐有关。
声音的振动幅度确切地说是对应于声音的"声压级"这个 物理概念的,也就是说是可以通过设备测量表现出来的声音的压力的大小,但是如果两个声音的声压级一样,人耳对不同频率而声压级一样的声音,听觉感受它们的大小也是不同的,所以这就引出了一个"响度"的概念。也就是说人耳对于某些频率集中在1000HZ到4000HZ这个区域,而最敏感的是3000HZ左右的声音。说起来也很有趣,婴儿的哭声大部分就是集中在这一频段附近,大概这也是人类进化的产物,婴儿不需花费太大的力气,就能让父母觉得哭声最响。
人耳对于高频、低频的敏感程度都会有所下降,一般人们常用20──20000HZ来表示人耳的可感频率范围。事实上,很多人听不到12000HZ以上的频率而且随着年龄的增加,高频感受的上限还要下降很多,也就是很多老人听不到蚊字叫声的缘故。打开电视机的时候,一般都会有一个高频震荡声,大约在12000HZ左右,你可以试试自己能否听到。
    人们经过研究和测量,得到一个等响曲线图,100HZ声音,必须要有近40dB声压级,人耳才能听得到,而1000HZ的声音,大于0dB声压级,人耳就能听到。因此,当改变听音的音量时,声音信号中的各频率的响度也就会改变,使人感到音色的变化,所以即使是再好的放音设备,小音量时,也会感到放音频带变窄、声音变弱;相反,即使是一个普通的音响设备,开足音量,也会让人觉得放音频带展宽、声音丰满。所以根据规定,在进行专业的主观音质评价时,建议听音区的放声级在80──85dB。
正因为音量的改变会造成音色的变化,所以录音师在调音时,要尽量保持监听音量的恒定。在大一些调音台的总控监听模件上。一般都会有个DIM按钮,按下它可以将控制室监听音量衰减几十分贝,就是为了保持控制室监听音量选钮不变的前提下确实又需要暂时关小音量而设计的。

(二)音调与律制

人耳对声音音调的感觉主要与声音的频率有关,但不成正比,具有对数关系。事实上,人耳的听觉是复杂的,人对声音音调的感觉还与声音的声压级有关。
音调的高低,也就是我们常说的音准,由声音振动的基频频率决定的,称为"绝对音高"。大家在听音乐会时可以见到,演出开始前,所有的乐手都要校一下音,为的就是使整个乐队的所有乐器都是使用相同的音高标准。
在音乐戏曲等听觉艺术中,人们并不注重频率,却十分看中频率的比值,即音高间的关系,这在音乐中称为音程关系,,又称之为"相对音高"。我们常听人说某人唱歌老跑调,其实就是他对音程关系掌握得不好。
关于音乐的音高与音程的关系,已成为一门专门的学问,称为"律学"。目前,世界各国存在着好几种律制。但最常用的有三种,即十二平均律、五度相声律、纯律。律制不同,音程关系也有很大不同。
关于音乐律制,从皇帝时代就有了标准。《千字文》里有这么一句"闰馀成岁,律吕调阳",是说律吕始于皇帝,皇帝命其臣伶伦取谷之竹,截以为筒,阴阳各六。六阳管为律,六阴管为吕;六阳管之首为黄钟,六阴管之首为大吕。
人们现在经常用"黄钟大吕"一词去形容音乐、文辞的正大、高妙、庄严,其实这"黄钟"和"大吕"正是我国古代的音乐律制中的音律,这种律制称为三分益损律,即取9寸长内径3分的管子,以其筒音为第一律,称为黄钟;从黄钟开始,缩短它的1/3,称为三分损一,是黄钟的上五度音,为第二律林钟······五度相声律是希腊的比德哥拉斯通过计算求得的,它是以弦长来计算的,其实与中国的三分益损律是一种律制。但五度相声律也有它的不足之处,即不能构成一个完整实用的音阶。
乐音声音是由基音和泛音构成的,称为自然泛音列,人们发现自然泛音列中的1、2、3、5分音(即基音与二次、三次、五次谐波)之间的关系最和谐。事实上,2与3的关系是纯五度,2与5的关系是大三度,1与2的关系是八度。通过这三种音程相加减,可得到其他各律。因为其频率比数简单,声音纯净,所以称之为纯律。但纯律在转调时比较麻烦,不适合乐器的制造与演奏。但最近一些国家又对纯律热心起来,极力主张在无伴奏合唱中使用纯律。据说中世纪一些教堂的唱诗班使用纯律的合唱了的,只可惜我们现在无法听到这种极和谐纯净的合唱了。
十二平均律解决了转调的问题,对乐器的制造与演奏也提供了方便,但它的一些音的和谐性较差,如大六度、三度等等。
弹过吉他的朋友在校弦的第5品,但它与第一弦空弦同音高,现在乐器多是以十二平均律来制造的,那麽这种方法校出的音程是十二平均律的;另外还有一种泛音校弦法,即第一弦7品上的泛音与第二5品上的泛音同音高,这是一种纯律校弦法,可是吉他的品格是按十二平均律制定的,所以当你弹第二弦5品时,会发现比第一弦空弦的音略高一点,这就是两种律制的区别。
在我国一些少数民族及印度等国家的民族音乐里,还有更为复杂的音程音阶,所以很难用十二平均律的键盘乐器去演奏这种音阶的音乐。做MIDI的人也时常为此事发愁,要想用MIDI键盘表现这些民族乐器,真是太困难了,要不没感情没人味儿,要不根本就弹不出那样的民族音阶来。

