哈斯效应在建声和扩声系统设计中的应用

　　1引言

　　在二次大战之后修建和新建厅堂时发现：即使满足了最佳混响时间条件，仍然不一定能获得良好音质。因此从20世纪50年代开始，出现了寻找除混响时间以外决定厅堂音质的第二参量的研究热潮。其研究的特点是考虑语言或音乐更接近于一连串的脉冲声的性质，所以改变了过去以稳态声激发室内声场，研究封闭空间中声音的增长，达到稳定状态时室内声场的分布以及声源停止后声音的衰减，而是采用脉冲声源激发，研究到达某个位置上的直达脉冲声和一系列反射脉冲声的时空序列。

　　在那一阶段的研究论文中，H.Haas[1]于1951年发表的“单个回声对语言听感的影响”极为重要，被称为“哈斯效应”，它为立体声录放声的发展提供了原理基础。笔者主要介绍哈斯效应在厅堂音质设计和扩声系统设计中的重要应用。

　　2哈斯效应的基本内容

　　从声源直接传到人耳的声音称为直达声。在封闭空间内，人耳还会接收到从各方向来的一系列反射声，而最感兴趣的是直达声到达之后最先到达的第一反射声，它来自什么方向，它与直达声相比的时间差与强度差对听感有什么影响?

　　图1是两声道测听实验框图。 在人头的前方有L和R左右2个特性相同的扬声器，它们由同一个信号源，分别通过信号放大、延时、功放，从而可以改变L和R这2个扬声器输出信号的相对强度和延迟时间，来实验人们的听感效果。

　　当左右两扬声器辐射的强度相等，时间差为零时，则在两扬声器中垂线上听者并不感到有2个声源，而是只感到在两扬声器中间位置“O”点一个声源，笔者称这一并不存在但又是实际感受到的等效声源位置为“声像”。如果保持左右通道的时间差为零，但R比L的声强要大时， 则会感到声像从O点向R方向偏移。

　　当R比L声强级大10dB以上时，声像位置就在R的地方，好像L并不存在一样。当L的声强比R大时，声像便向L方向偏移。

　　如果L与R的输出强度相等，但L的信号比R延迟几分之一毫秒至几个毫秒，则声像从中心O点向R方向转移。延迟了3ms以上，声像就接近于在R的位置，听者感觉不到L的存在，只是感觉R的强度有所增加。当L比R的时延继续增大，达到30~50ms 时，虽然仍认为声像位置在R，但仍可感到L的存在;当时延大于50ms 时，可明确感到L的存在，并且认为L是R的一个“回声”。如果L的强度比R的强度弱，则产生回声感的时间延迟要长一些。

　　声像位置移动和回声感这一主观听感印象是复杂的生理-心理过程，除了和左右声道的信号频率、强度、位相、时延有关外，还和L与R两声源间距离(声像宽度)、与听者距离(图1中D)、听者偏离中心线的位置等有关。此外，在实际听者的条件下，还与听者的声学环境(混响时间、反射面位置)有关。尤其不能忽略的一点，即对声源的方位感还与视觉效果有联系。如果看得到画面或舞台上实际声源的位置，则只要声像位置偏离视觉声源位置不是很大， 便可感到听觉与视觉方位是一致的。倘若听者直接看到了发声的扬声器，则这一视觉感受就会很大程度地影响到听感的声像位置。