混响的频率特性对听感的影响

陈一乾+戴璐

【摘 要】 在声场控制中混响的频率特性对音质有影响。利用Odeon仿真得到不同频率特性的房间脉冲响应，卷积相应的 音乐评价信号后分别对柔和度、力度两个指标进行听感实验，得到了两个指标下的混响频率特性优选模式。

【关键词】 频率特性；混响时间；听音实验；柔和度；力度

文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.05.009

【Abstract】The frequency characteristics of the reverberation has a great influence on the quality of hearing. The Odeon simulation is used to produce the room impulse responses of different frequency characteristics. Then after the convolution of the corresponding music signal， the subjective tests are carried out on two indicators （softness and intensity）. The results revealed the reverberation frequency characteristics of the preferred mode under two indicators.

【Key Words】frequency characteristic； reverberation time； listening test；softness；intensity

1 引言

混响是日常听闻中的普遍现象，在演艺环境中更是扮演着重要角色。良好的混响模式可以更好地调节听众的主观听感，满足表演需求，达到预期的艺术效果。人对混响感知的主客观因素研究早已开始，将混响时间作为评价厅堂音质的单一参量并不完备[1]。混响的频率特性[2～4]、早后期声能比、反射声疏密程度等因素都会对主观听感产生影响。

本文从混响时间的频率特性出发，探究其对主观听感的影响，为混响音质设计提供一定的参考依据。

2 混响频率特性设计

利用Odean软件对某建筑环境进行声学仿真，通过改变房间表面材料的吸声系数，从而得到不同频率特性模式的混响脉冲。在本项研究中，共设计了9种频率模式不同的房间脉冲响应，具体参数如表1所示。

3 听音实验设计与结果分析

3.1 实验设计

综合混响对主观音质的影响，实验选取在音质控制中最难以协调的一对矛盾指标：柔和度、力度作为评价指标。利用上述频率模式设置不同的脉冲信号，卷积相应音乐片段，作为实验信号。柔和度的评价用二胡选段《良宵》，力度的评价用弦乐四重奏选段《死神与少女》。实验方法采用对偶比较法[5]，信号两两组合，就评价指标被试选取对比信号中更偏爱的那个信号。实验采用耳机放音，将制作好的信号通过声卡输出到耳机分配器，由监听耳机进行重放，听音的等效声压级控制在75 dBA。

被試为12名具有主观音质评价基础的在校研究生，男女比例基本均衡。

3.2 结果与分析

3.2.1 实验结果

通过对实验结果的统计与计算得到两个指标下主观偏爱度结果。

综合结果分析可得，9种模式在听感上存在明显差异。模式八、九在柔和度上表现良好，而模式五、六、七有着较好的力度感。从模式设置上可以发现，模式八、九的高低频混响时间皆低于中频混响时间，而模式五、六、七有着较长的高频混响时间。因此，在保持中频不变的情况下，高低频混响时间的设置对主观柔和度和力度的影响呈现一定的规律性。

3.2.2 结果分析

为进一步寻找主观柔和度和力度与混响时间频率特性之间的关系，分析各脉冲模式对应频点下的混响时间和客观参数C50（清晰度）和G（强度指数）的关系，如图3～图6。

从图中统计分析可得：

（1）参数C50随各频点的混响时间的增长而降低；

（2）参数G随高频混响时间的增长而增加；在低频段，混响时间的改变对参数G影响不明显。

在得到各点混响时间对对应参数的影响关系之后，为验证高频、低频混响时间对主观听感的影响，将对参数低频（125 Hz～250 Hz）、高频（4 000 Hz～8 000 Hz）两段进行考察，统计出这各模式下两个频段内两个参数的均值，见表2。

将各分段参数与主观偏爱度得分按如下公式进行相关性检验。相关性检验结果如表3所示。

综合上述结果，可以看出：

（1）主观力度感与G（4 000 Hz～8 000 Hz）存在明显的正相关性。增大高频频点的混响时间可以增大该点的G值，所以增大高频频点的混响时间可增强混响的主观力度感；

（2）主观柔和度与C50（125 Hz ～250 Hz）、C50（4 000 Hz ～8 000 Hz）存在明显的正相关性，与G（4 000 Hz～8 000 Hz）存在负相关性。C50值随高低频频点混响时间呈负相关，G值高频频点混响时间呈正相关，所以同时减小高低频频点的混响时间可增强混响的主观柔和度。

4 小结

本文探讨了混响频率特性对主观音质的影响，实验结果为混响时间的改变对力度、柔和度的影响提供了一定的参考。但是实验所用的曲目有限，只是针对单一曲目得出的结论，进一步的工作需要针对更多曲目进行，以得出具有统计意义的结论。

参考文献：

[1] 戴璐， 孟子厚. 混响感的因素分析[J]. 中国传媒大学学报：自然科学版， 2013， 20（3）：21-30.

[2] 查雪琴. H.V.Fuchs. 对混响时间特性的一些看法[C]. 广州：全国建筑物理学术会议，2008.

[3] 梁恒， 莫方朔. 混响感频率特性的主观评价[J]. 声学技术， 2013（s1）：199-200.

[4] Morimoto M， Jinya M， Nakagawa K. Effects of frequency characteristics of reverberation time on listener envelopment[J]. Journal of the Acoustical Society of America， 2007， 122（3）：1611-1615.

[5] 孟子厚. 音质主观评价的实验心理学方法[M]. 北京：国防工业出版社， 2008.