测量传声器位置与音质的关系

摘要：古琴由于其声学构造，有着独特的音响表现。本人通过对古琴进行录音和研究数据对比，致力于分析在拾取古琴声音的时候，传声器的位置与古琴“刚劲”音质的关系。通过介绍“刚劲”的理解、实验方案设计、声学数据分析、主观评价结果，较为客观地对比传声器的不同位置对古琴“刚劲”程度的影响。

关键词：古琴  传声器  刚劲  音质

当今科技的发展对传统音乐的传播形式有很大的影响，通过电声技术，我们可以轻而易举地拾取到乐器的声音。那么对于古琴这件有着深厚的文化内涵和精神寄托的文人乐器，它的音响表现与审美特征有什么样的关系呢？古琴自古以来有着“恬”“静”“和”“清”的审美表现，古人讲究“余谓琴者心也，琴者吟也，所以吟其心也”。但是现代电声技术的运用，尤其是北京奥运会开幕式导演张艺谋将千年古琴“太古遗音”搬上了舞台，古琴的审美也不知不觉渗入了现代人的理念，很多人在欣赏古琴时都会用“刚劲”这样的词来形容，事实上，古琴发声很小，它不像钢琴那样有巨大的共鸣系统，那以现代听众的角度来看，距离古琴多远才能听出“刚劲”的感觉呢？

一、对于“刚劲”的定义

根据新华字典的解释，“刚”意思为：硬，与“柔”相对。“劲”有两种解释，一是力气、力量，二是精神、情绪、兴趣。“刚劲”一词的含义为挺拔有力，在这里可理解为声音苍劲、挺拔有力。用通俗的鉴赏标准来说，表示为高频明亮、中频平稳、低频厚重。

二、实验设计

1.实验概述

用6只型号为AT4041的传声器按照10cm、20cm、50cm、100cm、150cm、200cm的距离指向古琴第八徽和九徽之间。为了减少传声器的不同方位对测量造成的误差，尽量将传声器放置成一条直线，同时为了避免前一个传声器对声音的遮挡，影响到后一个传声器的拾音，所以我们将各个传声器稍微错开，保证六只传声器在同样的位置、同样的角度拾取到古琴同一个部位的声音。传声器的角度为0°（与水平线平行），高度（与地面的垂直距离）为70cm，录音增益为50dB。测量现场如图1：

2.传声器说明

为了较少地拾取空间的声音，保证声音样本采集的高保真度，尽可能多地还原古琴真实的声音，所以选择了心形指向性传声器。古琴发声面积大，但响度小，因此选择了高灵敏度的电容话筒。铁三角AT4041传声器属于心形指向性电容传声器，具有平滑、高频率响应、高输出及极高的最大声压输入音量，其无变压器电路设计，能有效减低电路中所产生的噪声。设有高通滤波开关和高耐用性铜制外壳，可以拾取到清晰的古琴的声音。

3.系统流程

6只传声器通过NATRIX声卡与protools音频工作站相连，声卡外接Newsmy KH310A音箱，音箱与DANGEROUS D-BOX监听控制器连接。

4.测量内容

演奏者依次弹奏了空弦音、按音、泛音三組，每组包括了古琴的定弦音高即C-D-F-G-A-C-D共7个音高，每个音高弹奏两遍，除此之外，我们还拾取了古琴的三个乐曲片段。

三、声学数据分析

为了客观地对比不同位置的传声器拾取的古琴声音的区别，笔者运用sonic visualiser对6只传声器拾取到的空弦音的第一个音高测量了它们的频谱（图2）、基音（图3）、音量、动态范围、自然衰减时间（图4）。运用GMAS测量了它们的谐音频率比和谐音能量比（图5）。由于每个音高演奏者弹奏了两遍，这里笔者选取了相对较好的一遍进行测量。以下将六只传声器按照距离古琴由近到远的位置分别标位a-b-c-d-e-f。

