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(dá)到更真實(shí)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(dá)到更加完美的影院還音境界。幾乎所有對(duì)影院還音系統(tǒng)的改良都只圍繞著一個(gè)主題：令跨越以聽眾為中心點(diǎn)的聲音更加接近真實(shí)（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(jī)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(yuǎn)處的情景；或者汽車從左邊急速劃過、到達(dá)聽眾右側(cè)的情景。總之，經(jīng)驗(yàn)證明，跨越聽眾頭部的聲音是還原得最真實(shí)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(diǎn)。即影院還音系統(tǒng)的改良重點(diǎn)都是：以聽眾頭部為中心的，調(diào)節(jié)對(duì)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(duì)著聽眾由遠(yuǎn)及近地跑到聽眾面前，沒有“跨越”，而是停了下來。對(duì)這種情況的馬蹄聲處理應(yīng)該是中置音箱發(fā)音。但實(shí)際上，影片播放時(shí)還音系統(tǒng)只是簡(jiǎn)單地讓馬蹄出聲，昂貴的還音設(shè)備對(duì)由遠(yuǎn)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(shí)對(duì)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(dāng)畫面發(fā)聲物體由遠(yuǎn)及近時(shí)，令聲音近大遠(yuǎn)小。(2）當(dāng)畫面發(fā)聲物體由遠(yuǎn)及近時(shí)，令聲音的低頻部分逐漸減小，高頻部分逐漸增加。因?yàn)榈皖l聲波長(zhǎng)，可產(chǎn)生聲音的衍射效應(yīng)，繞過一些障礙物；而高頻聲波短，指向性強(qiáng)，障礙物的通過性就差。所以，長(zhǎng)期以來，人類逐漸有了這樣的聽覺經(jīng)驗(yàn)：低頻含量多的聲源距離聽眾遠(yuǎn)；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(yuǎn)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(shí)，人耳在任何時(shí)刻都是以近處的聲音作為參照聲級(jí)去判斷所聽到的遠(yuǎn)處聲音。所以，想令一個(gè)漸大的聲音產(chǎn)生由遠(yuǎn)及近的效果，必須將它放進(jìn)一個(gè)前景（近處）的聲音環(huán)境聲中，否則它會(huì)失去聽眾主觀產(chǎn)生的空間深度感。其次，如果“前景安靜”時(shí)方案2也不適用，因?yàn)樗c一個(gè)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(gè)火車漸強(qiáng)鳴笛的素材時(shí)，只會(huì)覺得好像有人在旁邊調(diào)整耳機(jī)或擴(kuò)音器的音量而已。但如果將這個(gè)素材放進(jìn)有著嘈雜的車站人群環(huán)境聲的前景時(shí)，我們聽起來立刻就會(huì)覺得火車從遠(yuǎn)處進(jìn)站了。因此，當(dāng)要在畫面空間里表現(xiàn)這樣一個(gè)由遠(yuǎn)及近的聲音深度變化效果時(shí)，應(yīng)該怎么辦呢？總不能此時(shí)在銀幕上打出一行字：請(qǐng)立刻和您旁邊的人交談，以幫助我們制造出一個(gè)“環(huán)境聲”。這時(shí)，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(dòng)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(dāng)你坐飛機(jī)旅行時(shí)，在飛機(jī)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?yàn)榇藭r(shí)我們的耳朵“耳鳴”了。醫(yī)學(xué)上的“耳鳴”，是指人們?cè)跊]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(xué)“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(chǎng)所。“耳鳴”會(huì)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(yán)重的會(huì)令人頭痛惡心、精神不暢。實(shí)際上，疾病引起的“耳鳴”出現(xiàn)時(shí)，周圍的環(huán)境中并無相應(yīng)的聲音出現(xiàn)，任何精密儀器也未檢測(cè)到外界的異常響動(dòng)。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(jìn)行量化計(jì)算，以數(shù)字的形式呈現(xiàn)出來。這類“耳鳴”就是“耳膜耳鳴”，當(dāng)耳膜在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)向一邊凸出時(shí)，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?cè)谕獠靠梢姷摹⑺追Q“耳朵”的部分）的一側(cè)是相對(duì)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(shí)，那么，耳膜便會(huì)向中耳腔一面凸出，反之就會(huì)向耳道一面凸出。