张婧颍，杨 倩，孟子厚

（中国传媒大学 传播声学研究所，北京 100024）

1 引言

乐器录音时所涉及的声学问题，包括作为声源的乐器本身的声学特性、录音时的环境声学特性、录音传声器的特性等，同时，还要考虑不同音乐作品的情感表达形式。虽然业界对二胡的声学特性有一些研究，但是综合考虑二胡录音时的声学问题的研究工作还不多，而在实际录音工作中非常需要对乐器录音的声学问题给出一个综合性的指南。

本文首先对二胡的声辐射指向性、谐和指向性以及声功率等声学参数进行了实验测量，以期对录音时传声器的拾音位置、民乐队中二胡的摆位及乐队中的配器和响度平衡问题提供参考。其次，根据听感实验数据对二胡乐曲的最佳混响时间进行了讨论，对最佳录音环境的选择以及后期效果制作提供依据。最后，实验分析了二胡录音传声器的选择问题，根据不同风格的二胡音乐选取适当的录音传声器。通过几项客观测量实验和主观评价实验工作，对优化二胡的录音制作提供一定的科学依据和启示。

2 二胡指向性测量

2.1 辐射指向性

每件乐器的发声都有一定的频率范围和辐射方向，乐器录音不是简单地将传声器放在某个位置，而是应该把它设置在乐器声辐射特性最好的位置，以使拾音达到最高的信噪比。

目前，二胡几乎一律按五度关系定弦为d1（内弦）、a1（外弦），其音域一般为d1～d3，约两个八度。本实验中测量了二胡常用音区d1～b2的各个单音的指向性，采用最常用的左手按弦、右手拉弓的方式。测量在无反射的房间进行，以演奏者拉奏的二胡琴筒为圆心，半径为1 m，高度为0.6 m的位置等弧度摆放9支测量传声器，指向圆心，形成一个半圆形。在水平面内每隔11.25°录制一个信号。录制的过程中演奏者保持力度一致。

单个泛音变化3 dB就能影响乐器的声音品质，各单音辐射的声压级指向性图在3 dB的范围（作为主极大范围）内绘出。再读取每个单音基频处及个别单音的二、三次谐频处的声压级值，绘出主极大指向性图，图1给出了单音d1、b2基频处及b2二次谐频的主极大指向性。由所测单音的基频及二、三次谐频可以得到300 Hz～2 kHz频段内声辐射的主极大范围，如图2所示。可以看出300 Hz～2 kHz 频段在56.25°方向上都处于主极大范围内。

图1 单音d1、b2基频及b2二次谐频（依次由左至右）处的声辐射主极大范围

图2 按频率划分的辐射指向性图及各频率段的声辐射主极大范围

2.2 谐和指向性测算

通过对乐器单音进行主观谐和感（音色悦耳、舒适）评价实验，再计算描述单音的26个特征参数并与主观谐和感进行多元线性回归分析，得到单音谐和性评价公式，如下式所示。将辐射指向性测量中录制的不同方向上的各单音，按照该公式进行谐和性计算，即可得到每个单音在不同辐射方向的谐和性。

Y= -0.17C - 3600F+142

Y表示单音主观谐和性，C表示频谱质心（Spectral Centroid），F表示频谱平滑度（Spectral fl atness）。由公式算出各个单音在不同方向上的谐和度。图3给出了单音d1、a1、a2辐射声压级的主极大指向性图与谐和指向性图的对照。

图4是各单音声辐射主极大范围与相对较谐和范围的对比。由此可看出，单音d1～a1与e2～b2的声辐射主极大范围和相对较谐和范围没有重叠，说明低、高音区单音响度越大，听感的谐和性相对较低。而中音区单音a1～b2在45°～67.5°范围内响度较大且较谐和。这对于二胡录音传声器拾音位置的选取具有参考意义。

图5是所测单音两种指向性之间的相关系数。可看出两者的正相关系数均很小，甚至个别单音呈负相关。对于低音区和高音区单音，听感上越谐和，中音区单音在声辐射较大的方向上听感上就越谐和。

