真實世界中的混響

在這個世界中，是否存在沒有混響的地方呢？有！你坐上飛機，飛到一萬米高空，然后往下跳，這時你大喊大叫，就是沒有混響的，因為你在空中，周圍沒有任何障礙物，你的聲音將會無限擴散出去而不會被反射回來。所以就沒有混響。

另一個沒有混響的地方就是聲學(xué)實驗室。聲學(xué)實驗室的墻壁、天花板、地面是經(jīng)過特殊處理的，聲音到達墻壁后將會被墻壁吸收而不會被反射回來。為什么會被吸收？你可以做一個小實驗，找100根針，就是縫衣服的針，把它們捆在一起，弄齊，然后你可以看看這一捆針的針頭面，你會發(fā)現(xiàn)它是黑的，因為光線到達這一面后，經(jīng)過多次反射，一直射到里面去，出不來，所以就沒有光被反射出來，就好像光都被吸收了一樣。聲學(xué)實驗室的布置也是類似于此，把聲音吸收。

錄音棚是半個聲學(xué)實驗室，能做到吸收大部份的混響。錄音棚的墻壁排列都是不規(guī)則的，表面是用松軟的棉制品構(gòu)成，雖然比不上那捆針頭，但聲音到達墻壁后進入那亂糟糟的棉花里，七反射八反射就留在棉花里出不去了，所以錄音棚里的混響也很小。

在一個房間里大吼一聲，會有多少反射聲，答案是無數(shù)。

在這個房間里，你拍一下巴掌，得到的聲音是另一個樣子。

是不是很多？這其實是比較簡單的一個反射過程。如果這個房間里再擺上一些桌子椅子， 反射會更加復(fù)雜。
閉上眼睛，大吼一聲，你就可以知道你大概處在一個什么樣的環(huán)境中，在外面，還是在家里。甚至你在家里大吼一聲，就可以知道你在哪個房間里，在這個房間的哪個位置上。這是因為各個房間由于空間大小不一樣、家具的擺放不同、墻壁的材料不同，所以具有各自不同的混響特征；同一個房間里不同的位置上，由于你距離墻壁的遠近不同，所以也具有不同的混響特征。你熟悉這些特征，所以你就能光憑聲音就能分辨你在什么位置上。

為什么錄音棚是無混響的？

其實專業(yè)的錄音棚是有混響的，他們有很多板狀的材料，可以靈活把房間改造成各種混響特征。但隨著數(shù)字錄音技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字混響效果器能夠模擬真實情況下的混響，所以大家就干脆把錄音棚弄成無混響的，錄完音后再用效果器來模擬混響效果，想要什么混響就有什么混響，這就是為什么錄音棚，尤其是中小錄音棚和個人工作室，都做成無混響的原因。

人造混響原理

在這樣一個房間里，教師的聲音經(jīng)過多次反射，假如有5條聲音反射線到達學(xué)生耳朵，以上只列舉出了 5 條聲音反射路線，實際上是幾千幾萬條到無數(shù)條。為了講解方便，我們就說這 5 條。

教師每講一句話，學(xué)生實際上就聽到了 6 句：第一句是直接傳到了學(xué)生的耳朵里，沒有經(jīng)過反射，后面 5 句是經(jīng)過各種反射線路到達學(xué)生耳朵的聲音。這 6 句話時間隔得非常近，聲音到達有時間表，注意時間單位是毫秒（1 毫秒等于 0.001 秒）。

由于這些反射聲到達的時間間隔太近了，所以學(xué)生就聽不出來是 6 句話，而是 1 句帶有混響感覺的話。
學(xué)生聽到的聲音是這 6 個聲音的疊加。

這只是為了講解方便，真實情況是幾千幾萬個聲音的疊加。

混響效果器就是這樣工作，把聲音進行很多很多次的重復(fù)疊加，就得到了混響效果。

有了這樣一個東西，以后計算起來就方便了，無論教師說什么話，只要把教師的聲音，進行某種計算，就可以得到 6 個聲音疊加的效果。

那么，這個“某種”計算，到底是什么計算呢？在數(shù)學(xué)中這個叫做“卷積”計算，英文是“convolution”，就是把教師的聲音，根據(jù)上面那張6個脈沖的圖，進行疊加計算。

這種計算是不分先后的，你既可以認為是把教師的聲音，根據(jù)那個脈沖圖（聲波），進行疊加計算；也可以認為是把那個脈沖聲波，根據(jù)教師的聲音（把教師的聲音考慮成由無數(shù)個脈沖組成的聲波），進行疊加計算。

