音乐会环绕声拾音制式的主观听感对比实验＊

周芳卉 范翎（.山东农业大学；.南京艺术学院）

2018 年11 月，由中国电影电视技术学会主办，南京艺术学院承办的“2018全国高校声音艺术教学交流暨第四届声音学院奖”活动于南京成功举办。作为本次活动最重要的环节，学会邀请中国传媒大学李大康教授主持“交响乐环绕声现场录音工作坊”以及“交响乐环绕声混音工作坊”。工作坊以南京艺术学院音乐厅为场地，通过多种不同的环绕声拾音制式为南京艺术学院交响乐团录制《命运之力》序曲，对交响乐环绕声录制的准备工作、前期录音及后期混音的全过程进行现场操作演示，逐一分析了各个环节的必要性和灵活应变措施，并就一些常见的问题进行了细致的现场解答。活动结束以后，在素材整理及实验设计完成以后，试图通过主观听感评价实验来探究不同5.1 环绕声制式在交响音乐会录音中的不同表现特性。

一、实验素材的录制

（一）录音场地声学环境

此次“工作坊”的录音场地为南京艺术学院音乐厅，根据《南京艺术学院音乐厅音质测试报告》，南京艺术学院音乐厅建筑面积为5085.7 m，包括808座的观演厅和能容纳120 名乐手以及200 名合唱队的演出舞台，音乐厅舞台进深16m，台口至观众区后墙24m，观众区两侧墙间的最大距离为21m。该音乐厅的设计符合JGJ57-2000《剧场建筑设计规范》的要求，各项参数如表1：

表1 南艺音乐厅声学设计参数

（二）录音作品与乐队编制

本次演奏团队为南京艺术学院学生交响乐团，演奏曲目是意大利著名作曲家威尔第的代表作之一《命运之力》序曲。这首序曲来自四幕歌剧《命运之力》，由皮亚韦编剧，威尔第谱曲，整首序曲色彩变化丰富，旋律优美且充满戏剧性。交响乐队为双管编制，采用美式排位。

（三）传声器设置

在此次交响乐环绕声录音中，前方主传声器采用了Decca Tree、ORTF 和MS 三种不同的拾音制式，并增设了侧展传声器。后方环绕声传声器则采用了Hamasaki Square、DPA5100 和PZM仿界面传声器三种拾音制式。除此以外，也为弦乐、木管、贝斯、竖琴以及打击乐设置了部分辅助点传声器。

主传声器Decca Tree 共使用到三支全指向电容传声器。L、R 传声器型号为DPA4003，间距距离2m；C 传声器型号为DPA4006，向声源方向伸出1.5m。主传声器高度距声源最近距离约4.0m，位于声源中间位置。

MS与ORTF制式设置在Decca Tree 后方的一定距离，其中MS 制式所使用的传声器为纽曼SM69，ORTF 制式使用的传声器为Schoeps MSTC 64。

环境声传声器Hamasaki 阵列选用两支Schoeps MK8 与两支Sennheiser MKH8040，四支传声器相互间隔2m，架高5m，距前方主传声器10m。DPA 5100 是一款独立式环绕声麦克风，内置五个微型压力传感器，置于观众席中间位置，架高5m，距前方主传声器10m。PZM使用了两支Neumann KM183 与两支Earthworks QTC50 作为仿界面式传声器，分别贴在音乐厅侧墙上。

本次实验未使用到侧展传声器和辅助点传声器的音轨，因此不做详细说明。

二、主观听感评价实验

（一）实验对象

本次实验的对象是主传声器Decca Tree、ORTF和MS，环境传声器DPA5100，Hamasaki 和PZM，这六种制式分别两两组合，形成九组，九组随机排列，测试素材为“工作坊”录制的《命运之力》序曲节选片段，使用Logic Pro X 音频工作站进行播放。用于实验的所有音轨除了做声像和响度处理外，不加入任何效果器处理，并且每组回放的素材响度都是相同的。

图1 《命运之力》序曲拾音位置图

综合前人的研究并结合实际条件，以下5 种描述环绕声特性的评价参量：

①定位感：乐队中各乐器的定位准确与清晰度。②声场宽度：感知乐队的横向宽度。③纵深感：乐队中各乐器在纵深上的感知距离。④包围感：感觉声音的包围程度。⑤临场感：感觉与在音乐厅现场听感的相似程度。