目前二胡录音的传声器位置通常选在指向图中315°方向处。若希望录制的声音响度较大，音色也较融合、悦耳，指向图中45°附近也是一个应该考虑的位置。因此，从民族乐团的摆位看来，将二胡演员安排在指挥的右侧面向指挥，对听众来说可能是较佳的。

2.3 听感指向性

按照辐射指向性的测量方法，从不同角度录制了一首二胡曲《嘎达梅林》的主旋律乐段，并选取了圆润度、丰满度、柔和度、韵味感、整体感5个评价指标对各方向录音的乐曲进行主观评价，实验采用系列范畴法，对各指标在“好、较好、一般、较差、差”5个等级范畴上进行评价。按照实验原理对实验数据进行处理后得到5个指标的评价结果，图6给出了圆润度的评价结果。

图3 所测单音的声辐射指向图（左）与谐和性指向图（右）

图4 各单音声辐射主极大范围图（左）与相对较谐和范围 （右）

综合各指标评价结果，可以发现圆润度、丰满度、柔和度3个指标的分布相对比较分散，而韵味感和整体感基本上集中在“一般”与“较好”之间。对5个指标的评价结果在“较好”及“好”范畴内的角度统计，如图7所示。可以看出，对这5个指标评价均评价“较好”的范围主要集中在22.5°～ 67.5°和292.5°～ 337.5°。其中67.5°～ 337.5°这两个点处对5个指标评价均相对较好。

表1是16个不同方向录制的乐段评价指标的相关分析结果，可以看出整体感与圆润度、柔和度这2个指标有较大的相关性，说明听音员对二胡音色的整体评价主要是从圆润度和柔和度来考虑的，整体感与韵味感的相关性最小，可能的原因有：

（1）听音员对于韵味感的理解各不相同，而且确实对于二胡韵味感的解释也没有统一的说明。

（2）有人将二胡的韵味感解释为一种近似人声和擅长旋律歌唱的韵味，是二胡独特的音色特征，所以，韵味感可以看作是一项比较独立的评价指标。

录音中，要体现出原始的二胡音色在各个音区具有均衡响度的特点，就应保证拾取的低、中、高频率段的声压级比例合适。从指向性测量结果来看，各频率段在56.25°方向处辐射的声压级值均较大，因此，对二胡录音，在演奏者左后方处设置1支传声器可以较好地保证各音区的响度平衡。

图5 所测单音的两个指向性之间的相关系数

图6 圆润度的评价结果

图7 各指标评价结果在“较好”、“好”两个范畴内的方向

与西洋交响乐队中的提琴相比，中国民族乐队中的二胡在低、中音区不够丰满浑厚。为了弥补乐队中拉弦组乐器低、中音响度不足，在现场扩声中可设置一支辅助传声器于二胡低、中频能量辐射最大的方向。从本文指向性测量结果来看，可考虑在22.5°～ 67.5°角度范围内增设辅助传声器，提升二胡的低、中频响度。

3 二胡声功率测试

声功率是反映乐器声辐射情况的参量，不仅与乐器本身有关，而且还与演奏者、演奏内容、演奏力度与速度相关。二胡声功率测试采用现场比较法。

表1 16个不同方向评价指标的相关性

表2 二胡演奏单音和音阶时的总声功率级（单位：dB）

首先在测试房间内均匀选取8个测点，距离地面高度均为0.6 m（与演奏者手持二胡的琴筒高度一致）。然后将8支传声器分别置于8个测点并朝向二胡音窗的方向，由传声器同步拾取声音信号。由于二胡的常用音区为d1～e3，因此在该范围内选择有代表性的单音和音阶进行了测试。单音选择的是低音区d1和中音区 d2，测试时长为4 s，通过无间歇回弓实现持续发声。音阶选择的是低中音区d1～d2以及高音区d2～d3，测试时长为8 s。演奏力度均按照pp（很弱）、mp（中弱）、f（强）、ff（很强）变化。对于单音而言，先对基频和各次谐频的声压级取能量和，再进行测点平均得到平均声压级。而对于音阶而言，即对各音阶基频声压级进行能量相加，再取测点平均得到平均声压级。将标准声源放置在二胡琴筒的位置，对其1/3倍频程中心频率的声压级进行能量平均。最终根据平均声压级和标准声源的已知声功率求得二胡的声功率。表2是以不同力度演奏时二胡总声功率级测试结果。