這個脈沖圖，也就是這個含有 6 個脈沖的聲波，就是這個房間的從教師講臺到學(xué)生座位的混響特征。在聲學(xué)上，由于這個混響特征是由脈沖得到的，所以就很形象把它稱作“脈沖反應(yīng)”—— impulse response ，簡稱 IR。

混響效果器的工作原理，就是拿源聲音，與 impulse response 做卷積計算。

上面的那個具有 6 個脈沖的 IR ，在現(xiàn)實中是不可能有的?，F(xiàn)實中的 IR 往往具有幾百、幾千、幾萬個脈沖。
由于各種類型的房間的 IR 都有一些共同的特點，因此聲學(xué)上又作了一些規(guī)定。

首先規(guī)定 IR 的第一個脈沖叫做“直達聲”，因為這個脈沖是未經(jīng)過反射的直接從聲音源到達人耳的聲音；
其次規(guī)定 IR 的后面幾條明顯的脈沖叫做“早期反射”early reflections，這幾個聲音都是聲音源經(jīng)過一次或者兩三次反射后到達人耳的，由于反射次數(shù)少，聲音線路不長，所以具有較強的能量和較短的延遲。

最后規(guī)定 IR 的后面無數(shù)條脈沖叫做“遲反射”late reflections，這些聲音都是聲音源經(jīng)過無數(shù)次反射后才到達人耳，反射次數(shù)多，聲音線路長，所以具有較弱的能量和較長的延遲。但是它們數(shù)量極多，有如滔滔江水連綿不絕。

效果器里的 IR

上一節(jié)說道，混響效果器就是用 IR 與聲音源進行卷積計算。那么，有人就會問了，混響效果器里有 IR 嗎？每個效果器的 IR 都是一樣的嗎？這個 IR 是放在哪里的？以什么形式存在？如果不一樣，這些 IR 是怎么得來的？

前面說了，混響就是 IR 與聲音源進行卷積計算，所以混響效果器里當然就有 IR。

眾所周知，不同的效果器的混響效果是不同的，所以 IR 肯定不一樣。

IR 放在哪里？以什么形式存在？這些 IR 是怎么得來的？下面要具體說說了。

混響效果器，象合成器一樣分為三種類型：采樣混響、“算法”混響、模擬合成混響。

（一）采樣 IR 混響

Sony ，Yamaha 都出過采樣混響，價格不菲。軟件的采樣混響效果器有著名的 Sonic Foundry 的 Acoustic Mirror ，還有 Samplitude 的 Room Simulator。

采樣混響的 IR ，全部是真實采樣得來 wave 文件?？梢源娣庞谌魏未鎯ζ?，例如硬盤、光盤、軟盤等等。Sony ，Yamaha 的硬件采樣混響器，里面也帶有容量較大的存儲器。

采樣混響的 IR 都是錄音采樣得來，最簡單的獲取 IR 的方式是：教師的位置放置一個音箱，學(xué)生的位置放置一個話筒。音箱播放一個脈沖，話筒進行錄音。錄到的聲音就是 IR ，也就是這個房間的從講臺到學(xué)生座位的混響特征曲線。

Sony 、Samplitude 等所采用的具體方式是：

在想要獲得混響特征的地方，例如下面這個著名的音樂廳，舞臺上安置音箱（當然會是極好的音箱），座位席中安置立體聲話筒（極好的話筒）。然后播放一系列測試信號，這些信號以脈沖為主，各種速度的全頻段正弦波連續(xù)掃描為輔，錄得聲音，然后經(jīng)過一些計算得到 IR。

用這種采樣方法得到的 IR ，極為真實。

采樣混響的 IR ，不但廠家可以預(yù)置給你，你自己也可以根據(jù)廠家提供的工具進行制作。因此從數(shù)量上來說是無限的。

采樣混響還可以對其他任何混響效果器的效果進行完全復(fù)制。

混響特征和各種參數(shù)

為了研究的方便，聲學(xué)上把混響分為幾個部份，規(guī)定了一些習(xí)慣用語。混響的第一個聲音也就是直達聲（Directsound），也就是源聲音，在效果器里叫做 dry out （干聲輸出），隨后的幾個明顯的相隔比較開的聲音叫做“早期反射聲”（Earlyreflectedsounds），它們都是只經(jīng)過幾次反射就到達了的聲音，聲音比較大，比較明顯，它們特別能夠反映空間中的源聲音、耳朵及墻壁之間的距離關(guān)系。后面的一堆連綿不絕的聲音叫做 reverberation。

