论计算机音乐制作乐队声场定位的设计及其在教学中的运用

周天星

（韩山师范学院 音乐学院，广东 潮州，521041)

论计算机音乐制作乐队声场定位的设计及其在教学中的运用

周天星

（韩山师范学院 音乐学院，广东 潮州，521041)

最近十年来，随着计算机音乐采样音源技术的不断探索和进步，诞生了各类基于真实乐器采样的管弦乐软件合成器音源。例如常用的“维也纳管弦乐”、“白金管弦乐”、“好莱坞管弦乐”等音源，这些音源部分解决了硬件合成器音色不真实、演奏法过少以及力度分层欠缺等问题。因此，计算机MIDI音乐制作已不再满足于制作简单得流行音乐，而是逐渐向着模拟更加复杂的管弦乐队的目标而发展，并越来越接近真实乐队的效果。

但是，计算机音乐制作若要模拟真实管弦乐队，需要解决的不仅仅是音色还原、力度控制以及演奏法变换等问题，还要面临一个很重要，但又容易被忽视的问题，那就是乐队中乐器的声场定位。

乐队的诸多乐器同时演奏发声，在真实环境下，总是占据一定的空间、按照一定的摆位来进行的，例如音乐厅舞台的演奏模式。同时，声音在音乐厅内传播过程中会发生反射，形成混响。最终，听众听到的不仅是真实的乐器音色、优美的乐曲旋律以及和声织体，同时还能感受到声音在音乐厅中的空间方位感，具体来说，就是乐队中不同乐器的声场定位。

所以，计算机音乐制作技术，不仅仅是运用计算机进行编曲的技术，还需要尽力还原和模拟真实乐队的声场定位。这就需要计算机音乐制作者重视该问题，对其进行有效的设计和控制。

一、计算机音乐制作中的虚拟乐队与真实乐队的声场的区别

1.真实乐队的声场定位

当一个声源的声音传到人耳时，人就产生了距离、方向的感觉，就可以定位声源的具体位置。声音传到两耳的时间以及距离等都可以表达为数学概念，“‘定位’这个词的含义代表了物理（声源）空间中的点与相应的听觉空间中的点之间的数学关系”。[1]

图1 电声乐队虚拟声场示意图

我们不必去研究人耳与发声体之间的这些数学关系的计算方法，但我们必须关注这些数学关系所产生结果。所以在看音乐会时，总希望坐在靠近舞台的中间位置上，因为这样可以听到更准确更真实的效果。

音乐中的乐器的发声和生活中的声源是有区别的，前者为了满足欣赏音乐的需求，必须按照一定空间方位来摆放，从而达到更好的听觉效果。真实的乐队在音乐厅演奏时，作曲家、指挥家无需过多担心乐队声场定位的问题，因为各类乐器只要按照乐队编制的正常摆位，就会形成自然的声音物理空间层次。作为舞台下的观众或听众，由于双耳对声音发声点的时间差以及方位差，会真实感受到各种乐器的空间位置以及音色的方位层次感，形成立体声的听觉感受。这种声场是一种客观的物理存在，使得人耳可以感知乐器的左右位置以及前后的纵深(远近）感，这种立体的听觉感受对音乐的再现有着不可替代的作用。

声场定位的例子如常见的混声四部合唱。随着人数的增多，他们在舞台上的排列的宽度会逐渐增大，听众在现场能明确感受到四个声部在舞台上的左右位置以及前后的距离。倘若把四个声部发出的声音的空间方位去除掉。那么听众感受到的是，所有人都站在正前方相同的距离处发声，没有左右前后的区别。结果是和声效果变得浑浊不堪，由于空间方位感的消失，将会使人产生一种压抑的感受。当然这种情况在现实中是不会发生的，然而却可以在计算机音乐制作中出现。

2.计算机音乐编曲中的声场定位

计算机音乐制作的内容从广义上来说，部分属于作曲技术或指挥技术的范畴，而一部分则属于录音、混音工程技术范畴。就前者来说，计算机音乐制作首先是通过计算机进行音乐创作的思维过程，然后是附加对作曲作品常见的表现形式的控制，如声音的强弱、快慢，以及各类表情控制器的应用，就像是对该作品进行艺术处理的总指挥。就后者来说，则属于录音师或混音师的思维过程。

然而，计算机音乐编曲使用的是软件（或硬件）合成器音源，故而发声的是虚拟乐器。这些声音有些是经过真实乐器采样或部分采样而来，而有些则是经过计算，生成的纯合成声音。就前者来说，乐器在采样时如果是在隔音的录音棚、单个麦克风（非立体声）采的干声（无混响），则可断定该乐器采样无声场定位，在使用时需要加入空间混响以及左右相位等设计。如某些独奏小提琴音色多采用此类采样。而有些音源的采样则是在真实的音乐厅按照乐器的摆位进行的双麦克风立体声采样（模拟双耳听到的声音），例如某些管弦乐类的音源。这些音源的乐器本身带有原始的空间定位。

