耳膜耳鳴聲音的深度感 探討耳膜耳鳴在影院還音中的作用

耳膜耳鳴聲音的深度感探討耳膜耳鳴在影院還音中的作用

一更自由的還音境界自《聲電影》誕生以來，視聽制作人員一直在努力達到更真實的電影的效果。影院還音系統(tǒng)先后經(jīng)歷了模擬單聲道和立體聲以及現(xiàn)今被廣泛使用的5.1、6.1和7.1多聲道數(shù)字環(huán)繞立體聲，以求達到更加完美的影院還音境界。幾乎所有對影院還音系統(tǒng)的改良都只圍繞著一個主題：令跨越以聽眾為中心點的聲音更加接近真實（如圖1）。專家發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在的影院還音系統(tǒng)可以很輕易地模擬出飛機迎面飛來，從聽眾的正面向身后呼嘯而過、聲音漸漸消失在聽眾后方的遠處的情景；或者汽車從左邊急速劃過、到達聽眾右側(cè)的情景?？傊?jīng)驗證明，跨越聽眾頭部的聲音是還原得最真實的。從立體聲4.0四聲道，再到5.1六聲道、6.1七聲道和7.1八聲道的影院數(shù)字還音系統(tǒng)，每次影院還音系統(tǒng)的技術(shù)改造都要增加音箱，并且總是加載在聽眾頭部的兩側(cè)或前或后也證明了這一點。即影院還音系統(tǒng)的改良重點都是：以聽眾頭部為中心的，調(diào)節(jié)對稱前后和兩邊的聲音，令影院還音環(huán)境更加完美。二畫面空間效果的影響不幸的是，聽眾不是每次都處在影院還音系統(tǒng)的聽覺中心位置，而是可能在聲源的另一端（如圖2）。例如：畫面上有一匹馬正對著聽眾由遠及近地跑到聽眾面前，沒有“跨越”，而是停了下來。對這種情況的馬蹄聲處理應該是中置音箱發(fā)音。但實際上，影片播放時還音系統(tǒng)只是簡單地讓馬蹄出聲，昂貴的還音設備對由遠及近的聲音的立體深度效果沒有絲毫的幫助。如今在影視聲音后期制作時對這種從正中襲來且“不跨越人腦”的聲音一般有如下兩種常用的處理方案：(1）當畫面發(fā)聲物體由遠及近時，令聲音近大遠小。(2）當畫面發(fā)聲物體由遠及近時，令聲音的低頻部分逐漸減小，高頻部分逐漸增加。因為低頻聲波長，可產(chǎn)生聲音的衍射效應，繞過一些障礙物；而高頻聲波短，指向性強，障礙物的通過性就差。所以，長期以來，人類逐漸有了這樣的聽覺經(jīng)驗：低頻含量多的聲源距離聽眾遠；高頻含量多的聲源距離聽眾近。錄音師常通過大量高頻聲令觀眾覺得與物體之間的距離更近了。但是這兩種方案都有它們的局限性。首先，在沒有障礙的平直路面上，由遠及近的聲音高低頻衰減程度差不多，這樣方案1可能就不適用了；同時，人耳在任何時刻都是以近處的聲音作為參照聲級去判斷所聽到的遠處聲音。所以，想令一個漸大的聲音產(chǎn)生由遠及近的效果，必須將它放進一個前景（近處）的聲音環(huán)境聲中，否則它會失去聽眾主觀產(chǎn)生的空間深度感。其次，如果“前景安靜”時方案2也不適用，因為它與一個始終處在人面前的、只是漸漸加大的聲音沒有任何區(qū)別。比如我們聽到一個火車漸強鳴笛的素材時，只會覺得好像有人在旁邊調(diào)整耳機或擴音器的音量而已。但如果將這個素材放進有著嘈雜的車站人群環(huán)境聲的前景時，我們聽起來立刻就會覺得火車從遠處進站了。