由于人類的耳膜似一個(gè)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(yuǎn)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(dāng)這個(gè)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(shí)就會(huì)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(yàn)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(qiáng)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(yuǎn)及近的聲音產(chǎn)生深度的運(yùn)動(dòng)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(píng)估距離嗎？（一）．光柵入了或者在使用表面上說不像隨時(shí)改變頻率的聲音，遠(yuǎn)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(zhǎng)）射入我們的雙眼。所以，不能靠光線到達(dá)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?yàn)?，從一點(diǎn)發(fā)出的或反射的光線到達(dá)雙眼之間的夾角越小時(shí)，物體距離我們的越遠(yuǎn)。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(dāng)聲音以一個(gè)新的頻率（音節(jié)）到達(dá)雙耳的時(shí)間差、相位差和強(qiáng)度差不同時(shí)，我們就可以判斷出這個(gè)聲音的位置是在左邊還是右邊。由于無論哪個(gè)方向發(fā)出的聲音都是從耳道迂回傳入耳膜的，同時(shí)聲音的頻率相對(duì)于光線的波長(zhǎng)更長(zhǎng)，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(yuǎn)走過”或者“一只蚊子在耳邊飛”呢？因?yàn)樵诳柯犛X做出對(duì)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(yàn)它距離我們很近；如果是汽車行駛聲音，那么憑經(jīng)驗(yàn)它距離我們很遠(yuǎn)。因?yàn)槲覀兌家娺^汽車，記憶中留有汽車在很近距離通過時(shí)的聲音大小的經(jīng)驗(yàn)。例如假設(shè)通常小汽車在距離我們20米遠(yuǎn)行駛時(shí)，我們聽到的聲音為70dB；那么當(dāng)再次聽到40dB的同樣小汽車聲時(shí)，根據(jù)每增加一倍距離聲音衰減6dB來計(jì)算，它應(yīng)該距離我們大約100米遠(yuǎn)。同理，我們把耳朵貼到蟋蟀旁邊聽它叫時(shí)，也只不過是40dB。當(dāng)我們?cè)俅温牭?0dB的蟋蟀聲時(shí)，它距離我們肯定很近了。所以，憑聲音判斷目標(biāo)距離，首先至少要有一次視覺與聽覺同時(shí)接觸同類目標(biāo)的體驗(yàn)。以后憑此經(jīng)驗(yàn)，只要有視聽任何單方面的信息就大概能補(bǔ)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(cè)目標(biāo)來補(bǔ)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?yàn)槲覀冋l也沒聽過“飛碟”在身邊飛過時(shí)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(dòng)變化耳膜震動(dòng)帶動(dòng)聽小骨，再聯(lián)動(dòng)聽小骨后面能產(chǎn)生聽覺反應(yīng)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(shí)間內(nèi)產(chǎn)生了震動(dòng)形變位移，但兩條小肌肉卻可能因?yàn)樗查g受到強(qiáng)烈的刺激而長(zhǎng)時(shí)間處于緊張收縮的狀態(tài)3，使得耳膜長(zhǎng)時(shí)間朝中耳腔一側(cè)凸出。這種“耳鳴”應(yīng)該是人類可能經(jīng)歷過的最嚴(yán)重的物理“耳鳴”。因?yàn)橹灰óa(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(huì)超過人類的聽閾上限，這實(shí)際上等同于耳聾了，一切聲音都在無窮遠(yuǎn)處。（二）外耳道、耳膜變化對(duì)飛機(jī)發(fā)展的影響乘坐飛機(jī)上升和下降與乘坐電梯時(shí)的情況相仿，也能讓人產(chǎn)生“耳鳴”（當(dāng)然乘坐火箭也在這一類）。但往往我們面臨著對(duì)其所作出的錯(cuò)誤解釋是：因?yàn)橛懈叨鹊母淖?，所以飛機(jī)上升和下降總是伴隨著空氣壓力的變化。當(dāng)我們乘坐飛機(jī)上升時(shí)空氣變稀薄，耳“內(nèi)部”是地面的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)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(cuò)誤的。首先，要記住的是任何時(shí)候耳膜的兩邊，即“耳內(nèi)部”和“耳外部”都不可能維持一段長(zhǎng)時(shí)間（長(zhǎng)到可以產(chǎn)生“耳鳴”）的空氣壓力差。用耳聆聽時(shí)，的確會(huì)有令耳膜震動(dòng)的瞬時(shí)空氣壓力差，畢竟耳膜生來就是用來感受這種震動(dòng)的，但同時(shí)在聲源消失后也會(huì)立刻回到中間位置，普通的聆聽不會(huì)令人產(chǎn)生”耳鳴”就證明了這一點(diǎn)。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(shí)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(huì)很快地保持平衡。