在上一期中，我們深入探討了語音頻譜、共振峰以及影響語言清晰度的關鍵因素。本期，我們將聚焦聲場對語言清晰度的影響，并為大家總結麥克風放置的實用規(guī)則。

　　關于聲場對語言清晰度的影響

　　在探討聲場對語言清晰度的影響時，一個關鍵的觀察點是聲音的指向性，即聲音在不同方向上傳播的強度和特性。通過精心設計的實驗和測量，我們可以觀察到聲場中的諸多細節(jié)，這些細節(jié)對于理解如何捕捉和傳達清晰的語言至關重要。

　　當發(fā)言人發(fā)言時，其聲音不僅受到周圍聲場環(huán)境的影響，還受到人的頭部和身體的影響。這種影響在多個維度上展現(xiàn)，包括指向性、距離與方向、以及頭部和胸部的反射等。

下面是人類說話者在垂直和水平平面上的極坐標圖。

(參考: Chu, W.T.; Warnock, A.A.C.: Detailed Directivity of Sound Fields Around Human Talkers.)

　　首先，值得注意的是，當我們繪制出人類說話者在垂直和水平平面上的極坐標圖時，可以發(fā)現(xiàn)一個明顯的現(xiàn)象：電平在經(jīng)過A加權后，男性和女性在正面和背面之間的差值大約為7dB。這意味著聲音在直接面對的方向上最為強烈，而在背后則相對較弱。

　　然而，這一數(shù)據(jù)并沒有揭示出關于頻率相關性的全部信息。事實上，高頻聲音在背面的衰減比低頻聲音更為顯著。這一發(fā)現(xiàn)對于麥克風的選擇和放置位置具有指導意義，因為它意味著為了捕捉更多的高頻細節(jié)，麥克風需要更加靠近說話者的正面。

(參考: Chu, W.T.; Warnock, A.A.C.: Detailed Directivity of Sound Fields Around Human Talkers.)

　　從上圖可以看出，方向性從大約1kHz及以上增加。將這一事實與1kHz以上頻率的重要性相結合，很明顯，當在人前面而不是在人后面拾音時，可以獲得更高的可懂度。

(參考: Chu, W.T.; Warnock, A.A.C.: Detailed Directivity of Sound Fields Around Human Talkers.)

　　此外，在垂直面上，我們注意到一個有趣的細節(jié)：與其他方向相比，330°方向(大致指向胸部區(qū)域)的水平面更高。這并非偶然，而是由于聲音從胸部反射出來所導致的。這種反射不僅增強了該方向上的聲音強度，還可能對頻譜產(chǎn)生一定的影響，尤其是在低頻部分。

　　距離與方向

　　由于并非所有麥克風都放置在距離講話者1米的地方，因此了解當我們靠近聲源時會發(fā)生什么是很有趣的。

　　下圖顯示了在給定方向上1米處記錄的語音頻譜的偏差。角度(+45度、0度和-45度)在垂直平面內(nèi)。這些結果是10個談話者的平均值。

　　三個圖中的每條線分別顯示了80厘米、40厘米、20厘米和10厘米處的偏差。

　　如果在改變方向和距離時頻譜沒有變化，所有曲線都將是直線，但隨著我們離談話者越來越近，偏差會增加。

　　下圖顯示了從軸向平面向上45°的測量位置。與這里的偏差是微妙的。而不那么依賴于距離。

　　下圖顯示了當我們在軸向平面下方45°的測量位置。身體對聲音的反射對的影響是巨大的。

　　下圖顯示了在軸向上偏差在一定程度上介于其他兩個之間，這意味著語音的頻譜隨著到麥克風的距離而變化。

(參考: Brixen, Eddy B.: Near field registration of the human voice: Spectral changes due to positions. AES Convention 104, Amsterdam, the Netherlands. Preprint 4728)

　　研究表明，聲音在垂直和水平平面上都表現(xiàn)出明顯的指向性，其中高頻聲音的指向性尤為顯著。這意味著在麥克風拾音時，麥克風的位置和方向?qū)φZ音清晰度至關重要。此外，隨著我們與聲源的距離變化，語音的頻譜也會發(fā)生變化，這進一步強調(diào)了麥克風放置的重要性。