因此，當要在畫面空間里表現(xiàn)這樣一個由遠及近的聲音深度變化效果時，應該怎么辦呢？總不能此時在銀幕上打出一行字：請立刻和您旁邊的人交談，以幫助我們制造出一個“環(huán)境聲”。這時，我們可能就需要制造出一種安靜的“環(huán)境音”（一種令我們的耳膜有振幅而無振動的聲音），來幫助產(chǎn)生出一種奇妙的聲音深度感。三“耳膜正常情況”當你坐飛機旅行時，在飛機的起降過程中明明看到漂亮的空中小姐的雙唇在一張一合，可她的聲音聽上去卻好像隔了一層紗，因為此時我們的耳朵“耳鳴”了。醫(yī)學上的“耳鳴”，是指人們在沒有任何外界刺激條件下所產(chǎn)生的聽聲異常感覺。引起“耳鳴”的原因有很多，例如疾病引起的醫(yī)學“耳鳴”或是過響的聲音刺激造成的物理“耳鳴”等1。所發(fā)生的“耳鳴”部位也不相同，前、中、后耳都可能是發(fā)生場所?！岸Q”會令人感覺耳內(nèi)有蟬鳴聲、嗡嗡聲、嘶嘶聲等單調(diào)或混雜的響聲，輕微的表現(xiàn)是耳內(nèi)“嗡嗡”作響，嚴重的會令人頭痛惡心、精神不暢。實際上，疾病引起的“耳鳴”出現(xiàn)時，周圍的環(huán)境中并無相應的聲音出現(xiàn)，任何精密儀器也未檢測到外界的異常響動。但是，物理引起的“耳鳴”雖然聽不到聲音，卻可以像聲壓一樣將“耳鳴”的程度進行量化計算，以數(shù)字的形式呈現(xiàn)出來。這類“耳鳴”就是“耳膜耳鳴”，當耳膜在一個較長的時間內(nèi)向一邊凸出時，可以感到一種有振幅但卻無頻率的“聲音”。具體的情況是這樣的2（參見圖3）：耳膜靠近耳廓（就是我們在外部可見的、俗稱“耳朵”的部分）的一側(cè)是相對寬闊的外耳道，另一側(cè)則是內(nèi)部的中耳腔；中耳腔通過比耳道窄得多的耳咽管與口鼻相通。但中耳腔和耳道的連接部在內(nèi)部被耳膜隔斷，在外部卻和外部空氣環(huán)境連通。所以，正常情況下耳道與中耳腔壓力相等且耳膜處在中間位置。如果給耳道的一邊施壓（不是大氣壓）較中耳腔大時，那么，耳膜便會向中耳腔一面凸出，反之就會向耳道一面凸出。由于人類的耳膜似一個非常精密的儀器，在安靜的環(huán)境中我們的耳膜甚至能和十幾米遠處用手摩挲書本發(fā)出的微小空氣壓力產(chǎn)生共振，因此，當這個能感覺微弱壓力的儀器兩邊就出現(xiàn)了連皮膚都能感覺到的巨大氣壓差時就會產(chǎn)生巨大的形變位移。由此形成了令人難受的物理原因引發(fā)的“耳鳴”。經(jīng)驗表明，因物理原因作用在耳膜處而引發(fā)“耳鳴”的產(chǎn)生原因大概有四種：強制單方面的施壓；中耳腔空氣由于慣性產(chǎn)生的壓力；耳膜自身慣性產(chǎn)生的壓力；連接聽小骨的肌肉過度緊張產(chǎn)生的痙攣。一般情況下，“耳鳴”是多種原因一起作用的結(jié)果。所以，我們利用其中的“耳鳴”或許可以制造出一種“前景環(huán)境聲”，來幫助由遠及近的聲音產(chǎn)生深度的運動效果。在討論“耳鳴”聲前，我們先來討論如何憑物體發(fā)出聲音的大小（耳膜振幅的大?。﹣砼袛嗦曉淳辔覀兙嚯x。四“聽起來，”聽覺能評估距離嗎？（一）．光柵入了或者在使用表面上說不像隨時改變頻率的聲音，遠處物體發(fā)出的（或反射的）光線一般總是以恒定的頻率（波長）射入我們的雙眼。所以，不能靠光線到達兩只眼睛的先后順序作判斷的屬性，而是靠光線與兩眼之間的夾角來判斷。