音乐会扩录音系统中解决二次拾音问题途径初探

张 俊

一、研究方法与实验方法论证

二次拾音现象又称为声反馈现象，是指在扩声的同时进行拾音，在拾取直达声的同时会拾取到扬声器回放的结果，扩声信号会再次被传声器拾取。二次拾音是现场扩音系统中无法避免的一个问题，只要扬声器和传声器同时工作，基本上是无法消除的，尤其是厅堂声学特性较强或者电声学设计本身存在问题时，会扩大二次拾音问题的影响，严重情况下会发生声反馈。

（一）现场扩录音中二次拾音概念的界定

1.二次拾音的成因

二次拾音是声源被传声器拾取后进入扬声器系统再次被传声器拾取所产生的，而两个或者多个声频信号混合在一起的时候就会产生叠加，并且产生新的声音信号。二次拾音是在传声器和扬声器同时工作的情况下重复叠加录音的情况下产生的，可以通过一个简单的扩声系统获得。所需设备有监听音箱、传声器、音频接口、音频工作站、宿主软件。为方便观察，使用的测试信号是1000Hz单声道纯音信号，波形平直，放大后观察每个周期振幅大小也相同，且便于观察。

将以上波形放入数字音频工作站中，使用录音软件Sequoia 15进行录制，将话筒放大器调制26dB，扬声器增益-16dB，使其产生稳定回路，波形出现叠加。

从以上实验可以发现，波形没有那么平直，放大后观察发现振幅大小不同，整体呈曲线状，该纯音信号从传声器进入扬声器，并在进入扬声器后进行放大，拾取到的纯音信号发生了变化，波形出现了多次叠加现象，使得波形产生了相位问题。

2.二次拾音与的啸叫的区别

当传声器和扬声器处于同一扩声系统下，由于扬声器播放的声音信号直射或者由于墙壁的反射，会再一次被传声器拾取，随着信号不断地被拾取放大，信号中的某些频率幅度达到一定的阈值时，啸叫随之产生，反之则是二次拾音。

二次拾音的声虽说是与声反馈同样满足了反馈路径的环路条件，但在表现方式上是有区别的。二次拾音相对于啸叫要稳定，而啸叫是在扩声系统中“环路增益”的现象，在循环的同时伴随着增益的提升。

二次拾音的叠加是稳定的，并且混合的结果是可以预测和控制的。只要扬声器和传声器同时在工作，基本上是无法消除的，它会影响传声器拾取声音的清晰度，尤其是当返送扬声器系统也加入的时候，能否处理好二次拾音问题对现场扩录音质量起着至关重要的作用。

（二）核算模型制作流程

1.厅堂空间环境

为了减少二次拾音对现场演出的影响，首先从建筑声学设计上考虑，这方面通常不由扩声系统设计人员决定。如果是对现场进行扩录音系统的搭建，首先要先考虑室内演出场所的尺寸及形状，内部装修是否有吸声设计等，尽可能多地了解演出场所的房间声学特性。

2.建筑装修材料的吸声系数

中央音乐学院教学楼401厅室内装修以木装修为主，天花板为石膏板，观众席墙面分别设有窗帘、石膏板和木板，满场观众人数接近200人。经过实地测量得出该厅堂使用面积约为265平方米，总体积约为848立方米，厅堂有效反射面约为774平方米。由于厅堂设计方提供的前期资料尚不完整，缺少主要材料的吸声系数，因此现阶段只能以相近参数进行模拟核算。

3.厅堂的频率响应及混响时间

基于以上数据进行EASE仿真核算，对100Hz~10kHz的频段进行了混响时间的计算，得出该厅堂混响时间在500Hz处可达到1.44秒。厅堂声环境对音质的影响还体现在厅堂的混响时间方面。如果混响时间太短，则声音显得枯燥、干巴巴；如果混响时间控制得适中，则声音清晰；如果混响时间稍长，则声音丰满，有深度感、空间感；如果混响过长，则声音浑浊、模糊不清，有回声感。

4.厅堂自然声反射声

为了测试舞台与观众席之间的联通关系，需要模拟自然声反射声图像。笔者在舞台中心点距离台口4米的位置设置一个声源，高度设置为距离舞台地面1.2m的高度，这个距离接近演奏者坐着的高度，声源辐射方向为全指向并向四周辐射散开，为了更加直观地看反射声路径，声反射次数设置为2。黄色的线为声音信号路径及反射路径，声源在舞台上的直达声反射声在舞台上比较密集，原因是地面与天花板平行，且声源距离台口4米，使部分声源没有很好地扩散到观众席中。将声源调整至距离台口1.2米的距离观察发现，直达声和反射声能够更好地传递到观众席中。