5 个参量分别按照5 分制进行评分，分别为无法忍受、勉强能听、尚可接受、比较满意和十分满意。

（二）实验场地与被试者

实验场地位于南京十字录口商业录音棚监听室。监听室面积为20 平方米，混响时间在0.1s 以内，背景噪声低于NR10 噪声等级曲线，声学环境基本符合TU-R BS.1116 文件的规范要求。实验场地配有标准5.1 环绕声系统，5 个扬声器型号为Yamaha NS-10，LFE扬声器为Presonus T10，按照ITU-R BS.775-1 国际标准摆放。

被试者由专业组和非专业组构成，专业组包括：录音工作者、音乐制作人、乐队指挥、乐队演奏人员、音响行业工作者及录音专业的师生，专业组须有丰富的高保真和临场听音经验，对音乐有一定的理解能力，不具备以上条件者，都归为非专业组。

根据实际情况，本次主观听感评价实验共邀请了36 位被试者，包括专业组与非专业组，具体构成如下：

专业组共24 人。

性别：男性16 人，女性8 人。

年龄：20 岁以下1 人，20～30 岁16 人，30～40 岁5 人，40 岁以上2 人。

非专业组共12 人。

性别：男性5 人，女性7 人。

表2 专业组和非专业组各参量评分均值表

图2 不同主传声器和环境传声器的组合的总体参量值

表3 录制方式的优劣排序

年龄：20 岁以下3 人，20～30 岁4 人，30～40 岁4 人，40 岁以上1 人。

（三）实验具体流程

第一步：被试者进行听力检查。第二步：发问卷调查表，被试者进行阅读，对被试者有疑惑的地方进行口头讲解，说明本测试没有正确答案，需按照真实的主观感受进行判断，不应受其他被试者的影响。第三步：试听示例，让被试者熟悉评价参数，确定被试者可以进行打分后，正式开始测试。第四步：播放测试素材，共9 组素材，3 组为一个单元，每单元之间休息30 秒。第五步：询问被试者是否有想要重放的组别，并进行重放。第六步：向每个被试者确认其各项评分，并回收问卷调查表。

三、实验结果

（一）专业组/非专业组被试者在对参量的评分中的差异性

我们使用假设检验法中的独立样本双总体均值检验来分析。首先，定义原假设和备择假设如下：H0：专业组和非专业组不存在评分差异。H1：专业组和非专业组存在评分差异。专业组和非专业组各参量评分均值如表2。

通过假设检验可知，参量“临场感”“包围感”“声场宽度”“定位感”的P 值分别为0.6726、0.05686、0.5191、0.6443，均大于0.025，因此无法拒绝原假设，说明专业组和非专业组在临场感、包围感、声像宽度、定位感这四个参量上的评分差异并不明显。参量“纵深感”的P 值为1.03393410^{-4}，小于0.025，因此拒绝原假设，说明专业组和非专业组在声像深度上的评分存在明显差异。

经过分析，非专业组受访者对“临场感”“包围感”“声场宽度”“定位感”这四个参量上评价能力和专业组的评价能力差异较小，但是在“纵深感”参量上，专业组的评价能力要高于非专业组。由于专业组的样本数量大于20，在后续针对“纵深感”参量的分析，我们仅使用专业组的评分数据作为分析依据。

（二）不同主传声器拾音制式的表现

总体而言，MS 主传声器在“定位感”参量上表现较好，Decca Tree 和ORTF主传声器的定位感性能基本持平，但Decca Tree 在差评量上大于ORTF。因此，“定位感”参量上的优劣排序为：MS＞Decca Tree＞ORTF。主传声器“声场宽度”和“纵深感”参量上的打分较为接近，Decca Tree 在两个参量上的评价分布都呈现出正态分布，中位数都为1，但“声场宽度”的稳定性高于“纵深感”。MS 与ORTF 可简单得从中位数分布上得出答案，MS 在“声场宽度”“纵深感”的评价中位数分别位于-1，0，ORTF 的评价中位数则分别位于0，0.5，因此，给出三款主传声器在“声场宽度”和“纵深感”参量上的优劣排序为：Decca Tree＞ORTF＞MS。

（三）不同环境声拾音制式的表现

在包围感参量上，PZM 环境传声器表现最好，从其中位数点可以看出，有一半以上的被试者都给予PZM 最高评价；Hamasaki 传声器表现最稳定，围绕分值1 呈现正态分布，基本没有负面评价；DPA5100 环境传声器表现相距甚远。因此，三款环境声传声器在“包围感”参量上的优劣排序为：PZM＞Hamasaki＞DPA5100。

