现代美声演唱中室内声学系统建设探究

史广义

（榆林学院,榆林,719000）

现代美声演唱中室内声学系统建设探究

史广义

（榆林学院,榆林,719000）

本文根据美声演唱的具体需要，在分析了室内混响时间测量方式的基础上，以VRAS（可变室内声学系统）为例探究了室内声学系统建设的可行性及重要意义。

美声；室内声学系统；VRAS；混响时间

0 引言

室内声学主要研究的就是建筑空间声音的传输，即声源发出之后受到室内建筑物及房间界面的吸收和反射，使得接收者接收到的是声源的直达音和反射音两种。如果接收者希望清晰的听到声源发出的直达音，那么这就要考虑室内音质因素了，而VRAS恰好的解决了这一问题，通过对室内混响时间的测量找出最佳的混响时间调节了室内音质。

1 混响时间的测量

VRAS(可变室内声学系统)目前已经发展成为比较完善的系统设备 ,它能够很好地控制室内混响时间以达到最佳，从而改善美声室内的音质。本文首先以石家庄某剧场为例，研究了混响时间的测量，以期找出最佳的混响时间，以此证明VRAS对改善室内音质的可行性。

大剧场室内混响时间测量分为3个阶段，即施工过程中、测试演出期间以及竣工测量，整个剧场中共有1932个座椅，其中坐池中部总共392个座椅。测量过程中，在舞台上总共安装了3个扬声器发射点，以便传输发射信号，在池座中布置6个接受点，安装好球形测试传声器，将其置于据地面1.2米的高度，以便更好的接受和记录信号（测量过程中使用的仪器和软件详见表1）。为了保障扬声器向各方向的辐射式均匀的，本研究中选用的是用无指向性测量扬声器，可以通过它在剧场内准确传输发射信号，并由球形测试传声器来进行接受和记录。根据发射信号和记录的接受信号，通过计算机网络技术将剧场内脉冲响应h（t）计算出来，再根据室内脉冲响应求得声学参数。通过以上方法是，我们测量出了该剧院施工过程中、测试演出期间以及竣工测量三个阶段的混响时间值（如表2~4）。

表1 测量仪器及软件

表2 施工过程中的混响时间值

表3 测试演出期间混响时间

表5 去相关距离与相关频率

表4 竣工测量的混响时间

2 室内声学系统建设

VRAS在吸取了多家室内声学系统建设经验和技术的基础上，针对当前MCR、ACS等其他声学系统不足，并依据美声室内声学需要研制而成。VRAS依据电声耦合理念，创造了“耦合房间”，其核心技术是将“真实的耦合空间”通过一种专门技术制作具有单一性质的“数字式电子混响器”来取代。它与其他室内声学控制系统相比，其优势在于能够更加自然的控制整体及局部室内声学特征。

VRAS数字声频信号处理器主要包含了输入交叉耦合矩阵、输出交叉耦合矩阵、反馈交叉耦合矩阵、多通道混响器。

VRAS中运用了独立的宽带传声器和扬声器声道，将传声器无方向的安装在剧场内的目的是获得剧场内的混响声，扬声器采用半球面的辐射器。传声器将获得的信号传输给输入交叉耦合矩阵，矩阵输出一路直接连接到输出耦合矩阵，另一路接入混响器网络，网络的输出经过环路增益调节反馈到输入，产生输入信号的再生混响，然后把他们送回室内的扬声器。

在剧场内布置VRAS传声器、扬声器时，要遵循的重要原则就是每个声道的工作都要保持独立，即声学中所说的不相关。实际上，实现这种不相关要具备一个基本条件，那就是多个传声器之间、多个扬声器之间及这二者之间都要保持适当的距离，即满足以下两点：第一，扬声器与传声器之间的距离不小于剧场内混响半径；第二，由于各传声器之间及各扬声器之间的距离是受下限工作频率波长影响的，因此要充分考虑到波长的因素。通常情况下，若2个传声器之间不相关距离理论上是/4（为波长），实际运用中应按照/2为最佳距离。举例来说，若在一个14000m3的剧场内，混响时间设为1s，混响半径6m，则得到去相关距离1~4m的相关频率（如表5）。

由表5可以看出，对于超过83Hz的独立工作的不相关声道，在布置剧场内传声器与扬声器时应做到，声道扬声器至传声器之间的距离一定不小于6m，各传声器间、各扬声器间的距离均一定不小于3m。

另外，换能器与观众的距离也不可以小于混响半径。若实际情况比较特殊， 无法实现这一条件，那么扬声器也不能直接直接“指向”听众。

关于声道数（环路增益和混响时间的变化量），声道数越少性能价格比就越高，根据Franssen的理论，其中将环路增益定为-17dB，为了保障控制室内声变的系统的稳定性，MCR系统将其定为-19dB，本文测定的VRAS声道数—环路增益和混响时间的变化量表6。

表6 环路增益和混响时间变化量

从表6中我们看出，若剧场内开始混响时间设为1s，VRAS系统使用32个声道，那么环路增益为-19.7dB，混响时间增加到3.23s。通过比较发现，VRAS系统声道数更少，更符合美声室内声学特征控制的实际需要，也更具经济价值。

3 结论

实践证明，通过可变室内声学系统在剧场中的使用，很明显的提高了剧场的对音质，获得了更佳的演出效果。

[1] 梁民; 叶剑民.声学反馈控制技术的研究与展望[J].数字技术与应用.2012(06)

[2] 王福津.剧院扩声系统设计多样化的思考[J].演艺设备与科技.2007(03)

史广义,男,1983年12月出生,内蒙古人，讲师，研究方向：声乐演唱和教学

Modern bel canto singing room acoustics system construction inquiry

Shi Guangyi
(Yulin College,Yulin,719000)

This paper according to the specific needs of bel canto singing,based on the analysis of indoor reverberation time measurement on to VRAS as an example to explore the feasibility of building and room acoustics systems is important.

bel canto;room acoustics systems;VRAS;reverberation time