1.频谱分析

观察6只传声器拾取信号的频谱图，可以看出：a、b传声器频谱图中的黄色部分占比最小，c、d传声器频谱图中的黄色部分占比居中，e、f传声器频谱图中的黄色部分占比最大，这说明a、b传声器拾取的声音噪音成分最小，e、f传声器拾取的声音噪音成分最大，c、d传声器拾取的声音噪音成分居中。a、b传声器声音频谱红色部分最多，e传声器声音频谱的红色部分最少，这说明a传声器拾取的谐音能量最强，e传声器拾取的谐音能量最少。

2.基音分析

通过分析基音可以看出：c传声器的基音频率最高，为68Hz，b传声器的基音频率最低，为65.7Hz。由于基音决定了声音的音高，所以可以得出c传声器拾取的声音音高是最高的。

3.音强、动态范围及自然衰减时间分析

通过分析音强可以看出：b传声器拾取的动态范围（60.3949dB）最大，c传声器拾取的动态范围（23.5003dB）最小，这说明了b传声器可以拾取到较大的动态范围；从自然衰减时间可以看出，c传声器的自然衰减时间（2.91s）最短，所以c传声器拾取的声音更为清脆。

4.谐音频率比及谐音能量比分析

传声器a的基音频率为131.89Hz，音强为11.09dB，谐音频率比和谐音能量比均为1；第二谐音频率为263，78Hz，音强为34.74dB，谐音频率比为2.0，谐音能量比为3.1；第三谐音频率为395.68Hz，音强为31.23dB，谐音频率比为3.0，谐音能量比为2.8；第四谐音频率为528.02Hz，音强为33.30dB，谐音频率比为4.0，谐音能量比为3.0；第五谐音频率为659.46Hz，音强为18.59dB，谐音频率比为5.3，谐音能量比为1.7；第六谐音频率为794.94Hz，音强为11.95dB，谐音频率比为6，谐音能量比为1.1。

传声器b的基音频率为197.72Hz，音强为30.95dB，谐音频率比和谐音能量比均为1；第二谐音频率为395.92Hz，音强为19.27dB，谐音频率比为2.0，谐音能量比为0.6；第三谐音频率为594.62Hz，音强为15.48dB，谐音频率比为3.0，谐音能量比为0.5；第四谐音频率为794.78Hz，音强为21.97dB，谐音频率比为4，谐音能量比为0.7；第五谐音频率为928.39Hz，音强为20.83dB，谐音频率比为4.7，谐音能量比为0.7。

传声器c的基音频率为197.40Hz，音强为3.52dB，谐音频率比和谐音能量比均为1；第二谐音频率为426.98Hz，音强为31.04dB，谐音频率比为2.1，谐音能量比为8.8；第三谐音频率为593.98Hz，音强为24.27dB，谐音频率比为3.0，谐音能量比为6.9；第四谐音频率为794.78Hz，音强为21.97dB，谐音频率比为4，谐音能量比为0.7；第五谐音频率为857.77Hz，音强为15.86dB，谐音频率比为4.3，谐音能量比为4.5。

传声器d的基音频率为197.84Hz，音强为8.83dB，谐音频率比和谐音能量比均为1；第二谐音频率为395.68Hz，音强为5.07dB，谐音频率比为2.0，谐音能量比为0.6；第三谐音频率为594.87Hz，音强为21.27dB，谐音频率比为3.0，谐音能量比为2.4；第四谐音频率为794.06Hz，音强为7.68dB，谐音频率比为4.0，谐音能量比为0.9；第五谐音频率为991.90Hz，音强为12.57dB，谐音频率比为5.0，谐音能量比为1.4；第六谐音频率为1257.04Hz，音强为27.29dB，谐音频率比为6.3，谐音能量比为0.7。

通过计算6只传声器的谐音频率比和谐音能量比，可以看出b传声器较a传声器拾取的声音高频谐音更丰富些，基音能量较a传声器强一些，所以b传声器拾取的声音要透亮一些，音高感更明确一些。c、d传声器拾取的声音噪音成分多一些，这可能与距离较远有关，也与电脑内录有关，另外这两只传声器的声音谐音能量都很弱，在听感上较为淡薄。