(三)音色

当小提琴与长笛演奏同一音高时,人们也可以区别开这两种乐器的声音,因为这两种声音的音色不同。乐音是由基音与泛音(谐波)组成的,泛音频率比基音频率高,一般我们常提到的是二次谐波、三次谐波与五次谐波。这种泛音列的不同即形成了各种各样的音色。即使是同一件乐器(如小提琴),如果以不同的力度、不同的弓法、指法、不同的着弓位置,也能产生不同的音色,一个出色的演奏家是不会放过这些细微的表现力的。前些日子,钱舟在广州演出时,有一首曲目中就有一段是在靠琴的位置上演奏的,音色硬亮、坚定。
被誉为吉他独奏曲中的交响乐的莫扎特(魔迪)主题变奏曲中,第二变奏的b段,右手的弹奏位置也是要不断变换的,时而在音孔区弹,音色饱满、柔和,时而在靠琴马的位置上弹,音色明亮、坚硬,就好象不同的乐器在相互追逐呼应,一把吉他也能模仿一个乐队!
在古典主义的音乐中,对音色的使用还只停留在一支旋律从一种乐器转换另一种乐器上的程度,这是中世纪即兴配器的遗风。从八十世纪起,音色才在作曲中起了重要作用。在浪漫主义和印象主义音乐中,乐器音色日益增长的差别表明音色终于获得了独立的意义。
勋伯格是最早讨论音乐特性的音乐理论家之一。在他的(和声学)一书中,他把音乐的特性分成三类:音高、音色和力度。并提出了"音高事实上仅是从一个方面测量的音色······"的说法。他甚至开始想象将来的音乐用"音色"去谱写旋律。.
事实上,勋伯格的确在他的(管弦乐曲五首)(op.16)中的第三首中用音色做过实验,方法是展现连续的和弦,每一个都有音色的各种结合。
如这样一个五部和弦,起先用两支长笛、一支弹簧管、一支大管和独奏中提琴演奏。不久,上面4个声部的乐器就被英国管、第二大管、圆号和小号代替,但仍用中提琴演奏最低音。但是这首完成于1909年的作品直到192年才在伦敦首演,而且遇到大多数评论家的批评。直到1950年左右,勋伯格的音色旋律的见解才被新一代作曲家重新接受。
说到这,可能扯的远了点,大家如果看完了这几期有关声音的响度、音调、音色的介绍后,应该对声音有所认识了,再回到前面的话题上,那为发烧友说音色即声音的颜色,其实声音是没有颜色的,声音的颜色感是个别人的独特感受,不能作为声音的基本特性。一些现代派的作曲家确实在尝试把不同感觉器官的感受协调起来,特别是听觉与视觉的结合,创造出一中包括耳朵、眼睛共同起作用的"整体"艺术作品。俄国现代派运动中的一员,钢琴家斯克里亚宾在他的一部未完成的作品《玄义》中,甚至预计了光、色、味和身体接触来完成这种"礼拜仪式"般的艺术活动。
(四)模糊概念与主观音质评价