对于纯粹的计算合成的声音，其声音空间特性基本不存在。生产商可能会为其附加一些常见的空间效果，如混响，延迟等增加其空间感，但此类音色一般多用于流行音乐或电子类舞曲音乐，对其声场定位没有太多要求。

所以计算机音乐制作面对的是各厂商各种理念设计的音源，在编曲时若不对对使用的各类音源以及各类乐器进行准确的声场定位设计，是无法进行正确的混音制作工作的。

二、计算机音乐制作中虚拟声场定位的设计

图2 弦乐队虚拟声场示意图

1.根据音源风格特点来设计

音源乐器的原始采样有两种风格，一种是模糊乐器的声场，采用干声(录音棚模式)的方式采样。二是在特定的环境中采样，如音乐厅。在使用前者类别的音源时，需要加入空间效果器进行声场调节，而后者一般仅作部分修饰。

（1）干声采样音源

此类采样乐器一般为独奏乐器音色，适合小乐队编配。首先要根据乐队的规模和风格进行相位的设计，主要体现乐器发声时的左右位置。如果乐队编制简单，只有少数几件乐器，那么乐器仅作左右相位设计即可，然后在总线上加入混响效果器作空间距离的模拟调节即可。

例如下例电声伴奏乐队（不包括演唱者）的相位排列，各乐器处在同一纵深，只是相位不同。需要注意的是，低音乐器发声一般处在中间。这是由于低音比较容易散射的原因，人耳对低音相位不太敏感。同时低音乐器负责整个乐队和声的低声部，所以在中间比较合理。

图中的乐器实际上并不存在，而是依靠对声音左右相位以及距离的设置并最终依靠监听音箱回放模拟来实现。

通过调整乐器在左右之间的相位，来模拟真实环境中人耳听到的乐器的位置，实际上是靠改变两个音箱中声音的比例来实现的，监听音箱发出的立体声可模拟实际乐器发声的定位。此时监听者能感知到一个虚拟乐器处在前方的某个位置，产生左右空间的定位。

例如，当左侧乐器发声时，其传到两个耳朵的距离有微小的区别，从而产生时间差。同时，由于声音传到右耳时，不但距离大于左耳，并且由于头颅的阻隔，声音的高频也受到一定的影响。同理右侧乐器也以相同的模式传输到两耳，这样就产生了左右相位的区别。

以吉他1为例，由于左音箱的声音比例较多，故左耳听到更多直达声（无头颅阻隔），而右侧音箱比例较少，故右耳听到较少的直达声。当监听回放时，编曲者的位置必须是两个音箱的四十五度的等腰三角形的交汇处，才能正确感知乐器的相位，若监听位置不合理，导致传入两只耳朵的声音比例发生错位，依然会影响相位的判断。

另外需要注意的是，钢琴如果采用立体声采样（两个麦克风），其声像并非一个点，随着音区的变化，每个键位的移动都会形成相位的左右移动。例如一个从低音区到高音区的刮奏，听众会感受到声音从左至右的移动。这种移动有时是以演奏者的角度来采样的，但也可能是按照听众的角度来采样，二者高音与低音相位的方向相反。

例如，如果是多层次复杂乐队编制，则需要在上述基础上对不同纵深的乐器进行混响调节。如果想让整个乐队层次更加丰富，还可以加入弦乐背景，当然其混响纵深要大于上述乐器。相反，若希望弦乐（如小提琴）作为独唱的副旋律，也可以将其纵深减少（减小混响早期反射），如人声一样使其产生更靠近听众的感觉。

（2）实际环境方位采样音源

有些音源采样采用实际环境采样或兼顾干声采样，其变化主要运用麦克风摆位距离来实现。通常近距离采样得到更加原始的直达声音，而拉远麦克风距离，则可以获得更多环境声。所以一些音源公司在录制采样时，采用多种麦克风摆位，然后将多种声音编辑到一个音源软件中，通过各类旋钮或选项组合实现乐器方位和纵深的变化，方便编曲者对其纵深进行调解。如美国著名音源厂商East West公司生产的“白金管弦乐”，就是采用“近场”、“舞台”、“大厅”模式同时进行麦克风摆位来进行录音采样的音源，同时该产品采提供16比特与24比特的两种精度的采样模式，后者在声音细节的再现方面更胜一筹，对声音的定位以及结像更有帮助。①

近场采样更接近直达声，其采样相位声较小；而舞台采样则显示了相位的变化，但缺乏纵深感；大厅摆位采样实际表达了声音的纵深感，将会听到更多的环境声，包括早期反射和实际混响，旨在模拟听众处在音乐厅的观众席位置的实际听觉感受。

