混响(声学特性)

（reverberation）混响时间的长短是音乐厅、剧院、礼堂等建筑物的重要声学特性。声波遇到障碍会反射，所以我们这个世界充满了混响。

混响的要求

声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些。这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就感觉到声源停止发声后还有若干个声波混合持续一段时间。这种现象叫做混响，这段时间叫做混响时间。

对讲演厅来说，混响时间不能太长．我们平时讲话，每秒钟大约发出2～3个单字，假定发出两个单字“物理”，设想混响时间是3秒，那么，在发出“物”字的声音之后，虽然声强逐渐减弱，但还要持续一段时间(3秒)，在发出“理”字的声音的时刻，“物”字的声强还相当大。因而两个单字的声音混在一起，什么也听不清楚了。但是，混响时间也不能太短，太短则响度不够，也听不清楚。因此需要选择一个最佳混响时间．北京科学会堂有一个学术报告厅，混响时间为1秒。

不同用途的厅堂，最佳混响时间也不相同，一般来说，音乐厅和剧场的最佳混响时间比讲演厅要长些，而且因情况不同而不同。轻音乐要求节奏鲜明，混响时间要短些，交响乐的混响时间可以长些。难于听懂的剧种如昆曲之类，混响时间一长，就更难于听懂.节奏较慢而偏于抒情的剧种，混响时间则可以长些。总之，要有一定的、恰当的混响时间，才能把演奏和演唱的感情色彩表现出来，收到应有的艺术效果。北京“首都剧场”的混响时间，坐满观众时为1.36秒，空的时候是3.3秒。这是因为满座时，吸收声音的物体多了，所以混响时间缩短，上面所说的最佳混响时间是指满座时的混响时间。高级的音乐厅或剧场，为了满足不同的要求，需要人工调节混响时间．其中一种办法是改变厅堂的吸声情况。在厅堂内安装一组可以转动的圆柱体，柱面的一半是反射面，反射强、吸收少；另一半是吸声面，反

射弱、吸收多．把反射面转到厅堂的内表面，混响时间就变长；反之，把吸收面转到厅堂的内表面，混响时间就变短。

高水平的音乐会都不使用扩音设备，为的是使听众直接听到舞台上的声音.为了让全场听众都能听到较强的声音，音乐厅的天花板上挂着许多反射板，这些反射板的大小、形状、安放位置和角度都经过精确设计，以便把舞台上的声音反射到音乐厅的各个角落。

处理好不同建筑物的声响效果，取得好的音质，这是一门很重要的学问，叫做建筑声学。上面介绍的混响只是其中的一个方面，希望能引起同学们对声学的兴趣，钻研这门与我们生活关系密切的科学。

录音中的混响

真实世界中的混响

在这个世界中，是否存在没有混响的地方呢？有！你坐上飞机，飞到一万米高空，然后往下跳，这时你大喊大叫，就是没有混响的，因为你在空中，周围没有任何障碍物，你的声音将会无限扩散出去而不会被反射回来。所以就没有混响。

另一个没有混响的地方就是声学实验室。声学实验室的墙壁、天花板、地面是经过特殊处理的，声音到达墙壁后将会被墙壁吸收而不会被反射回来。为什么会被吸收？你可以做一个小实验，找100根针，就是缝衣服的针，把它们捆在一起，弄齐，然后你可以看看这一捆针的针头面，你会发现它是黑的，因为光线到达这一面后，经过多次反射，一直射到里面去，出不来，所以就没有光被反射出来，就好像光都被吸收了一样。声学实验室的布置也是类似于此，把声音吸收。

录音棚是半个声学实验室，能做到吸收大部份的混响。录音棚的墙壁排列都是不规则的，表面是用松软的棉制品构成，虽然比不上那捆针头，但声音到达墙壁后进入那乱糟糟的棉花里，七反射八反射就留在棉花里出不去了，所以录音棚里的混响也很小。

在一个房间里大吼一声，会有多少反射声，答案是无数。

在这个房间里，你拍一下巴掌，得到的声音是另一个样子

是不是很多？这其实是比较简单的一个反射过程。如果这个房间里再摆上一些桌子椅子，反射会更加复杂。

闭上眼睛，大吼一声，你就可以知道你大概处在一个什么样的环境中，在外面，还是在家里。甚至你在家里大吼一声，就可以知道你在哪个房间里，在这个房间的哪个位置上。这是因为各个房间由于空间大小不一样、家具的摆放不同、墙壁的材料不同，所以具有各自不同的混响特征；同一个房间里不同的位置上，由于你距离墙壁的远近不同，所以也具有不同的混响特征。你熟悉这些特征，所以你就能光凭声音就能分辨你在什么位置上。

一个看起来很菜鸟的问题：为什么录音和混音要加混响？

为什么录音和混音要加混响？答：因为录音时是没有混响的。

为什么录音时是没有混响的？答：因为录音棚是无混响的。

为什么录音棚是无混响的？

其实专业的录音棚是有混响的，他们有很多板状的材料，可以灵活把房间改造成各种混响特征。但随着数字录音技术的飞速发展，数字混响效果器能够模拟真实情况下的混响，所以大家就干脆把录音棚弄成无混响的，录完音后再用效果器来模拟混响效果，想要什么混响就有什么混响……这就是为什么录音棚，尤其是中小录音棚和个人工作室，都做成无混响的原因。

人造混响原理

在这样一个房间里，教师的声音经过多次反射，假如有5条声音反射线到达学生耳朵，

以上只列举出了5 条声音反射路线，实际上是几千几万条到无数条。为了讲解方便，我们就说这5 条。

教师每讲一句话，学生实际上就听到了6 句：第一句是直接传到了学生的耳朵里，没有经过反射，后面5 句是经过各种反射线路到达学生耳朵的声音。这6 句话时间隔得非常近，图中声音到达有时间表，注意时间单位是毫秒（1 毫秒等于0.001 秒）。

由于这些反射声到达的时间间隔太近了，所以学生就听不出来是6 句话，而是1 句带有混响感觉的话。

学生听到的声音是这6 个声音的叠加。

这只是为了讲解方便，真实情况是几千几万个声音的叠加。

混响效果器就是这样工作，把声音进行很多很多次的重复叠加，就得到了混响效果。

有了这样一个东西，以后计算起来就方便了，无论教师说什么话，只要把教师的声音，进行某种计算，就可以得到6 个声音叠加的效果。

那么，这个“某种”计算，到底是什么计算呢？在数学中这个叫做“卷积”计算，英文是“convolution”，就是把教师的声音，根据上面那张6 个脉冲的图，进行叠加计算。

这种计算是不分先后的，你既可以认为是把教师的声音，根据那个脉冲图（声波），进行叠加计算；也可以认为是把那个脉冲声波，根据教师的声音（把教师的声音考虑成由无数个脉冲组成的声波），进行叠加计算。

这个脉冲图，也就是这个含有6 个脉冲的声波，就是这个房间的从教师讲台到学生座位的混响特征。在声学上，由于这个混响特征是由脉冲得到的，所以就很形象把它称作“脉冲反应”—— impulse response ，简称IR。

混响效果器的工作原理，就是拿源声音，与impulse response 做卷积计算。