遮蔽和绕射效应引起的音色差

声学理论认为：前进中的声音遇到几何尺寸大于或者等于声波波长的障碍物时，该障碍物就会对声波的前进起阻碍作用，这种现象称为遮蔽效应。由于遮蔽效应的作用，在障碍物后面会形成一个声阴影区。但是，声波可以绕过几何尺寸小于声波波长的障碍物，这种现象称为绕射效应。声波的遮蔽效应和绕射效应都与该声波的波长相关，也就是与该声音的频率相关。李保善先生在《立体声应用技术》^[1]中对这一现象进行了较详尽的阐述。

如图8-1所示：如果一点声源在人头的右前方发声，由于绕射效应，低频声可以绕过人的头部而到达被遮蔽的左耳朵。由于人头部直径大约为17～20cm，低频声到左耳多走的路程很有限，绕射的损失很小，因而偏离中轴线的低频声声源，到达两耳的声级差几乎为零。可是对于频率较高的声波，则不能绕过头部，所以到达被遮蔽的左耳朵的声级将由于声阴影区的存在而低得多，且频率越高，声源偏离人头中轴线的角度越大，声级也就低得越多。

图8-1 遮蔽效应示意图

所以对某一个固定大小的障碍物而言，绕射效应使低频通过，而遮蔽效应挡住了高频。由于绕射效应和遮蔽效应，强度差里包含了音色差的概念。那么双耳间的强度差主要是指高频，而不是低频。同时我们还注意到另一个事实，自然界中纯音是很少的，大部分是频谱复杂的声音。对于低频声，它的基音和低次泛音很可能产生绕射现象，而高次泛音则被头部遮蔽。因而到达一只耳朵的声音是原来的音色，到达另一只耳朵由于遮蔽效应使高次泛音强度明显降低，而使音色发生变化，这就叫音色差。音色差用Δf表示，它是不同频率的另一种表现形式。

综上所述，音色差作为强度差的又一种表现形式，对听音人判断声源方位也起着重要作用。(www.xing528.com)

我们从第四章到第七章中讨论的在所有拾音制式中∆L的获得完全是利用传声中的指向特性和立体声传声器系统的主轴张开角度，与音色差无关，也就是说没有考虑人头的遮蔽效应。这不得不说是个缺憾。

房间立体声的另一个缺点是在用扬声器进行立体声重放时，左扬声器发出的声音也会被右耳接收，右扬声器发出的声音也必然会被左耳接收，这在某种程度上造成声像的混乱。还有听音房间的声学特性对重放也有影响，因为用听音房间的声场对原有录音声场进行再造，难免引起声音的失真。

由于这些原因，人们发明了人头立体声方法。在人头立体声方法中，拾取的声道间信号不仅存在时间差、强度差和相位差，而且增加了音色差信息，使立体声信号更加接近人在自然听音状态下听到的声音。而且人头立体声方法的录音要求使用耳机进行立体声重放，也避免了由于听音房间特性造成的信号畸变。

本章将介绍几种拾音制式，它们实际上是几种特殊的传声器装置。