1認知不同形式的電聲可變混響系統

利用電聲的方法實現室內聲學可變的實用系統源于20世紀50年代。電聲可變混響系統自問世以來，伴隨科學技術的發展與進步（特別是電子技術的迅猛發展），從開始的實驗裝置發展到完善的系統設備，已在國際上許多發達國家的劇院尤其是多功能劇場中得到了較廣泛的應用。認知不同形式的電聲可變混響系統表1中列舉了國際上不同時期出現的十幾種具有代表性的電聲可變混響系統，它們的“機理”（含專利算法）以及系統的構成各不相同，所有這些系統都可以用歸一化系統框圖來表示。

歸一化系統框圖

2 典型電聲可變混響系統簡介

2.1 受援共振（AR）系統

受援共振（Assisted Resonance）系統是由Parkin和Morgan于1964年為改進倫敦英國皇家節日音樂廳的音質（主要是增加廳內低頻的混響時間）而研發的多通道混響系統。AR系統基本上是一個“窄帶”系統，每個聲道包括一個用聲共振器（ 亥姆霍茨共振器） 調諧于某個窄頻帶的電容傳聲器、移頻器、20 W功率放大器和揚聲器；在58 Hz～700 Hz的頻率范圍內共使用了172個聲道。

AR系統由開始的一種實驗裝置經過隨后幾年的不斷改進與完善，最終成了永久性的系統設備，它成為多聲道電聲系統使用時間最長的一個成功案例。后來在美國一些新建的音樂廳（如York，Concord和Scottsdale等）也采用了AR系統，只是在通道數上有所減少。

2.2 多通道混響（ MCR ）系統

荷蘭飛利浦公司的Franssen于20世紀60年代提出了通過一系列“傳聲器－揚聲器獨立寬帶聲道”，可以顯著增加室內混響時間。多通道混響 （ Multiple-Channel Reverberation）系統就是Franssen理論的商業化實現。MCR系統實際應用有二十余年的歷史，當時在歐洲許多國家新建或改造的多功能會議大廳、多功能劇場和音樂廳等場所得到了較廣泛的使用。

MCR系統是以擴散場為對象，因而傳聲器布置在觀眾廳內不直接拾取舞臺上的信號。每個揚聲器和每個傳聲器之間的距離均處于廳堂混響半徑之外（特別是同聲道的傳聲器），這樣可以使各聲道間的相關性最小，總放大量就是各聲道放大量之和（能量之和）。系統中要嚴格控制每個聲道的回路增益，以確保系統的穩定性和聲音的自然感。

應用MCR系統的里昂音樂廳演奏臺

2.3 聲控制系統（ACS）

聲控制系統（AcousticControl System）是20世紀80年代由荷蘭ACS公司與荷蘭Delft大學共同合作開發的電聲聲場控制系統。據不完全統計，截止到2005年，ACS已在世界各地的50余處劇院、多功能劇場、大學禮堂、議會大廳和教堂等場所應用。

應用ACS系統的美國加州大峽谷學院劇場

ACS是以直達聲場為對象，因而傳聲器布置在舞臺口上方直接拾取舞臺上的信號，利用原信號與系統脈沖響應的卷積來附加混響。每支指向性傳聲器“負責”拾取舞臺上或樂池的一部分信號，通常1支傳聲器覆蓋5 ㎡～10 ㎡的舞臺面積。每支傳聲器拾取的信號經處理后由矩陣器分配給各通道。

2.4 可變室內聲學系統（VRAS）

可變室內聲學系統（Variable RoomAcoustics Systems）是1993年由新西蘭M.A.Pol e t t i提出的，后經美國LCS（LEVEL CONTROL SYSTEMS）公司研發生產的。2005年被美國 Meyer 公司收購，VRAS 改名為“Constellation”。

應用VRAS捷克布拉格議會中心觀眾廳

VRAS最基本的是“耦合房間”─ 電聲耦合的理念，其核心是以一個專門設計制作具有單一性質的“數字式電子混響器”代替“真實的耦合空間”。數字聲頻信號處理器主要包括有：輸入交叉耦合矩陣，多通道混響器，反饋交叉耦合矩陣，輸出交叉耦合矩陣。這種新型的非直連式系統與以前的系統相比，可自然地控制局部和整體室內聲學特征，系統的混響增益與響度增益無關，能更好地抑制可能出現的聲染色以獲得高質量的聲音重放。

2.5 電子聲學優化（E-coustic ）系統

1988年，David Griesinger和Steve Barbar提出了“通過時變人工混響改進室內聲學”，電子聲學優化系統就是以此理論為基礎的，當時已成功設計和集成了用于聲學優化的組件和系統。1995年LARES公司成立，對此系統在軟、硬件方面不斷的改進和完善，形成了今天全新的第三代聲學處理技術。

E-coustic 系統采用了全新的數字處理平臺即“獨立時變混響器”），并結合神經科學和聲學領域的研究成果（聲音品質與人類感知的相互關系）推導出新的聲學算法，可以精確模擬出“房間”所有的關鍵聲學參數。時變混響器能夠在房間傳遞函數中拓寬諧振峰，從而直接為系統額外增加至少6 dB的穩定性。

獨立時變通道示意圖

E-coustic 系統中最主要的硬件部分是全新的 MainframeIII （聲學處理器）和 Matrix （矩陣）處理器，它們提供了具有極其靈活性的聲學處理能力的系統。Mainframe III有4個獨立的聲學處理引擎，運行全新的聲頻算法（源于對物理聲學和人類神經學的最新研究）。每個聲學處理器對直達聲、反射聲及混響的聲音能量進行獨立控制，同時能夠調整所有的關鍵聲頻參數（如平均自由程、早期衰變時間等）。

應用E-coustic系統的多倫多埃爾金劇院

2.6 VIVACE系統

VIVACE取自意大利語，意思為“活潑的”。VIVACE系統于2008年是由兩家德國公司共同研發并在不斷改進中，軟件是由Muller BBM聲學公司研發；硬件是由Stagetec公司制造，并最終整合成完整的VIVACE系統。

應用VIVACE系統的莫扎特巖石劇場舞臺

VIVACE系統采用卷積算法，系統軟件中還包含了世界上許多著名廳堂所采集的室內聲學特性參數，借助專利技術“聲學指紋”將項目廳堂卷積為目標廳堂的聲學特性參數，設計的算法對舞臺信號與之前所采集的脈沖響應進行“折疊”。系統有4個獨立處理引擎可以對大廳4個不同的聲學“區域”分別進行聲學優化與控制。包括對混響時間、混響電平、頻率特性、反射密度、瞬態響應的調整；以及對早期反射聲、混響聲進行獨立控制等。系統中的路由矩陣每個交叉點可獨立設置電平和時間延時，最大支持192×192輸入/輸出。相對傳統系統，VIVACE系統使用傳聲器數量少，通常情況下僅需要4支～12 支。此外，VIVACE系統可選配三維聲音效果軟件，支持現場實時多聲道聲音效果。

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