因為，從一點發(fā)出的或反射的光線到達雙眼之間的夾角越小時，物體距離我們的越遠。所以，通過視覺判斷光線夾角就可以決定我們與物體之間的大致距離。（二）視覺、接觸等因素通常聲音的頻率是變化的。當聲音以一個新的頻率（音節(jié)）到達雙耳的時間差、相位差和強度差不同時，我們就可以判斷出這個聲音的位置是在左邊還是右邊。由于無論哪個方向發(fā)出的聲音都是從耳道迂回傳入耳膜的，同時聲音的頻率相對于光線的波長更長，更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象。因此，單憑聽覺是不能得到傳入雙耳的聲源夾角數(shù)值的，因此無法判斷距離。那么，為什么我們可以經(jīng)常做這樣的判斷：“她在我身后兩步遠走過”或者“一只蚊子在耳邊飛”呢？因為在靠聽覺做出對這些距離的判斷前，我們已經(jīng)至少依靠過視覺一次了。同樣是40dB的聲音，如果是蟋蟀叫聲，那么憑經(jīng)驗它距離我們很近；如果是汽車行駛聲音，那么憑經(jīng)驗它距離我們很遠。因為我們都見過汽車，記憶中留有汽車在很近距離通過時的聲音大小的經(jīng)驗。例如假設通常小汽車在距離我們20米遠行駛時，我們聽到的聲音為70dB；那么當再次聽到40dB的同樣小汽車聲時，根據(jù)每增加一倍距離聲音衰減6dB來計算，它應該距離我們大約100米遠。同理，我們把耳朵貼到蟋蟀旁邊聽它叫時，也只不過是40dB。當我們再次聽到40dB的蟋蟀聲時，它距離我們肯定很近了。所以，憑聲音判斷目標距離，首先至少要有一次視覺與聽覺同時接觸同類目標的體驗。以后憑此經(jīng)驗，只要有視聽任何單方面的信息就大概能補齊另一方的缺失。比如后天失明的盲人可以只靠聽力來還原視覺距離；而失聰者可以單靠目測目標來補齊聽覺上的缺失。要是哪天你不小心聽到了“飛碟”發(fā)出的奇怪聲音，那誰也判斷不了與它的距離。因為我們誰也沒聽過“飛碟”在身邊飛過時的聲音大小。五那么，普通的“耳鳴”能給人深度的感覺嗎？（一）爆炸聲令耳膜的振動變化耳膜震動帶動聽小骨，再聯(lián)動聽小骨后面能產(chǎn)生聽覺反應的兩條小肌肉。因此，小肌肉的收縮與放松受到聲壓大小的影響。巨大的爆炸聲令耳膜在一定時間內(nèi)產(chǎn)生了震動形變位移，但兩條小肌肉卻可能因為瞬間受到強烈的刺激而長時間處于緊張收縮的狀態(tài)3，使得耳膜長時間朝中耳腔一側(cè)凸出。這種“耳鳴”應該是人類可能經(jīng)歷過的最嚴重的物理“耳鳴”。因為只要爆炸產(chǎn)生的壓力沒有將耳膜震破，那么兩條小肌肉收縮令耳膜產(chǎn)生的形變將會超過人類的聽閾上限，這實際上等同于耳聾了，一切聲音都在無窮遠處。（二）外耳道、耳膜變化對飛機發(fā)展的影響乘坐飛機上升和下降與乘坐電梯時的情況相仿，也能讓人產(chǎn)生“耳鳴”（當然乘坐火箭也在這一類）。但往往我們面臨著對其所作出的錯誤解釋是：因為有高度的改變，所以飛機上升和下降總是伴隨著空氣壓力的變化。當我們乘坐飛機上升時空氣變稀薄，耳“內(nèi)部”是地面的一個標準大氣壓，而“外部”卻不是，所以耳膜內(nèi)外壓力不等，產(chǎn)生了被壓迫的和疼痛感的“耳鳴”。雖然這種說法很普遍，但上述解釋是完全錯誤的。