张一龙
【摘 要】 分类描述电子音乐声音扩散系统中的扬声器功能，包括回放、扩声、乐器、触发、效果以及复合功能。
【关键词】 电子音乐；声音扩散系统；扬声器系统；功能；分类
文章编号： 10.3969/j.issn.1674-8239.2017.10.009
【Abstract】The author describes the functions of loudspeakers in the electronic music sound diffusion system， including playback， sound reinforcement， musical instruments， triggering， effects and composite functions.
【Key Words】electronic music； sound diffusion system； loudspeaker system； function； classification
在电子音乐的创作与演出中，扬声器是声音扩散系统①中最重要的组成部分之一。电子音乐声音扩散系统中的扬声器系统，包括主扩及返送两个部分。相对于其他传统音乐现场演出所使用的扬声器系统，电子音乐创作与演出中的扬声器系统被赋予了更多的功能。本文尝试对电子音乐声音扩散系统中的扬声器功能做出较为全面的分类描述。
1 回放功能
电子音乐现场演出的声音扩散系统中，最常用与最基本的功能是回放功能。如2015 Saint Germain电子音乐会声音扩散系统中的回放扬声器（见图1，图片源自INA-GRM）。回放的素材是作曲家精心预置的电子音乐作品，可能存储在磁带、硬盘等各种不同的存储设备中。通过放音机、数字音频工作站等具有回放功能的设备，接入电子音乐声音扩散系统中，最终驱动扬声器进行声音回放。
回放功能的实现过程中，需要注意预置电子音乐作品数据格式的匹配与变换问题。例如数字音频中的采样率问题，在演出中经常会出现因采样率匹配错误而导致的速度与音高变化的问题。又例如通道数量的匹配，这个问题比较复杂，有以下几种情况。
（1）预置电子音乐作品的通道数少于声音扩散系统的回放通道数。此时，需要音频系统工程师与作曲家进行沟通，将预置电子音乐作品的通道数扩充到声音扩散系统的回放通道数，使用全部的扬声器或部分扬声器。具体的做法比较灵活，可以将预置作品进行通道复制，也可以在音频路由系统中将一个输入映射到多个输出中去。这种处理方式在多个不同类型的电子音乐节目同台演出的情况下被大量使用。
（2）预置电子音乐作品的通道数等于声音扩散系统的回放通道数。这种情况不需要进行变换匹配，因为声音扩散系统是根据这种特定的电子音乐输出格式而专门设计的。
（3）预置电子音乐作品的通道数大于声音扩散系统的回放通道数。这种情况比较棘手，因为声音扩散系统的通道数已经无法满足作曲家对作品呈现的效果设想，就如同乐队某个声部的乐手缺席，而指挥要排練全编制音乐所面临的窘境。比较理想的解决方案是对声音扩散系统进行扩充式的全新设计，以满足作品的要求，但一般来说，这需要更多的音响设备和更长的装台设置时间。如果实际情况不理想，那么，只有作曲家修改创作设想，与音频系统工程师协商出损失最低的方案。
2 扩声功能
音乐节目的演出扩声通常又被称作“现场扩声”，包括了“制作型扩声”和“声学增强型扩声”②。“制作型扩声”是对所有乐器都拾音，经过调音台、效果器等制作工具对被扩声源的音量平衡、音色、声像、声压级等进行重新合成，这种方式是对乐器本身的演奏彻底解构，并经过技术手段来重构的，通常在乐器直达声不够、空间较大、乐器比例极端不平衡时使用，如果制作的目标并不是以还原为第一诉求，而是需要人为地创作出某种特殊效果，也会使用这种方式。而“声学增强型扩声”是针对特定的乐器进行拾音并扩声，通常被扩声的乐器在比例上略差于其他乐器，所以也被称作“补声”。这种扩声的诉求是尽量保留声学环境与乐器演奏的真实关系。