　　對于頭部和胸部的反射，研究同樣揭示了它們對語音頻譜的顯著影響。領夾式麥克風或頭戴式麥克風雖然提供了行動自由，但也可能導致記錄的頻譜與自然感知的頻譜存在差異。因此，在選擇和放置麥克風時，我們需要考慮這些因素對語音清晰度的影響。

　　頭部和胸部

　　在廣播和現(xiàn)場聲音應用中，首選的麥克風通常是領夾式麥克風(胸部佩戴)或頭戴式麥克風(頭戴)，這允許用戶有更多的行動自由。人們應該意識到這樣一個事實，即將麥克風放置在如此短的距離處會導致記錄的頻譜不同于在正常收聽距離處感知到的自然和中性頻譜。這種差異遠遠不能忽略。

　　以下是五條曲線，解釋了將麥克風放置在身體或頭部時語音頻譜的變化。所有曲線均基于測量值，平均為10人(見參考文獻)。

　　上曲線(胸部)量化了在胸部采集的語音頻譜與在軸上1米處采集的同一個人的語音頻譜的不同方式。當將麥克風放在胸部時，關鍵2-4 kHz范圍內(nèi)的頻率會顯著降低。

　　第二條曲線(頸部)顯示了麥克風離下巴更近時的偏差。這一立場非常適用于廣播，因為如果記者或受訪者穿著t恤、運動衫等或外套，這是放置領夾式麥克風的唯一實用方法。在戶外使用時，麥克風可以披著毛皮或戴在圍巾后面。在任何情況下：輔音頻率都會大幅降低。

　　前額曲線表明，將麥克風放在前額上是對頻譜干擾最小的位置。這個位置非常適合舞臺和電影，但不適合新聞。

　　耳朵曲線顯示了在這個位置較高頻率的逐漸衰減。將麥克風放置在耳朵處可以很方便;然而，它需要補償以保持語音可懂度。

　　將麥克風放在臉頰(耳機)時，與大多數(shù)其他位置相比，2-4 kHz的范圍更好。然而，仍然需要在最高頻率下提升。DPA耳機具有內(nèi)置升降裝置。

　　需要注意的是，與胸部姿勢相比，“微笑的角落”(臉頰處)的語音水平高出約10 dB。

　　從曲線中可以看出，在800Hz附近存在上升的一般趨勢，這可以被認為是補償?shù)?。然而，最顯著的偏差是導致語音可懂度降低的衰減。這一定要時刻注意!

(參考: Brixen, Eddy B.: Spectral degradation of speech captured by miniature microphones mounted on Persons’ heads and chests. AES Convention no. 100, Copenhagen, Denmark. Preprint 4284.)

　　麥克風的放置規(guī)則

　　基于上述分析，我們?yōu)辂溈孙L的選擇和放置制定了以下規(guī)則：

　　人聲手持麥克風應位于口腔前方，角度為±30°，并盡量保持軸向?qū)R。

　　領夾式/胸部佩戴式麥克風應使用預均衡或后期均衡來補償在胸部位置處缺失的3-4kHz頻率范圍。

　　頭戴麥克風相對中性，但可能仍需對高頻進行適當補償。

　　講臺麥克風應具有指向性，并指向講話者的嘴部，以減少環(huán)境噪音的影響。

　　在多揚聲器環(huán)境中，應選擇定向麥克風，并確保每個揚聲器的麥克風能夠?qū)⑵渌麚P聲器的聲音衰減至少10 dB。

　　結語與展望

　　至此，關于語言清晰度(可理解性)的深入洞察系列已告一段落。我們希望通過這一系列文章，為大家提供了對語音產(chǎn)生、傳播和接收過程中影響語言清晰度的因素的全面理解。

　　然而，音頻技術的探索永無止境。在未來，我們將繼續(xù)關注音頻技術的最新發(fā)展，并為大家?guī)砀嚓P于音頻原理、前沿技術及其應用場景的探討。讓我們共同期待音頻技術為我們帶來的更多可能!