二、音乐节目中二次拾音问题的电声学优化方案

没有哪个空间环境是完美的，所以大多数情况下我们更关心如何在现有空间环境中更好地工作，而不是考虑创建一个新的声场来满足需要。那么我们就可以通过使用扬声器（扩声系统）来改变空间环境中的声音效果以适应演出的需要。只要扩声的能量足够大，空间环境也会将更多的能量返送回来。因此对与扬声器得到正确的选择和使用可以弥补厅堂声学上的不足。

（一）扬声器的选择

1.扬声器的指向性

如果一个场馆具有较大的混响声音效果的话，那么使用一些具有强指向性的扬声器系统直接指向观众区域会更好，因为这样可以保证所辐射的大多声音数被观众席所吸收，而不会有太多的声波被顶棚和墙面反射。Apogee 公司的3×3扬声器具有更为集中的辐射面，更适合在混响较强的厅堂中使用。

2.扬声器辐射区域

下面将两款扬声器的数据在EASE中进行听音区模拟，且最大声压级都调整到85dB左右，发现观众席最佳听音位置在正中区域。有相当一部分二次拾音来自反射声，这些反射声来自扬声器对墙面的反射，反射路径经过舞台，从而使传声器拾取到了从扬声器多次反射的声音。反射声对于观众席的影响是比较重要的，某一区域的反射声越多，越能证明扬声器能够覆盖该区域。如果某一个区域反射声很小，则证明扬声器不能完全覆盖该区域，这一点也刚好区别了舞台与观众区，观众区域需要扬声器足够多的直达声和反射声，而舞台则越少越好。如果舞台来自扬声器的直达声或反射声多的话，那么会加强二次拾音甚至声反馈现象的发生，所以要尽可能减少来自扬声器的反射声进入舞台区域。

（二）传声器的选择

1.使用心型指向性传声器

在扩录音前提下进行拾音，要更多地使用心形指向性的传声器。它能确定传声器的覆盖范围，如果使用得当，能最大限度地减弱二次拾音问题的影响。当舞台接入反送扬声器，由于距离传声器较近，也会存在二次拾音的声音信号，这种情况下，可以通过选择心形指向性话筒来避免二次拾音的发生。

2.选择离轴衰减强的传声器

在设置传声器时，另一件事情就是传声器的轴向以及它对传声器拾取信号响应的影响。假设一只主扩音箱单元的侧边对着传声器，当传声器以90度方向角直接对准扬声器单元的话，意味着声源信号直接对准传声器的拾音振膜，也就是声源处在传声器的轴方向。如果对传声器进行适当的旋转，那么此时的声源位置相对于传声器来说不再是直接对准，也就意味着声源处在传声器离轴方向。

当声源处于传声器的轴方向时，会拾取到更加丰富饱满的声音信号，此时信号幅度最大，频率响应也是最理想的。如果声源对准传声器的离轴方向，那么拾取到的声源信号会减少，并且传声器会拾取到更多的环境声信号。这种方式都有其各自的潜在优势，传声器的指向性具有一个好的离轴衰减（off－axis rejection），这也反映出传声器对侧向声音进行拾取的能力。心形指向性传声器具有较好的离轴衰减拾取能力，也可以更好地将来自侧面方向进行衰减，比如反送扬声器的声音。

三、含有电声乐队的电声学优化方案

（一）电声乐队的现场演出

1.现场扬声器电声学模拟方案

通过调整扬声器的位置也可以降低二次拾音的问题，二次拾音和声反馈发生的原因是扬声器与传声器之间产生干扰或距离太近，可以通过对舞台返送音箱或是主扩音箱的位置调整来避免。在舞台外侧使用强指向性扬声器JBL5674，扩声扬声器远离舞台放置，辐射角度尽可能覆盖到观众席。在满座的情况下，观众身上的棉质衣物的平均吸声系数为0.68，观众对高频段的吸收能力较强，可以降低声音反射。在电声乐队进入的情况下，为了让舞台上的乐手能够互相听闻，一般会选择加入返送扬声器，其类型分为近场和远场。远场一般放置在台口两侧，近场返送扬声器会放置在演奏者旁。舞台相对较小，所以选择声压级较小的扬声器比较合适，将返送扬声器放置在台口两侧。模拟所使用的扬声器型号是JBL5674、ApogeeeAE15、ACE550，分别为左右主扩、左右超低频图及舞台上的左右返送，具体摆放位置使用EASE来设计三维图及平面图进行参考。