这里需要指出的是，预置电子音乐在扬声器中直接回放不属于扩声的范畴，但是已经通过扬声器回放出来的电子音乐再通过传声器拾取并放大的过程，是属于扩声的。
电子音乐演出中，声学乐器或人声在舞台上或特定演出位置发声，需要预置恰当的电子音乐回放音量，当出现以下问题时可以给出相应的解决方案。
（1）独奏乐器相对电子音乐回放音量过小：通过“制作型扩声”全面提高声压级（音量小的乐器提高的量更大）或“声学增强型扩声”补充独奏乐器的音量。
（2）独奏乐器相对电子音乐回放音量过大：通过“制作型扩声”全面提高声压级（音量大的乐器提高的量较小）或提高电子音乐回放的声压级。
（3）群奏乐器之间的比例不平衡：通过“制作型扩声”全面提高声压级或“声学增强型扩声”补充小声乐器的音量。
（4）乐器间比例平衡且与预置电子音乐回放音量相匹配，但整体音色欠佳或声压级不够：通过“制作型扩声”全面提高声压级同时改善音色。
综上可以看出，虽然“制作型扩声”和“声学增强型扩声”在制作理念上差异较大，但在电子音乐现场演出当中混用的情况时有发生。如2013北京国际电子音乐节厦门巡演声音扩散系统中以扩声功能为主的台口主扩扬声器（见图2）。
这里要说明的是，在舞台上或特定演出位置被扩声的声源，除了声学乐器和人声，还包括了电声乐器和被当做乐器使用的扬声器。这两种情况以上规则同样适用。在电子音乐现场演出中，被当做乐器的扬声器下文将会详述。
3 乐器功能
从广义上来说，电子音乐中大量的声音不是由乐器发出的，甚至不是自然界的声音，而是通过人为手段改编或创造出来的，这类声音在电子音乐中发声的最终载体，就是电子音乐现场演出系统中各种扬声器。endprint
从狭义上来说，预置的电子音乐程序中，有一些特定的轨道或乐器（以独奏居多），作曲家将这些素材发送到一只或一组扬声器上，这只（组）扬声器可能放在舞台上的常规演出位置，也可能放在非常规演出位置甚至观众席的各个位置，就从内容和空间上模拟某种特定位置上的乐器，如声音扩散系统中的“树”状乐器扬声器（见图3，图片源自Louise Rossiter. Diffusion within Acousmatic Music. PPT Presetations. 2013）。这类乐器功能的扬声器如果声压级较小，可能还需要常规的传声器拾音并进行扩声，这种扩声的性质和实践过程与普通声学乐器没有区别。
回放功能和乐器功能是需要厘清的两个概念，它们的主要区别在于：
（1）完成回放功能的系统设置与扬声器选择要具备相当的通用性，在一首电子音乐作品的演出中，通常一只或一组回放扬声器要发出的声音种类很多，各种不同的声音在不同的时间使用同一通道和扬声器，这就要求回放扬声器及信号通路要具有兼容性。对声音来说，越宽的频率响应、越大的动态范围就意味着回放兼容性越强。而完成乐器功能的系统设置与扬声器选择可以追求个性化，因需要模拟的乐器或指定回放的声音一般只有一种，所以不用考虑兼容性，可以针对特定的音源来做优化。例如，完成回放功能的扬声器与系统通道通常都是覆盖范围较宽的，常用多分频大型扬声器。而完成乐器功能的传声器很多都是强调某一频段的声音比较“有个性”的特制扬声器，比如只有高频的高音头或只有低频的低音炮。
