音樂數(shù)字媒體音響仿真裝置解析

馮 勇

（西安音樂學(xué)院現(xiàn)代音樂學(xué)院，陜西 西安 710000）

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音樂數(shù)字媒體音響仿真裝置解析

馮 勇

（西安音樂學(xué)院現(xiàn)代音樂學(xué)院，陜西 西安 710000）

【摘要】音樂數(shù)字媒體技術(shù)不斷發(fā)展，本文論述和介紹《空間音響環(huán)境仿真一體化裝置》的設(shè)計(jì)方案及思路。此聲音數(shù)字媒體裝置的特點(diǎn)在于配合電子音樂作品，結(jié)合聲、光、電、風(fēng)、煙霧等特殊效果，即通過多種媒介的 “一體化”結(jié)合，輔之以體感振動、煙霧、燈光變幻等特殊效果，使欣賞著體驗(yàn)到奇妙的電子音樂音響的幻覺世界的同時(shí)，感受到身臨其境、亦幻也真的藝術(shù)享受。

【關(guān)鍵字】共振；仿真；音響

2015陜西省教育廳科研課題《當(dāng)代音樂“數(shù)字化”分析與應(yīng)用研究》（15JK1642）階段研究成果。

“仿真”一詞緣于模仿，而“模仿”源于人類自然的天性，很多藝術(shù)形式本身都是追求對自然的仿真和對內(nèi)心世界的模擬，“模仿說”解釋出了藝術(shù)的起源。在《辭?！放c《說文解字》中對“仿”字有幾種說法：第一為效法，第二為依照，第三為好像，第四為類似”。在音樂模仿中存在追求聲音與臨摹對象可以劃分為“相似”或“神似”的兩種狀態(tài)，電子音色、自然音響和人工音響所進(jìn)行的樂隊(duì)管弦樂創(chuàng)作的直接音響模仿。

音響，指客體的聲響效果。“聲音”、“樂音”如同主體產(chǎn)生的客觀印象。如果說，音樂是通過時(shí)間來來創(chuàng)造空間，那么這種所屬于“心里形象”或者物理的空間，必然會具備物理的基本屬性。音樂的審美過程如同“物理”的振動過程，物理上的共振的定義是當(dāng)物體本身所具備的固有頻率（任何物質(zhì)，基于不同的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、體積等因素，都有其自身的振動頻率，稱為物體的“固有頻率”①（natural frequency）與外界頻率相吻合時(shí)才能產(chǎn)生共振的效果?！肮是偕獔?bào)彈其宮，他宮自鳴而應(yīng)之，此物之以類動者也！”②。沈括在《夢溪筆談.樂律》中稱為“應(yīng)聲”，又云：“此聲學(xué)至要妙處也”。如果把此妙處在內(nèi)容上進(jìn)行延伸，那么每個(gè)人的心靈空間的基本頻率是什么呢？它必然與自然音響和自然環(huán)境有著天然的緊密聯(lián)系。而自然環(huán)境的組成因素是多種多樣的……。

本文以此思考所為設(shè)計(jì)的起點(diǎn)，設(shè)計(jì)音頻及空間環(huán)境效果仿真一體化裝置，即從對自然聲音的仿真引發(fā)出對整個(gè)自然環(huán)境效果的整體仿真，即將聽覺延伸到視覺、觸覺、感覺等。采用不同媒體整合進(jìn)一步從實(shí)踐上體現(xiàn)“仿真”的本來概念。在裝置的設(shè)計(jì)中，體現(xiàn)仿真的過程、作用及流程并應(yīng)用多種媒介整合，對常見的音頻回放的裝置，結(jié)合不同人體知覺的綜合體驗(yàn)，達(dá)到仿真的最終目的，最終做到全面反映電子音樂音響的綜合效果，從而使聽眾產(chǎn)生更強(qiáng)的藝術(shù)聯(lián)覺。