2.室内声学阻尼材料的运用

在401厅的空间当中具有光滑坚硬的反射表面，尤其是在舞台中地板与天花板平行且光滑，会形成更多的声波反射，反射声多说明这个空间的声学特性非常活跃。尤其是在返送扬声器加入进来以后，舞台反射声越来越多地进入拾音器造成二次拾音的现象，也会影响拾音信号的清晰度。通过使用一些简单的声学处理手段，可以有效地降低舞台上的反射声，比如将泡沫塑料的运用融入舞台的布景当中，背景幕布的运用可以改善光滑表面所带来的声反射问题。在舞台的地板上铺设一些地板材料，例如舞台塑胶地毯，它是一种乙丙烯材料，并不具有很好的声学特性，但不是硬质界面，相对光滑的地面具有更好的阻尼作用。

3.录音系统搭建

在含有电声乐队的现场音乐会中，扩声设备与录音设备的连接是分开进行的，这样可以使扩音师与录音师各司其职，互不干扰，在这种情况下使用信号分配器的方式是最优的选择。

该扩录音系统方案拥有十六路信号输入，在传声器数量上基本满足了电声乐队的需求，由于舞台上的乐手之间要互相听闻，所以需要连接两个返送音响，该方案中还有四个多轨线缆，这是为了方便舞台上的录音系统与扩声调音台和混音播出调音台的连接，同时也可以使用过轨线缆将混音播出调音台放置在单独房间，并配上有源监听音箱方便混音师进行实时混音并播出，录音师和扩音师都不会影响到录音信号，最终未加修饰的传声器信号通过音频接口传入音频工作站，这种连贯性使后期剪辑和现场缩混都变得更加容易。

（二）室内乐现场演出电声学优化方案

1.现场扬声器选择与摆放

在室内音乐演出中，由于乐队本身的声压级足够辐射到观众席，采用对特色乐器补声的方式进行扩声会有助于提升乐器之间的融合度。该扩声方法目的在于将声压级及辐射范围较小的特色乐器进行放大，扬声器位于舞台之中，将其特色乐器的扩声信号更好地融入乐队中。在扬声器的选择上尽可能选择功率较小的扬声器，本次建模使用的扬声器最大声压级为100dB，放置在舞台后侧。

这种摆位非常适合一些含有民乐的室内乐现场音乐会，笔者考察上海交响音乐厅时，发现小演奏厅中使用了扩声音箱，因为民乐队中二胡、古琴的声压级比较小，需要对这些特色乐器进行单独扩音，同时也要让扩声音量与方位尽可能与演奏者相容，采用室内乐补声方式声辐射区域。

2.录音系统的搭建

设备选择上可以使用音频接口分别连接到音频工作站和直播用的数字调音台。因为是补声，所以要对特色乐器进行扩声，并使用传声器信号分配器，将该信号分配到扩声系统和录音系统中。

四、结语

本文对二次拾音问题在扩声兼录音场景下的优化解决进行了初步探究。

首先，笔者找出了有关室内声学、扬声器系统、录音系统在扩声应用和音乐录音中的工艺化问题。

其次，通过对国内外相关文献检索和阅读，确定了一种使用EASE软件来模拟设计扩录音系统的方法，使得二次拾音问题的研究具有了可实践操作性。

再次，笔者选择了在中央音乐学院401厅进行厅堂数据采集，借助EASE软件对室内大小和装修材料进行了建模。为了减少二次拾音问题对扩录音系统的影响，笔者进行了电声学方案设计优化。通过对厅堂的详细分析，笔者探索出一种建立反射声和声辐射模型的方法，来寻找二次拾音问题的高发区域。使用声学特性较好的吸声材料进行模拟优化后，进一步确定了扬声器摆放位置和角度决定的最佳声辐射区域。

最后，笔者依照上述模拟方案，完成了两种音乐节目类型的方案优化，最终证明了论文方案可以在存在二次拾音问题的音乐录音中得到应用，节省了扩音前期工作所花时间并简化了设备空间的使用。