在使用管弦乐类群奏音色时，要充分利用音源自身的特点。群奏音色的一个特点是在左右相位上不是一个点，而是一个面。当然这个面不是无限宽，只占据相位的一定的范围角度。作为听者，与图1音源发声相比，感觉到发声源是从一个面发出的，有一定的体积感，所谓声音的“结像”，这个声音的像包含了左右位置以及纵深聚焦的结合。

管弦乐群奏音色另一个特点是，带有原始的声像感。例如第一组小提琴和第二组小提琴相比，前者听起来更近一些，但是在相位上比较靠左边，而后者则更靠近中间位置，但在距离上却更远一些。二者在左右相位上的差别以及前后的纵深感的差别是完全不同的，这就产生了声场定位的效果。

编曲者通过计算机音乐制作软件设计的乐器摆位在监听音箱上获得的声场定位，应与实际乐队的演奏效果接近。“有些管弦乐音色库已经根据真实的乐队中的每个乐器组都进行了声像设置。这样做的好处是节省了时间，因为你就不再需要手工为每件乐器或乐器组调整声像了。不过，为了根据你的需要微调声像位置，预置的声像设置总是可以改变的。”[2]

所以这种带有原始环境采样的音源，通常不宜对其相位作较大的改动。例如以免破坏其原有的真实相位感。

2.根据乐队风格来设计

同样是四个声部，既可以是四个独奏的音色，也可以是四个群奏的音色，

两者的声相定位显然是有区别的。前者是四个点，而后者应该是四个面。请看下图：

在左侧图a中，四个声部均为单人音色。以女低声部为例，当其发声时，声音传到两个耳朵的声音如图所示，灰色区域为传到右耳的声音，而白色区域为传到左耳的声音。这个声音由于是从一个点发出的（相对于合唱队而言），所以其结像也应该是一个点，也就是说，从监听回放后，监听者能感受到这个人的具体位置和距离。

而在图b中，女低声部并非一个人一个点，而是数个人站成的一个面。所以当这个面发声时，在人耳中也应该表现出一个面的声源效果。这就是合唱合奏与独唱独奏的结像区别。

左侧独唱的女低声部，作为听者，它发出的声音分别传入两耳，如前文所述，两耳听到的声音不但有时间差，另外音色也有区别。通过调整左右相位，使得两个音箱包含的声音信号比例恰好能模拟实际的发声位置。

但对于群奏音色来说，其声场位置并非一个点。如第二种情况中的女低声部。她们的发声有空间深度（距离感），同时也有空间的广度（左右宽度）。而对于男高音与男低音声部（或类似位置的乐器）来说，他们的距离与听众之间更远，所以在听感上要让听众感觉到这种深度，就必须加大其混响，减少直达声的比例。

图3 独奏（唱）音色与群奏（唱）音色声音结像的区别示意图

图4 空间混响示意图

需要强调的是，声音“结像”并非真的形成具体的图像，只是对感知声音广度和深度位置的一个比喻。毕竟，人耳听到的普通声波的方向性比超声波弱很多，并不能精确形成所谓的图像。但是声音的频率越高，其方向性越强，在后期混音中，要特便注意对高频部分的保护，这些高频虽不及真正的超声波的方向感，但对刻画声音的细节和定位有着至关重要的作用。同时结像也有声源（乐器体积）的一种量感，例如低音提琴和小提琴，二者产生的结像体积感是不同的。

3.计算机音乐制作声场定位设计在教学中的运用

（1）空间效果器的正确运用

在后期处理中， 作为计算机音乐编曲与制作的初学者，往往会忽略各组乐器的声场定位，或者只对左右相位有一定的认识，对乐器纵深缺乏理解。

混响，作为环境空间效果器最重要的一种，对乐器的纵深感有着重要的表达作用。所以在设计完乐器的声相摆位后，有必要对其纵深感进行详细的效果比对，设置合适的混响，直到建立清晰的纵深感为止。同时，混响本身也会建立环境结像，即整个声音的空间感。兹根据混响原理制图见图4。

直达声（粗线）是决定乐器摆位的最重要的原始声音。但是在没有混响的情况下，直达声的声音往往比较锐利生涩，人耳会产生疲劳感。当声音传递到墙壁（前几次）再反射到人耳时，就产生了早期反射。早期反射的声音（中粗线线）和直达声有一定的时间差，产生一定的空间感。空间越大，早期反射声到达耳朵的时间越长，例如音乐厅的混响感觉与小客厅的感觉是完全不同的。另外反射面越多，早期反射的密度越大，与直达声混合，使声音变得圆润起来。后期反射（细线），则是声音经过多次反射传递到耳朵的一种声音，早期反射与后期反射都不是一个点，而是占据一定时间的音群。

