声音基础知识365-第12课-人造混响原理
在这样一个房间里,教师的声音经过多次反射,假如有5条声音反射线到达学生耳朵,以上只列举出了 5 条声音反射路线,实际上是几千几万条到无数条。
为了讲解方便,我们就说这 5 条。教师每讲一句话,学生实际上就听到了 6 句:第一句是直接传到了学生的耳朵里,没有经过反射,后面 5 句是经过各种反射线路到达学生耳朵的声音。这 6 句话时间隔得非常近,图中声音到达有时间表,注意时间单位是毫秒(1 毫秒等于 0.001 秒)。
由于这些反射声到达的时间间隔太近了,所以学生就听不出来是 6 句话,而是 1 句带有混响感觉的话。
学生听到的声音是这 6 个声音的叠加。
这只是为了讲解方便,真实情况是几千几万个声音的叠加。
混响效果器就是这样工作,把声音进行很多很多次的重复叠加,就得到了混响效果。
有了这样一个东西,以后计算起来就方便了,无论教师说什么话,只要把教师的声音,进行某种计算,就可以得到 6 个声音叠加的效果。
那么,这个“某种”计算,到底是什么计算呢?在数学中这个叫做“卷积”计算,英文是“convolution”,就是把教师的声音,根据上面那张 6 个脉冲的图,进行叠加计算。
这种计算是不分先后的,你既可以认为是把教师的声音,根据那个脉冲图(声波),进行叠加计算;也可以认为是把那个脉冲声波,根据教师的声音(把教师的声音考虑成由无数个脉冲组成的声波),进行叠加计算。
这个脉冲图,也就是这个含有 6 个脉冲的声波,就是这个房间的从教师讲台到学生座位的混响特征。在声学上,由于这个混响特征是由脉冲得到的,所以就很形象把它称作“脉冲反应”—— impulse response ,简称 IR。混响效果器的工作原理,就是拿源声音,与 impulse response 做卷积计算。上面的那个具有 6 个脉冲的 IR ,在现实中是不可能有的。现实中的 IR 往往具有几百、几千、几万个脉冲。
由于各种类型的房间的 IR 都有一些共同的特点,因此声学上又作了一些规定。首先规定 IR 的第一个脉冲叫做“直达声”,因为这个脉冲是未经过反射的直接从声音源到达人耳的声音;其次规定 IR 的后面几条明显的脉冲叫做“早反射”early reflections,这几个声音都是声音源经过一次或者两三次反射后到达人耳的,由于反射次数少,声音线路不长,所以具有较强的能量和较短的延迟。最后规定 IR 的后面无数条脉冲叫做“迟反射”late reflactions,这些声音都是声音源经过无数次反射后才到达人耳,反射次数多,声音线路长,所以具有较弱的能量和较长的延迟。但是它们数量极多,有如滔滔江水连绵不绝。
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