关于声音,前面已经讲了那麽久了,其实我们一直没有离开数学或物理的范畴。因为声音的大小、频率的高低毕竟是可以用很确切的数字表示出来的。但是日常生活里,人们的主观思维往往并不是那麽"数字"化,我们常常会使用模糊数学。比如,人们说"今儿的菜咸了",那麽菜里到底放多少克的盐才叫合适,多少克就算咸了呢?所以在这里"咸菜了"就是一种模糊的概念。
自然科学里常常提到定量分析与定性分析,定量分析是一种科学的、客观的、理性的方法,而定性分析更接近于人们的思维方式。评价某套音响设备的好坏,除了厂家给出的可以测得出的动态、频响、信噪比、谐波失真等指标之外,我们还得靠自己的耳朵,也就是说,除了客观技术指标外,还要有主观音质评价。
主观音质评价是有两方面的含义的,一是指对放音设备本身的音质评价,一是指对所放音乐或声响的音质进行评价。明确这一点,是很重要的,因为我发现许多人在评价设备时,实际上是评价录音的质量。
主观音质评价涉及了许多方面主观因素,如参评人员构成、每一个人的兴趣爱好、社会阅历、年龄、民族、健康生理状况、心理状况等等,另外还受到听音环境、听音时间长短、甚至听音顺序(就如同吃了糖再吃橘子,与吃了橘子再吃糖,品尝的味道肯定不同),所以为了能够尽量客观地反映被评价设备的音质,对上述那些带有过多主观人为方面的因素就要加以严格的规定,最后还要经过复杂的数学统计与计算才能得到相对客观、真实的评价。
人们在评价声音时,用了来描述听觉感受的词汇是非常丰富的,而且不同的人感受也不一样,习惯使用的词汇也大不相同,这就给交流与沟通带来了麻烦。
再者,声音不能象颜色、绘画、雕塑那样具体、生动,描述起来也很困难,有时还得借用形容视觉、触觉的词汇来形容听觉。因此,各国的专家都总结了各自的评价术语,这些术语都是成对的反义词。
中国的录音专家及声学专家确定的11个术语为:清晰/模糊、丰满/单薄、明亮/灰暗、圆润/粗糙、柔和/坚硬、融合/发散、平衡/不平衡(指高、中、低音搭配得当),再有就是真实感、临场感、立体感与总体印象。这些术语可以作为评价声音节目质量的主要依据,而评价音响设备的音质时,可参考前8项术语。
声音频率可以划分为三个或五个频段,,即高频段(7KHZ以上)、中频段(500HZ-7HZ)、低频段(500HZ以下),中频段还可以再细分为中低频段(500KHZ──2KHZ)和中高频段低(2KHZ-
7KHZ)。下面简要介绍下各频段对音质的影响。
低频
低频成分适中,声音有气魄、厚实、有力、有温暖感,丰富;但低频成分过多,则声音浑浊、沉重,有隆隆声;低频成分少,声音可能比较干净,但单薄无力。
中频
增加中频可是声音有力,活跃、清晰、透亮。但中频过多,则声音的动态出不来、浑浊;低中频过多,声音会变得瓮声瓮气,象小罐声;2─5KHZ的中频过多,声音发硬、刺耳;4─7KHZ中高频多时,会有咝咝声,如人的齿声。缺少中频,音色圆润、柔和,但松散(500─1KHZ),动态出不来,沉重、浑浊(5KHZ)。
高频
对声音的高频成分进行提升,可使声音明亮、清晰、锐利。高频成分过多,声音刺耳、有咝咝声,轮廓过分清楚、呆板、硬、缺少弹性,有弦乐噪声。高频不足,声音圆润、柔和,但枯燥、沉重、浑浊,有遥远感。
前面已经提过,人耳在听不同音量的声音时,对不同频段的感受能力也有所不同,因此重放时的音量也很重要,音量小时,声音无力、单薄 、动态出不来,无光泽;音量适中时,声音自然、清晰、圆润、柔和、丰满、和谐;音量大时,声音丰满、有力、动态出得来,音量过大时,声音生硬、不柔和。所以在专业录音时,如果总是改变录音监听的音量大小,调出来的声音也会受影响,为了保证录音作品的质量,录音师就要保持监听音量的适当与恒定,以确保对各个频段声音的感受前后保持一致。