混响实际就是上述三种声音混合的结果。早期反射会产生空间感，但加入过多比例会让声音产生变远的效果，甚至失去方位感而变得模糊起来；而后期反射，会让声音变得细腻甜美起来（声波无数次叠加，密度变大），但太多也会影响声音的清晰性。所以正确使用混响不但有助于产生宽阔的空间感，使音乐变得立体起来，而且可以美化声音。

需要注意的是，自然界的声音在反射过程中，由于高频方向性较强，不容易散射，在反射一定次数后能量逐渐消耗减少，而低频容易散射，反射次数比高频多，所以后期反射的声音会越来越模糊。但在软件效果器中，这种现象是不存在的，二者可以进行均等次数的混响。所以为了模拟自然的混响，要对高频混响进行衰减，即“高切 (high cut)”，适当运用可增强声音的温暖感。“低切(low cut)”，则可以减少低频混响带来的浑浊感，加强声音的清晰感。

混响效果器恰当运用，可以加强声音的层次以及空间感，但是不恰当的使用会破坏声音的正确定位以及结像。初学者容易犯的错误就是，对所有的声部或乐器盲目添加混响效果。当混响的早期反射或后期反射过大时，会使得乐器无限拉远，结像变得虚无发散，使听者不能感受到乐器的具体位置，音乐的层次感受到削弱。

（2）根据乐器的音区、功能来设计

主奏乐器声像一般比较靠近中间靠前的位置，在设计上要让听众感觉距离要比其他伴奏乐器近。如果是为歌曲作的编曲伴奏，则所有乐器要为人声服务，伴奏乐器除贝斯外，一般不适合占据中间的相位。如果要安排某乐器在中间相位，则要加入混响加大其纵深感，以区别人声的纵向定位。

另外在伴奏编曲中，即便是小编制乐队，也可以为了扩展声场将乐器的相位在左右两侧稍微拉宽，如颗粒型音头乐器（吉他，竖琴等），适合安排两侧。当然同类乐器对称安排比较符合听觉的习惯。例如若左侧已经有竖琴，则不宜再将颗粒类乐器安排在左侧，而安排在右侧为好。若是与人声作复调呼应的线性旋律类乐器，也适合左右相位对称安排，形成相互应答的对称感。

三、结语

综上所述，在计算机音乐编曲与制作过程中，必须重视各乐器的声场定位设计。可以说，声场定位是仅次于编曲的一项重要工作，其好坏将直接影响到最后母带混缩时的音响效果。或者说，如果在前期没有做好声场定位的设计，即便是编曲再好，混缩水平再高，最终的成品也是大打折扣的。而对于计算机音乐制作教学来说，教师不能仅仅教授软件的操作或编曲等知识，必须结合物理声学方面的知识，让学生了解或掌握乐器声场定位的相关原理，从而提高计算机音乐制作的音乐成品质量。

注释

①白金管弦乐混响效果以及采样的具体介绍可参考其说明书或该产品官方网站：http://www.soundsonline.com/sophtml/details.phtml?sku=EW-155．

[1][德]J.布劳尔顿．空间听觉[M]．项宁译．北京：科学出版社，2013．

[2][美]Andrea Pejrolo Richard DeRosa . 现代音乐人编曲手册——传统管弦乐配器和MIDI音序制作必备指南[M]．夏田，刘捷译. 北京：人民邮电出版社，2010．

On the Positioning Design of Band Sound Field Made by Computer Music and Its Application in Teaching

ZHOU Tian-xing
( Hanshan Normal University, Chaozhou 521041,China )

With the rapid development of computer music making technology,relevant courses have been opened in music major of higher education. But in the teaching process, the arrangement technology and software operation of teaching are widely paid attention, while the teaching of positioning design of the instrument sound field is ignored, which leads to the failure of exact reproduction of the band effect spatial level in the post processing of arrangement or the time when the finished work playing.Therefore, it is necessary to take the sound field positioning design as an important part of the teaching of computer music production.

computer music production; sound field positioning; sound imaging; post processing

随着计算机音乐制作技术的飞速发展，高校音乐专业普遍开设了相关课程。但在其教学中，普遍着重于编曲技术以及软件操作的教学，而忽视对编曲中进行乐器声场定位设计的教学，这导致编曲者在后期处理或对成品播放时不能达到准确再现乐队的空间层次的效果。故而将声场定位的设计作为计算机音乐制作教学中重要环节是十分必要的。

计算机音乐制作；声场定位；声音结像；后期处理

J0-05

A

CN22-1285（2017）092-099-08

10.13867/j.cnki.1674-5442.2017.03.15

周天星（1972-），男，韩山师范学院音乐学院副教授，硕士，主要研究方向为作曲技术理论。

（责任编辑：姜 通）