首先，要記住的是任何時候耳膜的兩邊，即“耳內(nèi)部”和“耳外部”都不可能維持一段長時間（長到可以產(chǎn)生“耳鳴”）的空氣壓力差。用耳聆聽時，的確會有令耳膜震動的瞬時空氣壓力差，畢竟耳膜生來就是用來感受這種震動的，但同時在聲源消失后也會立刻回到中間位置，普通的聆聽不會令人產(chǎn)生”耳鳴”就證明了這一點。即使外界有很大的氣壓變化，由于耳膜的另一邊有與口鼻相通的耳咽管存在，耳膜兩邊實際上是都與外界連通的。所以，外界的壓力在耳膜兩邊總是會很快地保持平衡。其次，飛機在飛行過程中，機艙內(nèi)的壓力是不變的。也就是說從起飛到降落時，機艙內(nèi)的壓力和地面的壓力是相同的一個標準大氣壓。我們只在飛機起降時“耳鳴”、平飛時不“耳鳴”也證明了這一點。平飛時高度較起降時更高，外界氣壓更低，但很少有人產(chǎn)生“耳鳴”。飛機的起降“耳鳴“是中耳腔空氣由于慣性產(chǎn)生的壓力和耳膜自身慣性產(chǎn)生的力共同作用的結(jié)果。耳膜受力也可以用圖3來表示，中間的耳膜與外耳道底約成45-50度的夾角。當飛機在爬升時有一個上升的加速度，這時座椅向上推我們的身體使我們也獲得了一樣的加速度。同樣，我們體內(nèi)的空氣也需要我們身體的內(nèi)壁推動。耳膜就需要推動其上方中耳腔內(nèi)的一小塊空氣，來加速耳膜質(zhì)量所需要的力。這個耳膜承所受的力我們可以通過計算得出（下降時亦同）。在粗略計算前，對需要的數(shù)據(jù)作以下的估計和約等：1）耳膜與外耳道成45度夾角，外耳道水平。42）耳膜呈圓形直徑10mm，平均面積約80mm2，厚度0.1mm。53）空氣密度1.237kg/m3。4）所乘坐飛機是在國內(nèi)最常見的空中客車A320，成45度夾角爬升，兩臺151千牛頓發(fā)動機，起飛質(zhì)量70000kg。65）人體密度1.02×10-3kg/m3。7如以此為基礎計算，那么：飛機爬升時在與水平成45度角爬升方向上的加速度=151×2×1000/70000≈4.31m/s2。耳膜表面所受壓強=耳膜在垂直其表面所受的壓力/耳膜面積≈18499.49837×10-6Pa。以20×10-6帕的壓力作為0dB基準值對耳膜壓力進行計算8，乘坐空中客車A320起飛時，耳膜大約經(jīng)受了60dB的壓力，大小僅相當于在普通室內(nèi)正常交談聲音。雖然有這么大的聲音，但實際上我們除了感覺惡心難受以外什么也聽不到，因為這時的耳膜沒有反復地震動，只是簡單地被擠壓凸向一側(cè)，即只有振幅而沒有頻率?，F(xiàn)在，你的耳膜在已經(jīng)有了“60dB”形變的基礎上“來回運動”。因此，只有大于60dB的聲音才能使它回位到平衡，并向反方向凸出。這種情況使得飛機加速上升時我們需要呼喊著說話。正常情況下，一個人在相距3米處以66dB的聲音和你談話時的情況，當在飛機上升下降時，你卻感覺他仿佛在6米以外和你說話。這樣的“耳膜耳鳴”聽感在影院還音時是可以被我們所用的，以產(chǎn)生一種聲音的深度感。但如此之大的加速度卻是哪個影院也提供不了的。除非制作一些專門在飛機升降時播放的電影，當然還要準確地掌握起降時間和畫面的對應關(guān)系，因為在飛機平飛時是沒有這種“耳膜耳鳴”效果的。（三）電梯上升時人耳膜受壓力的變化我國國標規(guī)定，額定速度2.5m/s的電梯的加速度要大于0.65m/s2，小于1m/s29。