（四）不同传声器组合在“临场感”参量上的表现

根据图2 中的9 组录制方式的评分对比，我们可以得出9 组录制方式的优劣排序如表3。结合上述结论可以看出，主传声器的优劣对音质的影响起主要作用，环境传声器的优劣对音质的影响相对次要，如排名较优的PZM 或Hamasaki 环境声传声器搭配MS 主传声器并没有取得较好的评分，排名较差的DPA5100 环境传声器搭配Decca Tree 或ORTF 主传声器仍然能取得较好的评分。通过综合排序可以看出，Decca tree 与PZM 或者Hamasaki 的组合最具临场感，而MS 与DPA5100 的组合的临场感表现差强人意。

四、实验结果分析

通过主观听感评价实验结果我们结合客观理论进行分析：（1）在本文所述5.1 环绕声拾音制式的主传声器阵列中，“定位感”参量的优劣顺序为MS＞ORTF＞Decca Tree。采用强度差原理的MS制式具有较精确的声像定位，而采用时间差与强度差原理的ORTF 与Decca Tree 制式与之相比声像定位较为模糊，但整体的融合度与氛围感更胜一筹。“声场宽度”参量方面，三种制式的优劣排序为：Decca Tree＞ORTF＞MS。Decca Tree 制式的传声器间距最大，并且三支传声器都为全指向性，因此拾音范围更广，可获得充分的横向反射声，使前方的回放声场更加宽广。ORTF 制式的两支心型指向传声器相隔一定距离，其回放声场的宽度优于MS，但远不如大间距的Decca Tree 制式。MS 制式受固有的声像定位原理影响，在拾取的声音信号中，反射声以强度差的形式存在，与时间差式相比，给人的主观听感印象较为狭窄。“纵深感”参量方面，Decca Tree 明显优于MS 与ORTF。由于中置传声器前置，相对于左右传声器来说距离远端声源更近，能够拾取到更多乐队后部的声音细节信息，因而实现了较好的纵深感。（2）在环境声传声器阵列中，“包围感”参量的优劣顺序为PZM＞Hamasaki＞DPA5100，四 支PZM 制式传声器贴在音乐厅两侧的侧墙，能够高效地拾取作用在侧墙周围的反射声，因此提供了更好地空间印象；同时，其大间距的设计降低了各传声器信号之间的相关性，可营造出较丰富的包围感。Hamasaki 制式传声器调整到合适的距离时，也可获得良好的包围感，它的传声器指向性可以有效的避免直达声的拾取。而DPA5100 作为内置膜片一体式传声器，其距离侧墙与后墙的距离较远，无法充分拾取反射声，因而塑造的声场空间尺寸最小，包围感最为薄弱。（3）“临场感”参量所考量的是主传声器与环境声传声器组合的综合表现能力，大部分被试者更倾向于选择塑造的声场较为广阔、音质更为自然的组合，对声像定位并没有过多的苛求，在主传声器与环境声传声器的所有组合中，“临场感”参量表现较理想的组合为Decca tree+PZM与Decca tree+Hamasaki，其中Decca tree+PZM 所塑造的整体声场空间最为广阔，Decca tree+Hamasaki 塑造的前后声场融合度则更好一些。

MS+DPA5100 在“临场感”参量的表现力最差，它们整体所塑造的声场空间最为狭窄，音质不够温暖松弛，且缺少音乐厅的氛围感及厅堂感。在MS+PZM与MS+Hamasaki 这两个组合中，前方声场较窄，后方声场宽阔，因此前后方声场产生了明显的分离感，融合度较差。ORTF+PZM 与ORTF+Hamasaki 这 两种组合在条件有限的情况下也可作为备选方案，它们在定位感上更优于Decca tree+PZM 与Decca tree+Hamasaki，但在前方声场塑造上不够宽阔且无法获得更丰富的低频。

五、总结

从此次主观评价的结果来看，传声器指向特性、传声器制式以及各类制式的不同组合都会直接影响到听者的主观听感。心型指向主传声器比全指向主传声器的声像定位和清晰度更好，全指向主传声器比心形指向主传声器的音质更加柔和、松弛，低频更佳丰富；时间差式主传声器塑造的声场空间更加宽广，但声像定位感较差，强度差式的主传声器塑造的声场空间较为狭窄，但声像定位感更好。通过主观听感实验结果可以看出，主传声器的优劣对环绕声音质的影响起主要作用，环境传声器的优劣对音质的影响相对次要。在环绕声录音实践中，传声器的设置要根据录音场地的大小、声学环境、审美需求等因素进行合理的搭配使用，同时也应根据声学环境、录音器材、审美需求等各方面因素进行合理的取舍。