随着力度由弱到强变化，单音和音阶的总声功率均呈现递增趋势。单音d1和d2的变化范围比较说明低音区单音辐射能量随演奏力度的变化比中音区稍加明显，这与二胡的音色特征相一致，二胡低音区音色厚实，高音区纤细、稍紧张。对于音阶的变化范围比较情况也与单音类似，这与二胡低中音区发音强弱幅度较大的特点有关。另外，以相同力度演奏不同单音和音阶时的声功率也有差异。

从演奏音阶的角度分析二胡的声功率。在4种力度下演奏两组音阶时其中各单音的声功率级如图8所示。可以看出，两组音阶的声功率级变化在4种力度下的走势基本一致，低音区和高音区辐射的声能较小，中音区较大，这与二胡低中音区发音明亮、高音区音量不大的特点相吻合。

在本文实验分析基础上，结合其他有关二胡声功率的研究工作成果，大致确定了单音d1、d2及音阶的声功率级平均值，如表3所示。

参照声功率的数值标准可以选择恰当的传声器拾音距离，传声器离二胡过近会拾到弦的摩擦声以及高音区的尖噪声，过远则拾取不到二胡特有的音色。另外，较大的声功率能够提供较高的信噪比，如果不考虑作扩声处理，在录音时对于声功率较小的乐器可以适当加大录音电平，但也不能过大，以免失去乐器本身的音质特点，或对其他乐器造成声音的掩蔽。因此，二胡的声功率测试结果也为乐队合奏中的响度平衡提供了参考。

二胡是单旋律乐器，缺乏丰富的和声色彩，因此，在表现音乐力度时，会运用丰富多样的表现手段来展现作品的力度层次。这样，在录制时就必须给强、弱奏一个合适的响度，不能使弱奏时的声音太小而听不清楚，也不能使强奏时出现尖噪刺耳声。因此，可以根据二胡在强、弱演奏力度下辐射声功率的大小，选择适当的传声器拾音距离。另外，录音房间容积的选择也要考虑到乐器的声功率特性，声功率大则需要较大的空间使得声场扩散均匀，声功率小则应用相对小的空间。

对于二胡独奏，其所辐射的声功率能否向听众席提供足够的响度是很重要的。通常按乐器以f力度演奏音阶时，辐射的声功率级作为其在厅堂中演出时强音标志乐段的声压级，从而评定厅堂的响度，并以此选择合适的乐队规模。另外，在乐队演奏中要达到二胡与其他乐器之间的响度平衡，也需要考虑其声功率特性来选取恰当的摆位。

图8 两组音阶中各单音的声功率级

表3 二胡声功率测试平均值（单位：dB）

4 二胡的最佳混响

在本实验室的相关前期工作《民乐混响感主观偏爱度的实验测量和分析》中，对二胡的最佳混响进行了实验研究。该实验采用时长为10 s～20 s的二胡乐曲片段进行偏爱度的实验，信号的混响时间取值为0.6 s、0.8 s、1.0 s、1.1 s、1.2 s、1.4 s、1.6 s、2.0 s。

二胡乐曲信号包含了二胡不同时期的代表作品，是流传至今的不同风格的经典曲目，这样可使实验结果在一定程度上反映二胡所适合演奏的环境的混响时间状况。对每首曲目的情感进行统计，听音员要选择当前的二胡乐段属于哪一个情感分类。