（2）从工作性质上来区分，完成回放功能扬声器设置的位置也需要具有相当的兼容性，特别是在不同类型的电子音乐节目间需要共用扬声器的情况下，完成回放功能的扬声器通常要根据节目来做位置上的妥协。而完成乐器功能的扬声器位置可以由作曲家和音响工程师随意摆放，基本没有任何约束。在实际的声音扩散系统设计中，具有较广影响力的那些“制式”或“流派”的扬声器摆位固定，全都是完成回放功能的扬声器。而完成乐器功能的扬声器摆位不固定，可能在任何位置。
（3）从功率和体积上来说，完成回放功能的扬声器的功率和體积一般比较大，这样才足以承受音乐全奏时的声压级，满足“制作型扩声”的高声压级要求。而完成乐器功能的扬声器功率和体积不固定，有时为了完成单件乐器点声源的模拟，扬声器的体积必须要小，但是功率和频率响应覆盖又要求较宽，这种情况需要使用通过特殊声学原理实现的扬声器，例如笔者曾使用过博士（Bose）出品的基于被动双模共振技术的锥形扬声器，可以在很小的体积内达成较低的低频下潜。
4 触发功能
电子音乐现场演出中，还有一类扬声器的作用是发出触发信号，触发其他电声乐器或扬声器发声，或者作为触发某个音乐“动机”或段落的开始。触发信号可以是音乐内容的一部分，也可以是独立的触发信号。
作曲家将预置好的信号或在演出期间实时操控的电信号送至触发扬声器，触发扬声器发声，然后通过声音信号检测设备对触发扬声器发出的声音进行检测与鉴别，符合预设的触发条件后，声音检测设备会发出触发信号，用来控制下一级设备的动作。下一级的设备如果是最终的发声设备，这种触发可以被称作单级触发，如果下一级的设备仍是一组触发扬声器，这种触发可以被称作多级触发。
在以上触发的过程中，触发扬声器主要起中继的作用，通过触发扬声器及声音检测设备，作曲家间接地控制最终发声设备的动作。
触发信号的规则由作曲家或装置艺术家预设，常用的声音信号检测设备是传声器，也有直接侦测触发扬声器纸盆振动的光电检测仪。常见的触发规则是通过声压级、音高、音长等物理量来设置，例如，当声压级高于或低于一定值、音高高于或低于某频率，下一级设备就开启或关闭。
触发功能并不是普遍出现在所有的电子音乐作品中的，在交互类电子音乐作品以及一些跨界装置艺术的电子音乐作品中才会出现。触发扬声器在此所扮演的角色，存在或象征意义更大过实际意义。
5 效果功能
在电子音乐声音扩散系统中，还有一类比较独特的扬声器，这类扬声器只用来回放各种效果声音，或者只用来构建各种不同的声音空间，被称作效果扬声器。在电子音乐声音扩散系统的设计阶段，作曲家和音响工程师通常会预留一些通道和扬声器给效果声回放，原因主要有以下几个方面。
（1）电子音乐现场演出的效果声是非常丰富的，有一些来自预置的电子音乐声轨，有一些是预置声轨实时激发效果器并实时操控的，还有一些来自于现场演出实时激发的。一般来说，常规演出中的效果器使用是比较谨慎的，因为常常会面临“不真实”所带来的负面影响，效果通常是模仿真实声学环境的，即便有夸张，也是在小范围内的夸张，所以，效果器的使用从量上看比较小，从效果本身的运用上比较保守。但是，在电子音乐的演出中，效果器的使用远多于传统音乐，可以说目前效果器中大多数的预置效果都是为电子音乐而设置的，传统音乐能用的预置比较少。从效果声在音乐中的重要性来看，传统音乐中的效果声是处在绝对从属的地位，而电子音乐中的效果声则处于主要地位甚至是绝对的主导。有的电子音乐作品只有几个小节甚至几个音符的预置音轨，完整的音乐作品是由这个动机激发的各种效果声以及由此衍生的绵延不绝的效果声构成的。
如此丰富的效果声构成多条声音迥异的效果声轨，作曲家在空间中安排不同的效果声来自于不同的方向、不同的音质回放，最直接有效的办法就是设置独立的效果通道和效果扬声器。在一些电子音乐声音扩散系统的设计中，效果扬声器的数量甚至超过了只播放直达声的扬声器。