四、主观评价

对音质的主观评价涉及到了人的生理听觉和心里听觉的差异，还与个人的文化背景、听音习惯和偏好有关，没有哪两个人的看法是完全一致的，并且事前的暗示会影响人的主观判断，因此在做主观评价时，我们尽量以一组人为单位，保持听音环境的一致，并且将6只传声器所录的乐曲片段打乱顺序播放，以获得较为精确的评价结果。具体情况是：将3首乐曲片段分为三组，每一组有6个音频，分别是6只不同位置的传声器所拾取的声音，将6只传声器按由近到远的距离编号为：a，b，c，d，e，f。问卷将“刚劲”程度用数字“1-5”来表示，“1”为程度最低、“5”为程度最高。

实验人数：7人

监听音箱：GENELEC 1037C

监听音量：-30dB（电脑音量开到最大的前提下，调音台SUM输出为-30dB）

测评结果：按照测评人员对于刚劲程度从大到小的排序，结果为：

第一组：b-a-f-d-e-c

第二组：a-b-d-c-e-f

第三组：d-b-e-a-c-f

总体来看，被测人员认为a、b传声器拾取的古琴声音刚劲程度较大，而e、f传声器拾取的古琴刚劲程度最小。

五、乐曲片段验证

为了使得主观测评的结果有较为客观的依据，笔者选取主观测评人认为的刚劲程度较大的a、b传声器及刚劲程度最小的e、f传声器拾取的3个乐曲片段进行分析，同样是测量乐曲片段的频谱、音强、动态范围。

1.频谱分析

从乐曲片段的频谱图可以看出：e、f传声器拾取的声音频谱黄色部分相对较多，红色部分相对较少，a、b传声器拾取的声音频谱黄色部分较少，红色部分较多，这说明a、b传声器拾取的声音噪声较少，直达声较多，谐音能量强，体现在听感上为中、高音区的声音较为圆润，而e、f传声器拾取的声音噪声较多，直达声较少，谐音能量弱，体现在听感上声音较为淡薄。

2.音强分析

从乐曲片段的音强分析可以看出，a（a1为59.23dB；a2为55.76dB；a3为60.92dB）、b（b1为43.55dB；b2为43.55dB；b3为52.14dB）传声器拾取的声音动态范围较大，而e（e1为17.04dB；e2为49.37dB；e3为37.10dB）、f（f1为36.85dB；f2为28.50dB；f3为35.30dB）传声器拾取的声音动态范围较小，体现在听感上是a、b传声器的声音更为细腻，高频明亮，低频丰满，而e、f传声器拾取的声音则较为平淡，力度变化较小。

基于以上分析，可以认为在录制古琴时，传声器建议放置在距离古琴20～50cm之间，小于20cm虽然能拾取到演奏的细微之处，但容易将古琴的声音形象过分夸大，声音不真实，大于50cm容易拾取到更多的噪声，声音淡薄，没有表现力。20～50cm之间可以拾取到合适的古琴音响，这时候所表现出来的“刚劲”的程度听起来是舒服的，即低频有力度，中频平稳丰满，高频明亮圆润，声音听上去挺拔而有力，符合我们对古琴“刚劲”程度的理解，也符合现代意义上的古琴音响审美。

结语

古琴“刚劲”声学品质与传声器位置的关系只是古琴音响审美研究的一个点，通过测量、分析它的各项数据，将声音用可视化波形展示，有助于我们更好地把握、理解古琴的审美理念，具有重要的实践价值。借助于声音的客观测量与主观评价，我们可以直观地“解码”古琴音乐，是反映古琴音響本体特征的重要途径，笔者希望在这方面的研究中，能够继续深入下去，让隐藏在古琴中的每一个细节都能放大化呈现，为古琴音乐的传承与发展提供一些新的视角与亮点。

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