通过实验数据分析得出各乐段的混响感主观偏爱度结果。图9是根据实验数据结果画出的《良宵》乐段进行量值化的最佳混响感f值曲线图，可以看出1.4 s的混响时间能体现出其最佳混响感。

图9 《良宵》量值化的最佳混响感f值曲线

图10 按照演奏速度进行的最佳混响时间的分类统计图

对《良宵》的9个乐段都进行了同样的数据处理，最终每首乐段找到了一个惟一的最佳混响感表现在混响时间上的值。考虑到乐段的演奏速度对混响感可能存在的影响，统计了每个乐段的演奏速度。表4为所有乐段的统计结果，其中包括了民乐片段的曲目名称、最佳混响时间值、演奏速度以及情感分类人数分布的统计情况。

由表4可以得出，二胡最佳混响时间的范围较大（0.8 s～ 1.8 s），平均最佳最混响时间在1.3 s左右。从演奏速度的角度分析最佳混响时间，见图10。

图10结果表明演奏速度对二胡最佳混响感也是有一定影响的，演奏速度较快的曲目的最佳混响时间值偏小，而速度较慢的曲目的最佳混响时间值偏大，即节奏快的曲目适合在短混响的环境下演奏，而节奏慢的曲目适合在混响时间较长的环境下演奏。

从乐曲情感进行分析，二胡较适合于演奏忧郁、哀伤风格的乐曲，这可能与二胡近似人声的独特个性和大量二胡名曲创作的特定时代背景有关。选自同一首曲目的不同片段的实验结果分析，见表5。

表4 各乐段的实验结果统计

表5 《赛马》不同片段的实验结果

实验中选取了《赛马》曲目的2个片段，其旋律和表达情感上是相同的，演奏速度和演奏技巧上有差异。但是这2个片段的实验结果相差很小，都在混响感的差别阈限范围内，不存在明显的差异。因此对于《赛马》来讲，可以认为演奏技巧对混响感的影响不是很大。

混响感是一个主观的心理量，主要由混响时间决定。其中录音室和听音室的混响时间影响较大。由实验得出二胡演奏环境的最佳混响时间在1.3 s左右，这在录音后期混响效果处理时可作参考。

听音房间的容积大小不同，对最佳混响时间的要求也不同。如果房间较大，最佳混响时间应相应长一些，以达到较大的响度使声音听起来更丰满一些 。

5 二胡录音的传声器选择

通过音质主观评价实验对7支不同的传声器录制的二胡曲目进行评价和分析。实验内容包括两部分：一是对不同音质指标的评价，二是对总体偏爱度的评价。

表6 二胡录音音质评价实验的传声器

图11 传声器在6项音质指标上的总体比较

二胡曲目选取3首风格各异的代表作《病中吟》、《赛马》和《空山鸟语》中的片段。《病中吟》表现了郁郁不得志的心情，音色深沉具有韵味；《赛马》运用了大段落的拨弦技巧，把草原牧民的喜悦表现得淋漓尽致，节奏欢快，生动活泼；《空山鸟语》描绘了深山幽谷、百鸟嘤啼的优美意境，旋律生机勃勃，抒情优美。这3首作品代表了不同的音乐风格，涵盖了二胡的多种演奏技巧，作为二胡录音音质的评价素材具有一定的典型性。

实验选取的是7支不同类型的专业录音传声器，类型涉及电容式、动圈式、大振膜、小振膜、电子管、晶体管等。除了一支小振膜电容传声器，其他都是国产传声器，由于它们的工作原理、制造材料和加工工艺有所不同，因此，对于二胡声音的录制能起到不同的效果。表6为7支传声器的具体参数。

实验一采用系列范畴法，结合评价传声器的相关标准和二胡的音质特点，选取了清晰、明亮、柔和、圆润、厚实和韵味6项评价指标，就这些指标在优、良、中、差、劣5个等级上进行评价。实验二采用对偶比较法，分别对7支传声器录制的二胡乐段进行两两比较，让听音员就整体听感进行偏爱性选择。