我們?nèi)∑淦骄?.8m/s2，可以計算出電梯上升時人耳膜所受壓強等于2428.4169×10-6Pa。以20×10-6Pa的壓力作為0dB基準值對耳膜壓力進行計算10，大約是38dB的壓力。如果將其轉(zhuǎn)化成“振動的”聲壓，那么它比“在圖書館2米內(nèi)的低語”的聲音還小。所以，乘坐電梯時的“耳鳴”反應并不強烈，幾乎只對一些聽覺靈敏或身體不好的人起作用。因此，在上升或下降的電梯里交談并不會感覺對方變遠了。（四）耳膜處的壓力潛水的情況比較簡單。只要知道水深就可以得到相應的耳膜壓力。一般來講，不借助抗壓頭盔，普通人的裸潛深度大約在100米上下。這個了不起的記錄在19世紀就被創(chuàng)造了。但是2000年1月，古巴人弗朗西斯科·費里拉在墨西哥灣創(chuàng)下了裸潛162米的最深紀錄○11。潛到160米以下不戴抗壓頭盔，常人要實現(xiàn)是不太可能的。因為，耳膜是承受不了如此巨大的水壓的。在粗略計算前，我們對需要的數(shù)據(jù)作以下的估計和約等：(2）地球重力加速度≈9.8m/s2。那么，我們便可計算出海洋160米深處的壓強=1607200000×10-6Pa。以20×10-6Pa的壓力作為0dB基準值對耳膜壓力進行計算○12，這個深度的海水大約可以對耳膜產(chǎn)生令人吃驚的相當于158dB的壓力。如果是來回震動的聲音，這種壓強可以瞬間震碎汽車窗玻璃！而人類的聽閾上限在120-130dB，僅對應10米深的海水壓力，即普通人在海水中潛水到10米就會感覺到耳朵刺痛難受。所以，我們很難想象那個叫弗朗西斯科的人能頂著158dB的巨大壓力完成潛泳動作。除非他耳朵塞有東西，否則回到陸地時他一定什么也聽不見了！現(xiàn)在我們假設正常人在3米處交談時產(chǎn)生的聲音為66dB。為了將這個講話的人“推遠”到100處，大概需要增加5倍的距離（因為3米×25=96米）。由于每增加一倍距離聲音將衰減6dB。所以，在5倍距離遠處的聲音將衰減5×6dB=30dB。即從66dB減小到36dB。所以，為了將這個人“推遠”到100處，則需要在我們的耳膜處產(chǎn)生大約65.9957dB的“耳膜耳鳴”。由于65.9957dB對應的壓強值約為20000×10-6Pa，因此，這大概相當于滋出1.991cm高的水柱時所產(chǎn)生的壓力。所以，只要在聽眾的耳道上加載大約兩厘米左右的水柱就可以令電影畫面近處的人聽上去好像是在100米外和你講話。由此我們只需要通過調(diào)節(jié)這個水柱的高度大小，就能令聲源產(chǎn)生靠近或遠離的深度感效果。當然，這種情況在生活中也是常見的。例如，游完泳或洗澡后耳道殘留的積水厚度就在1-2厘米，這時面對你交談的朋友仿佛離你很遠。因此，水壓可以被應用在影院的還音系統(tǒng)中來增加聲音的深度感。六“耳套”的未來綜上所述，為了在無環(huán)境聲的情況下調(diào)節(jié)聲音的遠近深度，我們可以讓觀眾帶上一個左右各能滋出小水注的耳套，聯(lián)到前面的座椅靠背上。根據(jù)畫面聲音的需要，同步抽取或注入幾滴水滴以產(chǎn)生“耳膜耳鳴”來營造一種“環(huán)境聲”和深度感。這時觀眾聽到的聲音與平時相比就會截然不同。它不僅推翻了