大多數(shù)的混響效果器會有一些參數(shù)選項給你調(diào)節(jié)，接下來講講這些參數(shù)具體是什么意思。

（一）衰減時間（Decay time）

也就是整個混響的總長度。不同的環(huán)境會有不同的長度，有以下幾個特點：

空間越大，decay 越長，反之越短。空間越空曠，decay 越長，反之越短?？臻g中家具或別的物體（比如柱子之類）越少，decay 越長；反之越短?？臻g表面越光滑平整，decay 越長，反之越短。

因此，大廳的混響比辦公室的混響長；無家具的房間的混響比有家具的房間長；荒山山谷的混響比森林山谷的混響長；水泥墻壁的空間的混響比布制墻壁的空間的混響長。

一般很多人喜歡把混響時間設(shè)得很長。其實真正的一些劇院、音樂廳的混響時間并沒有我們想象得那么長。例如波士頓音樂廳的混響時間是 1.8 秒，紐約卡內(nèi)基音樂廳是 1.7 秒，維也納音樂廳是 2.05 秒。

這里給一個混響時間計算公式，大家可以用來算算某房間的混響時間 打開頁面

（二）前反射的延遲時間（Predelay）

就是直達聲與前反射聲的時間距離。有以下幾個特點：

空間越大，Predelay 越長；反之越短 空間越寬廣，Predelay 越長；反之越短。

因此，大廳的 Predelay 比辦公室的長；而隧道的空間雖然大，但是它很窄，所以 Predelay 就很短。

想要表現(xiàn)很寬大空曠的空間，就把 Predelay 設(shè)大一點。

（三）wet out

也就是混響效果聲的大小。有以下幾個特點：

wetout 與空間大小無關(guān)，而只與空間內(nèi)雜物的多少以及墻壁及物體的材質(zhì)有關(guān) 墻壁及室內(nèi)物體的表面材質(zhì)越松軟，wet out 越小；反之越大空間內(nèi)物體越多，wet out 越小；反之越大 墻壁越不光滑，wet out 越小，反之越大 墻壁上越多坑坑凹凹，wet out越小，反之越大

因此，擠滿了人的車廂的混響就比空車要小得多；放滿了家具的房間的混響就比空房間要??；有地毯的房間的混響比無地毯的??；森林山谷的混響比荒山山谷的混響要小。

（四）高低頻截止（low cut / high cut）和冷暖（cool / warm）

這個參數(shù)在有些效果器里是以 EQ 的形式來表現(xiàn)的，例如 Waves 的 RVerb。

這項內(nèi)容實際上跟現(xiàn)實情況沒有太直接的聯(lián)系，它只是為了我們做混響處理時聲音好聽而設(shè)計的。不過它也能表現(xiàn)高頻聲音在傳播中損失比較厲害的現(xiàn)象。后面我們有具體的解釋。

一般在做處理的時候，為了混響聲的豐滿和溫暖，都會把低頻和高頻去掉一部份。只有在表現(xiàn)一些諸如“宇宙聲”等科幻環(huán)境時，才把高低頻保留。

另外有些效果器也把這個叫做“color”（色彩）。例如 TC 的效果器就是 color。color也就是“冷”和“暖”的感覺，高頻就是冷，低頻就是暖。所以這些效果器用顏色來表示高低頻截止，暖色（紅）表示混響聲偏向低頻，冷色（藍）表示混響聲偏向高頻。上面給大家看的Waves的 RVerb 的 EQ ，它分別用橙色和藍綠色來做那兩個點，也是出于此目的。

補充：

高低頻截止實際上在現(xiàn)實中是不存在的，現(xiàn)實中的普遍現(xiàn)象是：低頻聲音的混響聲音大小，要比高頻聲音大。這是因為不同頻率的聲音由于波長不同，因此繞過障礙的能力不同，高頻聲音波長短，不容易繞過障礙，低頻聲音波長長，容易繞過障礙。加上它們在空氣中傳播時的衰弱程度不同（頻率越高越容易衰弱），被墻壁吸收的程度不同（頻率越高越容易損失），所以不同頻率的聲音的混響大小是不相同的。唯獨有一種情況，是低頻混響強度小于高頻混響的，那就是很大的空間，并且里面布滿了由硬質(zhì)材料制成的障礙和表面，比如采用硬塑料凳子和水泥墻壁地板的室內(nèi)體育館。

