聲學專家Pat Brown在2010年曾發(fā)布過一篇技術(shù)文章，內(nèi)容是為讀者講解如何簡易快速地收集脈沖響應數(shù)據(jù)。其中對脈沖響應、卷積、可聽化和反卷積等概念也有一定講解�！ �
時隔八年，Pat Brown的這種操作方法仍沒有被淘汰，反而在我們?nèi)粘９ぷ髦酗@得更有實用性�！ �
以下為文章全部內(nèi)容
我們很難用言語準確描述事物的聲效怎么樣。聲效是含糊而主觀的事物，人們對聲效的評估往往各不相同。一方面，聲音和聽覺直接掛鉤，人體的聽覺處理是音頻技術(shù)人員最強大的工具；另一方面，各種測量系統(tǒng)能提供大量診斷數(shù)據(jù)，但是干巴巴的數(shù)據(jù)很難直接說明聲效的意義。因此，把人體聽覺和外部測量工具結(jié)合起來，采二者之長，對聲效評估工作來說非常重要。
需要的工具：
立體聲話筒，節(jié)目音源和錄音機。
當然，這些操作都需要先準備個人電腦�？梢褂脗�人電腦測量不同的聽音位置非常麻煩。電腦測量不但需要耗費大量設(shè)置時間，還要準備很長的電纜、接口箱等等�！ �
說起來好笑，因為個人電腦功能太強大，收集系統(tǒng)IR數(shù)據(jù)反而不是非用電腦不可。本篇技術(shù)文章將告訴大家，如何在不使用個人電腦的情況下收集系統(tǒng)IR信息，以及如何進行數(shù)據(jù)的后期處理、評估和聽音�！ �
脈沖響應
脈沖響應（IR）無疑是最重要的聲學測量方法了。它也是最古老的一種方法，具體包括拍手聲、充氣氣球爆破聲、手槍開火聲等等。脈沖響應蘊含了很多聲音系統(tǒng)和聲學環(huán)境信息�！ �
原理：房間對你的拍手聲產(chǎn)生的效用，同樣作用于你的聲音，或者同一個房間同一個地點演奏著的樂器�？梢哉f，IR就是房間對聲音產(chǎn)生的“獨特作用”。一旦采集到聽音位置的IR數(shù)據(jù)，就可以分析得出房間的早期反射聲場、晚期反射聲場和散射聲場的信息�！�
如果使用音響系統(tǒng)來激勵房間，那么IR還會包含揚聲器的響應和整體性能等信息，因為它與語音清晰度和音樂清晰度等因素相關(guān)�！ �
簡而言之，房間中特定聽音位置的IR包含了該位置可“聽”到的大多數(shù)系統(tǒng)/房間特性。
很多編輯器（比如SoundForge™和Cool Edit™）都能對兩個wave文件進行卷積操作�！ �
什么是卷積
所謂卷積，就是用一個文件（時間或頻率數(shù)據(jù)）對另一個文件（時間或頻率數(shù)據(jù)）進行編碼，使之具有前者的特性。比方說，有一個干聲節(jié)目音源素材，還有一個房間IR數(shù)據(jù)文件，那么進行卷積操作后，我們就能得到該干聲節(jié)目音源加上現(xiàn)場特定聽音位置的聲學特性之后的聽音效果。對IR和干聲節(jié)目音源材料進行卷積操作，然后聽效果，這一整個過程被稱作“可聽化”。理想狀態(tài)下，IR應該是雙聲道（立體聲話筒的兩個通道）的文件。其中包含了很多位置信息，聽音者根據(jù)已精準判斷聲音所處的三維空間位置�！ �
可聽化具有以下突出優(yōu)點：
● 無須對講話人或音樂家進行實地錄音，就能評估語音或音樂效果
● 可以通過修改IR來模擬房間聲學變化�？陕牷苣M這種變化引起的效果
● 比錄音擁有更好的信噪比。如果IR收集不受噪聲干擾，可聽化會得到比實地錄音更低的底噪
● IR是某個特定聽音位置，房間/系統(tǒng)響應的完整記錄。因此，將來發(fā)展出更好的算法，還能再加工IR
無論使用什么測量平臺，采集恰當?shù)腎R應該具備如下特征：
● 以dB為縱坐標展示時，數(shù)據(jù)應該從左上角到右下角填充屏幕
● 必須測量系統(tǒng)的完全衰減，所以不可截斷衰減拖尾
● 可聽化需要良好的信噪比。我要求至少90dB的動態(tài)范圍，然后看著衰減能量從高到低衰減到-80至-90 dBFS的本底噪聲（如下圖所示）
★收集IR數(shù)據(jù)
反卷積是卷積的反向操作。
Step1：在房間播放某個已知的激勵信號
Step2：對其引起的響應進行錄音。