表7是传声器在3首曲目上的等级评价结果，可以看出每支传声器在3首曲目上的等级评价结果都不尽相同，并且在每个具体曲目上的录音音质表现力也不相同。对于《病中吟》7支传声器的差异最大，U95的表现力最好，清晰、厚实、韵味都达到了优的等级，其他指标良好。CR873、SM4001的各项指标都达到良好，MK4除了明亮度稍差以外，其他指标也都优良。《病中吟》这首曲目是最具二胡特色的曲目，其细腻、委婉、深沉的韵味用U95来表现是最佳的。

考虑到每个乐曲自身的表现力各不相同，对表7的结果根据7支传声器对每个曲目的区别力的不同进行加权平均得到总体相对比较结果。从图11可以看出，7支传声器基本可以分为两类，NT2和两个动圈传声器归为一类，这一点是比较令人意外的，因为在实用中NT2的反映还是不错的，但它也许不太适合录制二胡的声音。总体上比较好的2支传声器是CR873和SM4001，都是小振膜传声器，一支采用电子管前置放大器，一支采用晶体管前置放大器。

图12给出了7支传声器在3首曲目上录音音质的总体偏爱度的排序结果。这个结果与表7、图11的结果有一些差异。CR873、MK4、SM4001是总体上反映最好的3支传声器，但是U95的偏爱度就要靠后一些了，甚至不如动圈传声器CD58。NT2的音质总体上还是不佳。从以上的实验评价结果来看，虽然MK4、CR873、SM4001在二胡的录音音质上都还不错，但是难以看出录音音质与传声器的膜片大小、前置放大器的形式等的关系。动圈传声器作为二胡录音来看总体上是不如电容式传声器的。

表7 对3首曲目的评价结果

图12 传声器在3首曲目上的录音音质偏爱度排序

适合于二胡录音的传声器选择要考虑到多方面的因素，包括二胡曲目风格、演奏技巧、传声器形式与参数等。实验发现，大振膜电子管传声器U95虽然各个单项音质指标的评价都属于优良，但它对3首曲目的总体音质偏爱度其实并不高，说明一支各单项参数指标都不错的传声器，并不一定是最适合录制某件乐器的传声器。总体上来看，MK4、CR873、SM4001这3种小振膜电容传声器对二胡录音音质的反映还是不错的。

6 总结

由录音方式获得的乐器声响，与直接聆听表演者的演奏不同，它是对原始声音信号利用电声技术和声学环境的再创作，因此，对乐器录音的声学问题就值得探讨。根据二胡的声辐射与谐和指向特性，演奏者左后方45°方向附近的响度与听感谐和性均较佳，可作为传声器拾音位置以及二胡在乐队中摆位的方位参考。二胡以f力度演奏音阶时测得的声功率级约为87 dB～91 dB，可据此选择恰当的传声器拾音距离和录音房间的容积大小。从主观听感来看，二胡乐曲的最佳混响时为1.3 s左右，可作为录音环境的选择和后期混响效果处理的参考。适合于二胡录音的传声器选择需要考虑多方面因素，对于一支各单项参数指标都不错的传声器，可能并不最适合录制二胡。在建声条件不足的情况下，利用这些声学方面的分析来弥补客观条件的不足，也能为达到较佳的录音效果提供一定的帮助。

［1］何穆.民乐混响感主观偏爱度的实验测量和分析[D].中国传媒大学硕士学位论文.2008.7

［2］杨倩，张婧颖，孟子厚.二胡录音的传声器选择[A].2011年声频工程学术交流年会论文集.2011.9

［3］张婧颖，孟子厚.二胡声辐射指向的音质特性[A].中国声学学会第九届青年学术会议论文集.2011.11

［4］孟子厚.音质主观评价的实验心理学方法[M].北京：国防工业出版社，2008

［5］齐娜，孟子厚.声频声学测量技术原理[M].北京：国防工业出版社，2008

［6］李楠.中国民族拉弦乐器声功率级的半消声室测试[D].华南理工大学硕士学位论文.2010.6