我們從某音樂廳的真實 IR 的頻譜中可以很清楚地看到這個規(guī)律。

因此，有的混響效果器還會有不同頻率的聲音的衰弱程度的設(shè)置項目。但是也有很多效果器卻沒有這項內(nèi)容。

（五）不同頻率的不同衰減程度（Damp）

接著上面說。這個項目在有些混響效果器里沒有提供。另外在采樣混響器里也基本上不提供這個項目，因為采樣混響的不同頻率的不同衰減程度的特性已經(jīng)包含在 IR 里面了。例如 Waves RVerb 提供了這個項目。另外有的效果器只有一個參數(shù)設(shè)置，就是“damp”或者“damping”，就是讓高頻更快地衰減。8zo Uw$iF-一般來說混響中的高頻是很容易大幅度衰減的。空間越大，空間內(nèi)物體越多，物體和墻壁表面越不光滑，高頻的衰減就越厲害。只有在中小空間中，并且空間表面比較光滑的情況下，高頻的衰減才與低頻接近。但我們做音樂混音的時候，有時為了聲音的好聽，也并不一定要遵循高頻更容易衰弱的自然規(guī)律。

（六）不同頻率的不同的混響強度

有的效果器也提供了不同的衰減時間給你調(diào)節(jié)，英文是 High-frequency decay and low-frequency decay ，或者別的叫法，例如 Ultrafunk Reverb 就可以設(shè)置不同的衰減時間。這個特性與前面的 damp 基本一致?？臻g越大，空間內(nèi)物體越多，物體和墻壁表面越不光滑，高頻的強度越小，與低頻的差距就越大。只有在中小空間中，并且空間表面比較光滑的情況下，高頻的強度才與低頻接近。以上的三個與頻率有關(guān)的參數(shù)，并不是所有的效果器都提供，有的全部提供，有的提供了其中兩個甚至一個。如果沒有全部提供的話，你可以用其他參數(shù)之一來代替沒有提供的參數(shù)，因為它們之間的特性比較接近。

（七）散射度（diffusion）

傳統(tǒng)上是叫做 Early reflections diffusion（早反射的散射度）。我們知道早反射就是一組比較明顯的反射聲。這些反射聲的相互接近程度，就是 diffusion。墻壁越不光滑（例如鋪上了地毯的），聲音的散射度就越大，反射聲越多，相互之間越接近，混響是連聲一片的，聲音很溫和；墻壁越光滑（例如玻璃），聲音的散射度就越小，反射聲越少，相互之間隔得越開，混響聲聽起來就比較接近回聲了，聲音很有層次。因此，對于一些延音類的聲音，比如 organ ，合成弦樂，可以使用較小的 diffusion ；對于脈沖類的聲音，比如打擊樂、木琴等，可以使用較大的 diffusion ，混響就比較 smooth。有些效果器里也有 diffusion 這個參數(shù)，但是具體的定義不太一樣。在某些效果器里，diffusion 是指反射聲的無規(guī)律程度，空間的形狀越不規(guī)則（例如山洞、教堂里），墻壁越不光滑，反射聲音的出現(xiàn)越?jīng)]有規(guī)律，diffusion 越大；空間的形狀越規(guī)則（例如無家具的住宅、空的教室），墻壁越光滑，反射聲的出現(xiàn)越有規(guī)律，diffusion 越小。

（八）混響密度（Reverb density）

這個參數(shù)的意思跟 diffusion 差不多，只是針對早反射之后的混響部份的。很多效果器并不提供 density ，而是用 diffusion 來控制整個混響。

（九）空間大?。≧oom size）

這個應(yīng)該很好理解，空間可以體現(xiàn)出聲場的寬度和縱深度。不過不同的效果器在這個上面會有不同的算法。另外，采樣混響器不會提供這個參數(shù)，因為空間大小已經(jīng)體現(xiàn)在 IR 中了。

（十）早反射音量（Early reflections level）

也就是早反射的聲音大小。很多效果器可以讓你獨立調(diào)節(jié)早反射和后面的混響的聲音大小。

（十一）立體聲寬度（Width）

有的混響效果器有這樣的參數(shù)，如果把這個值設(shè)大，那么效果器會做手腳使 IR 的左右差異變得很大，立體聲感覺就出來了。