這兩份文件之間的差別即為IR（脈沖響應），即聲音從音源傳遞到接收器的過程中，房間/系統(tǒng)對聲音產(chǎn)生的作用�！ �
獲取IR的其中一種方法是進行復雜的反卷積數(shù)學運算。有不少軟件應用可以對兩個文件進行反卷積操作。本例中使用的是SoundForge應用，雖然還有其它數(shù)學處理可以得到同樣的結(jié)果，但是它們原則是一樣的�！ �
在房間中播放的系統(tǒng)激勵信號不必為脈沖信號。實際上，脈沖信號不是種好的選擇�！ �
掃頻正弦波倒具備幾個很大的優(yōu)勢：
● 為房間輸送的能量大得多。因此能提供更大的信噪比優(yōu)勢
● 更能避免錄音器過載，因為正弦波的電平穩(wěn)定，不會像噪音或脈沖信號一樣忽高忽低
● 由于波形特性簡單，因此可選擇幾乎所有的數(shù)字平臺進行錄音。相比之下，復雜的波形會被某些壓縮程序大幅更改
● 相對容易設(shè)置錄音電平
注意：因為正弦波能產(chǎn)生巨大的能量（因而才能提供更好的信噪比），所以測試過程中須謹防燒毀揚聲器�！ �
所需設(shè)備
可選擇的設(shè)備有很多，我的設(shè)置使用的都是手頭上已有的設(shè)備�！ �
我創(chuàng)建了一個wave文件，其中包含了一個24秒的掃頻信號、一個48秒的掃頻信號以及一個無回聲語音音軌，總時長大約兩分鐘。使用一臺MiniDisc播放器把信號傳送到系統(tǒng)。
這個播放器價格很低，放電池即可使用。這是個獨立的單元，所以不需要用長電纜來連接系統(tǒng)�！ �
文件記錄在另一臺MiniDisc播放器/錄音器。這臺設(shè)備好一些，帶XLR輸入和幻象電源，還有SPDIF輸出，所以記錄的文件可以直接傳送到個人電腦，不需要事先轉(zhuǎn)換模擬。閃存卡或CD媒體比我的設(shè)備要好些，直接插到個人電腦就能進行后期處理了�！ �
系統(tǒng)播放wave文件，然后只要進行錄音，就完成了數(shù)據(jù)收集工作。24秒的音軌用來設(shè)置電平，48秒的音軌才是后期需要處理的部分。語音文件用來提供參考，包括測量位置的聽效參考；后期還可以用來比對可聽化文件。每個聽音位置大約耗時兩分鐘進行測量�！ �
后期處理
SoundForge能夠很好地從錄音里重現(xiàn)IR�！ �
Step1：把錄音傳送到個人電腦
Step2：在wave編輯器里打開錄音，截取錄音的48秒掃頻信號部分來創(chuàng)建一個新的音軌
Step3：再分別標注出源文件和錄音文件，并選擇“重現(xiàn)脈沖”
幾秒以后，即可得出包含了IR的新文件。點擊“播放”即可收聽脈沖。
不同的可能性
這是最有意思的部分，很多聲學軟件都能打開IR，比如Smaart™ Acoustic Tools、WinMLS™或TEF-MLS™（它們都能打開wave文件），經(jīng)過處理以后，你會得到各種聲學指標�？梢岳肧oundForge、Cool Edit™或EASE™的EARS ™模塊里的干聲材料進行可視化操作，自由靈活地發(fā)掘這些平臺（和自己的視聽器官系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)分析功能。還可以輕松地對比出測量平臺算法之間的區(qū)別。通過這些操作，很快你就能找出自己喜歡的、符合你對聲音的理解的工具，這些工具會幫助你有效利用數(shù)據(jù)。你可以和同事交換交流這些文件，還可以用來記錄聲音系統(tǒng)改造前后的性能。它們還有很大的存檔價值。給你一份Fogg講演廳的IR文件如何？賽賓曾在那里推導出了著名的賽賓公式。有了這份IR文件，你就能就置聲其中，和其他人一樣聆聽這間講演廳了。
IR測試不是什么新鮮事�，F(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了好幾種新工具，能更好地利用數(shù)據(jù)。這些工具幫助我們進行測量和聽音工作，最終創(chuàng)建出更優(yōu)秀的聲音系統(tǒng)。
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