（2）作曲家在设计一些效果声时，希望这些声音来自于一些特殊的方位，例如后方、头顶、舞台深处等非常规位置；又或者是希望预置电子音乐声轨与被激发的效果声轨彼此分立，来自于不同方位，例如，来自前方的直达声所激发的效果声来自后方或舞台侧方。效果声通道与扬声器的独立可以达成这些设计思想，从听觉上拓展了声源与效果来自同一方向的局限，进一步完成了听觉空间的立体化。endprint
图4所示是2015北京国际电子音乐节厦门巡演的演出实况，其声音扩散系统中的中置效果扬声器位于台口的正上方，在已经超过了灯架的极高位置，设置了一个只播放效果声的扬声器。此扬声器是借用演出剧场的中央语言扬声器，如果回放演出音乐信号，扬声器的品质略差，回放效果不是很好。所以，技术人员只用这只扬声器点缀性地播放效果声，取得了非常好的演出效果。
除了上述临时设置的效果扬声器，还有一些固定安装的效果声扬声系统。这些系统通常是用来进行固有声学环境的电声改造，通过电声系统，根据作曲家的需求来改变电子音乐现场的声学环境。这类系统笔者也将之划进效果扬声器的范畴。
例如Constellation声学系统，是一套完整的电子建声与服务的解决方案。固定安装该系统后，可能在既定的声学环境下模拟出各种不同的声学环境，以适用于不同电子音乐作品的回放要求，并且可以在节目间进行快速的切换。例如在一个比较小的环境下模拟出教堂和音乐厅的不同声学效果。该系统是VRAS技术和全新数字音频平台D-Mitri下运行的，涉及的算法比较复杂，在固定安装时需要专业人员大量的测试与调整。所以，此类系統是相对于电子音乐现场演出系统之外的独立系统，在进行电子音乐现场音响设计的时候，可以借用这套系统与演出系统进行配合，达到更佳的演出效果。例如韩国Alpensia音乐厅安装的Constellation声学系统中的微型扬声器和传声器（见图5，图片源自www.meyersound.com）。
6 复合功能
在电子音乐现场演出的实践中，上述几种不同功能的扬声器通常是混合使用的。实际上，大部分扬声器承载了多重功能，是复合功能的扬声器。
（1）回放功能与扩声功能的扬声器是大量重合的。完成回放与扩声功能的扬声器从技术指标上来说基本都是全频扬声器，可以完成各种音乐内容的重放。所以，对于同一方位与距离的回放与扩声，一般来说只要功率足够，扬声器是可以共用的。
（2）其他完成各种功能的扬声器也可以灵活共用。例如，乐器功能扬声器与效果功能扬声器常常共用，这两类扬声器很多时候不同时发声，且扬声器的位置多见于非常规位置，在演出时间中可酌情共用。这两类扬声器与触发扬声器有时也可以共用。
这里要说明的是，虽然扬声器是共用的，复合扬声器实现了多重功能，但是从系统设计以及演出中音频母线分配的理念来看，不同功能的信号是分别处理与发送的。每条扬声器母线上的多种声音元素分别来自实现不同功能的通道，在这条母线先进行“缩混”，最终由一只或一组扬声器回放出来。
参考文献：
[1] WH/T 40—2011 舞台灯光系统工艺设计导则[s].
作者简介：
蔡建清，大学本科，教授级高级工程师，任江苏大剧院工程建设指挥部副总工程师，负责舞台灯光、音响、机械以及智能化、机电设备的设计、技术与施工管理。近年来在南京图书馆小剧场、南京博物院小场剧、启东文体中心、连云港文化中心等项目中担任舞台灯光、音响和机械的施工技术管理与技术顾问。同时，还负责南京奥体中心、南京博物院、南京东郊国宾馆、江苏省人民医院、禄口国际机场T2航站楼等项目智能化工程的设计与施工技术管理工作。endprint