雙耳效應(yīng)是人耳判定方向感的生理基礎(chǔ)，人們憑借著兩只耳朵聽見聲音的先后差異與強(qiáng)弱不同，能夠區(qū)別位置相差15度以上的音源，人耳能夠辨別聲源位置，方向的這種現(xiàn)象在生理學(xué)上稱為“雙耳效應(yīng)”?，F(xiàn)在廣為普及的立體聲，是用兩個(gè)擴(kuò)音器再現(xiàn)聲音，在兩個(gè)擴(kuò)音器之間，由于人耳同時(shí)聽到兩個(gè)音源，相互干擾，因此人聽到的是平面的聲音感受。根據(jù)此原理錄制、編輯音頻素材作為設(shè)備音源。根據(jù)雙耳效應(yīng)，常見的音頻類型為單聲道，立體聲，但隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了全息音響這一特殊的音頻形式。以人體錄音傳感器安裝基點(diǎn)，在雙耳，腦部，雙肩，胸部安裝多個(gè)個(gè)內(nèi)置式微型傳聲器，若有移動聲源或高強(qiáng)度聲源，還應(yīng)布置若干個(gè)測振傳感器，在錄音的同時(shí)，還應(yīng)詳細(xì)記錄原始聲源距主錄音傳感器的位置和方向。根據(jù)現(xiàn)場錄音及聲源方位記錄資料，在左右聲道音頻信號進(jìn)入人工編輯，人為的造成一定的相位差，并適時(shí)的加入振動信號，最后合成全息音響信號，經(jīng)過后期藝術(shù)化處理，形成電子音樂的音頻素材。

電子音樂音響制作流程：

根據(jù)雙耳效應(yīng)特點(diǎn)，編輯、縮混電子音頻素材作為仿真數(shù)字信號，輔助以震動、風(fēng)、雷、電等特殊感覺效果的配合，模擬其它維度的空間感知因素，采用一體化裝置還原感知自然空間環(huán)境及電子音樂作品所追求的藝術(shù)意境，引發(fā)心理和生理的共振和共鳴，具體設(shè)備的流程和實(shí)際效果如下。

聲音裝置的硬件和軟件組成：

1：設(shè)計(jì)正常穩(wěn)定運(yùn)行的音響仿真裝置（硬件）

2：設(shè)計(jì)穩(wěn)定PC機(jī)可執(zhí)行文件（C++語言）及控制器執(zhí)行文件（匯編語言）。

系統(tǒng)使用特點(diǎn)

1：通過仿真概念立體聲數(shù)模轉(zhuǎn)化，保證原始音頻素材及作品模擬特征的仿真性。

2：電腦（PC）與主控電路以COM接口方式互動控制靈活性，穩(wěn)定性及一體化按鈕式操作。

3：多媒體技術(shù)仿真應(yīng)用，使用具有人性化，互動性的電腦界面，使用更直觀。

4：三維視頻、仿真音頻、 環(huán)境等因素一體化、實(shí)時(shí)化本系統(tǒng)中控制系統(tǒng)（80386）、播放系統(tǒng)（VB）、燈控系統(tǒng)、風(fēng)控系統(tǒng)、振動系統(tǒng)

震動仿真原理及工程圖設(shè)計(jì)：

系統(tǒng)控制器中的閃電、燈光同步仿真設(shè)計(jì)：

主要硬件設(shè)備：時(shí)序電源、系統(tǒng)控制器、主機(jī)PC、功放、信號分頻器、耳機(jī)（可替換為音響單元）、機(jī)柜、調(diào) 音 臺、附件（頻閃燈、臺燈 吊燈、壁燈、3D視頻、風(fēng)扇）。

系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

聲音可有耳機(jī)播放（全息音響數(shù)字音頻信號），專業(yè)舞臺音響（立體聲音頻信號、環(huán)繞立體聲等），震動效果原理是由音頻信號通過濾波器使低頻喇叭的產(chǎn)生低頻震動效果，帶動介質(zhì)，從而引起震動。臺燈、 吊燈、壁燈結(jié)合音頻素材的要求閉合開關(guān)，頻閃燈模擬閃電，風(fēng)扇接通電源產(chǎn)生風(fēng)源，即配合音頻、視頻、同步模仿自然效果震動、風(fēng)、閃電等多種自然效果，一體化重復(fù)播放?？偟男Ч墙Y(jié)合數(shù)字音頻素材，同時(shí)可形成有視頻的變化、風(fēng)感（吹風(fēng)）、震感（桌椅振動）、閃電效果（頻閃燈），白天黑夜（臺燈吊燈、壁燈）等效果。具體的閉合開關(guān)的時(shí)間發(fā)生點(diǎn)，根據(jù)音頻的效果需要，用設(shè)計(jì)匯編語言編寫，執(zhí)行在系統(tǒng)控制器中，用中央處理器CPU80386實(shí)現(xiàn)。程序結(jié)構(gòu)如下：

注釋：

①韓寶強(qiáng)：《音的歷程-現(xiàn)代音樂聲樂導(dǎo)論》，中國文聯(lián)出版社，2003，第89頁。

②轉(zhuǎn)引自《中國美學(xué)史資料選編》上冊，中華書局，1985，第103-104頁。

作者簡介：馮勇（1967—），男，陜西西安人，中共黨員，博士、教授、碩士生導(dǎo)師，現(xiàn)任西安音樂學(xué)院學(xué)院現(xiàn)代音樂學(xué)院副院長。