音乐数字媒体音响仿真装置解析

冯 勇

（西安音乐学院现代音乐学院，陕西 西安 710000）



音乐数字媒体音响仿真装置解析

冯 勇

（西安音乐学院现代音乐学院，陕西 西安 710000）

【摘要】音乐数字媒体技术不断发展，本文论述和介绍《空间音响环境仿真一体化装置》的设计方案及思路。此声音数字媒体装置的特点在于配合电子音乐作品，结合声、光、电、风、烟雾等特殊效果，即通过多种媒介的 “一体化”结合，辅之以体感振动、烟雾、灯光变幻等特殊效果，使欣赏着体验到奇妙的电子音乐音响的幻觉世界的同时，感受到身临其境、亦幻也真的艺术享受。

【关键字】共振；仿真；音响

2015陕西省教育厅科研课题《当代音乐“数字化”分析与应用研究》（15JK1642）阶段研究成果。

“仿真”一词缘于模仿，而“模仿”源于人类自然的天性，很多艺术形式本身都是追求对自然的仿真和对内心世界的模拟，“模仿说”解释出了艺术的起源。在《辞海》与《说文解字》中对“仿”字有几种说法：第一为效法，第二为依照，第三为好像，第四为类似”。在音乐模仿中存在追求声音与临摹对象可以划分为“相似”或“神似”的两种状态，电子音色、自然音响和人工音响所进行的乐队管弦乐创作的直接音响模仿。

音响，指客体的声响效果。“声音”、“乐音”如同主体产生的客观印象。如果说，音乐是通过时间来来创造空间，那么这种所属于“心里形象”或者物理的空间，必然会具备物理的基本属性。音乐的审美过程如同“物理”的振动过程，物理上的共振的定义是当物体本身所具备的固有频率（任何物质，基于不同的材质、结构、体积等因素，都有其自身的振动频率，称为物体的“固有频率”①（natural frequency）与外界频率相吻合时才能产生共振的效果。“故琴瑟报弹其宫，他宫自鸣而应之，此物之以类动者也！”②。沈括在《梦溪笔谈.乐律》中称为“应声”，又云：“此声学至要妙处也”。如果把此妙处在内容上进行延伸，那么每个人的心灵空间的基本频率是什么呢？它必然与自然音响和自然环境有着天然的紧密联系。而自然环境的组成因素是多种多样的……。

本文以此思考所为设计的起点，设计音频及空间环境效果仿真一体化装置，即从对自然声音的仿真引发出对整个自然环境效果的整体仿真，即将听觉延伸到视觉、触觉、感觉等。采用不同媒体整合进一步从实践上体现“仿真”的本来概念。在装置的设计中，体现仿真的过程、作用及流程并应用多种媒介整合，对常见的音频回放的装置，结合不同人体知觉的综合体验，达到仿真的最终目的，最终做到全面反映电子音乐音响的综合效果，从而使听众产生更强的艺术联觉。

双耳效应是人耳判定方向感的生理基础，人们凭借着两只耳朵听见声音的先后差异与强弱不同，能够区别位置相差15度以上的音源，人耳能够辨别声源位置，方向的这种现象在生理学上称为“双耳效应”。现在广为普及的立体声，是用两个扩音器再现声音，在两个扩音器之间，由于人耳同时听到两个音源，相互干扰，因此人听到的是平面的声音感受。根据此原理录制、编辑音频素材作为设备音源。根据双耳效应，常见的音频类型为单声道，立体声，但随着数字技术的发展，出现了全息音响这一特殊的音频形式。以人体录音传感器安装基点，在双耳，脑部，双肩，胸部安装多个个内置式微型传声器，若有移动声源或高强度声源，还应布置若干个测振传感器，在录音的同时，还应详细记录原始声源距主录音传感器的位置和方向。根据现场录音及声源方位记录资料，在左右声道音频信号进入人工编辑，人为的造成一定的相位差，并适时的加入振动信号，最后合成全息音响信号，经过后期艺术化处理，形成电子音乐的音频素材。

电子音乐音响制作流程：

根据双耳效应特点，编辑、缩混电子音频素材作为仿真数字信号，辅助以震动、风、雷、电等特殊感觉效果的配合，模拟其它维度的空间感知因素，采用一体化装置还原感知自然空间环境及电子音乐作品所追求的艺术意境，引发心理和生理的共振和共鸣，具体设备的流程和实际效果如下。

声音装置的硬件和软件组成：

1：设计正常稳定运行的音响仿真装置（硬件）

2：设计稳定PC机可执行文件（C++语言）及控制器执行文件（汇编语言）。

系统使用特点

1：通过仿真概念立体声数模转化，保证原始音频素材及作品模拟特征的仿真性。

2：电脑（PC）与主控电路以COM接口方式互动控制灵活性，稳定性及一体化按钮式操作。

3：多媒体技术仿真应用，使用具有人性化，互动性的电脑界面，使用更直观。

4：三维视频、仿真音频、 环境等因素一体化、实时化本系统中控制系统（80386）、播放系统（VB）、灯控系统、风控系统、振动系统

震动仿真原理及工程图设计：

系统控制器中的闪电、灯光同步仿真设计：

主要硬件设备：时序电源、系统控制器、主机PC、功放、信号分频器、耳机（可替换为音响单元）、机柜、调 音 台、附件（频闪灯、台灯 吊灯、壁灯、3D视频、风扇）。

系统组成结构图

声音可有耳机播放（全息音响数字音频信号），专业舞台音响（立体声音频信号、环绕立体声等），震动效果原理是由音频信号通过滤波器使低频喇叭的产生低频震动效果，带动介质，从而引起震动。台灯、 吊灯、壁灯结合音频素材的要求闭合开关，频闪灯模拟闪电，风扇接通电源产生风源，即配合音频、视频、同步模仿自然效果震动、风、闪电等多种自然效果，一体化重复播放。总的效果是结合数字音频素材，同时可形成有视频的变化、风感（吹风）、震感（桌椅振动）、闪电效果（频闪灯），白天黑夜（台灯吊灯、壁灯）等效果。具体的闭合开关的时间发生点，根据音频的效果需要，用设计汇编语言编写，执行在系统控制器中，用中央处理器CPU80386实现。程序结构如下：

注释：

①韩宝强：《音的历程-现代音乐声乐导论》，中国文联出版社，2003，第89页。

②转引自《中国美学史资料选编》上册，中华书局，1985，第103-104页。

作者简介：冯勇（1967—），男，陕西西安人，中共党员，博士、教授、硕士生导师，现任西安音乐学院学院现代音乐学院副院长。