其次，飛機(jī)在飛行過程中，機(jī)艙內(nèi)的壓力是不變的。也就是說從起飛到降落時(shí)，機(jī)艙內(nèi)的壓力和地面的壓力是相同的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。我們只在飛機(jī)起降時(shí)“耳鳴”、平飛時(shí)不“耳鳴”也證明了這一點(diǎn)。平飛時(shí)高度較起降時(shí)更高，外界氣壓更低，但很少有人產(chǎn)生“耳鳴”。飛機(jī)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(dāng)飛機(jī)在爬升時(shí)有一個(gè)上升的加速度，這時(shí)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(dòng)。耳膜就需要推動(dòng)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(gè)耳膜承所受的力我們可以通過計(jì)算得出（下降時(shí)亦同）。在粗略計(jì)算前，對(duì)需要的數(shù)據(jù)作以下的估計(jì)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(jī)是在國(guó)內(nèi)最常見的空中客車A320，成45度夾角爬升，兩臺(tái)151千牛頓發(fā)動(dòng)機(jī)，起飛質(zhì)量70000kg。65）人體密度1.02×10-3kg/m3。7如以此為基礎(chǔ)計(jì)算，那么：飛機(jī)爬升時(shí)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(qiáng)=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(zhǔn)值對(duì)耳膜壓力進(jìn)行計(jì)算8，乘坐空中客車A320起飛時(shí)，耳膜大約經(jīng)受了60dB的壓力，大小僅相當(dāng)于在普通室內(nèi)正常交談聲音。雖然有這么大的聲音，但實(shí)際上我們除了感覺惡心難受以外什么也聽不到，因?yàn)檫@時(shí)的耳膜沒有反復(fù)地震動(dòng)，只是簡(jiǎn)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(chǔ)上“來回運(yùn)動(dòng)”。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(jī)加速上升時(shí)我們需要呼喊著說話。正常情況下，一個(gè)人在相距3米處以66dB的聲音和你談話時(shí)的情況，當(dāng)在飛機(jī)上升下降時(shí)，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(shí)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(gè)影院也提供不了的。除非制作一些專門在飛機(jī)升降時(shí)播放的電影，當(dāng)然還要準(zhǔn)確地掌握起降時(shí)間和畫面的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因?yàn)樵陲w機(jī)平飛時(shí)是沒有這種“耳膜耳鳴”效果的。（三）電梯上升時(shí)人耳膜受壓力的變化我國(guó)國(guó)標(biāo)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(jì)算出電梯上升時(shí)人耳膜所受壓強(qiáng)等于2428.4169×10-6Pa。以20×10-6Pa的壓力作為0dB基準(zhǔn)值對(duì)耳膜壓力進(jìn)行計(jì)算10，大約是38dB的壓力。如果將其轉(zhuǎn)化成“振動(dòng)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(shí)的“耳鳴”反應(yīng)并不強(qiáng)烈，幾乎只對(duì)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(huì)感覺對(duì)方變遠(yuǎn)了。（四）耳膜處的壓力潛水的情況比較簡(jiǎn)單。只要知道水深就可以得到相應(yīng)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(gè)了不起的記錄在19世紀(jì)就被創(chuàng)造了。但是2000年1月，古巴人弗朗西斯科·費(fèi)里拉在墨西哥灣創(chuàng)下了裸潛162米的最深紀(jì)錄○11。潛到160米以下不戴抗壓頭盔，常人要實(shí)現(xiàn)是不太可能的。因?yàn)椋な浅惺懿涣巳绱司薮蟮乃畨旱?。在粗略?jì)算前，我們對(duì)需要的數(shù)據(jù)作以下的估計(jì)和約等：(2）地球重力加速度≈9.8m/s2。那么，我們便可計(jì)算出海洋160米深處的壓強(qiáng)=1607200000×10-6Pa。以20×10-6Pa的壓力作為0dB基準(zhǔn)值對(duì)耳膜壓力進(jìn)行計(jì)算○12，這個(gè)深度的海水大約可以對(duì)耳膜產(chǎn)生令人吃驚的相當(dāng)于158dB的壓力。如果是來回震動(dòng)的聲音，這種壓強(qiáng)可以瞬間震碎汽車窗玻璃！而人類的聽閾上限在120-130dB，僅對(duì)應(yīng)10米深的海水壓力，即普通人在海水中潛水到10米就會(huì)感覺到耳朵刺痛難受。所以，我們很難想象那個(gè)叫弗朗西斯科的人能頂著158dB的巨大壓力完成潛泳動(dòng)作。除非他耳朵塞有東西，否則回到陸地時(shí)他一定什么也聽不見了！現(xiàn)在我們假設(shè)正常人在3米處交談時(shí)產(chǎn)生的聲音為66dB。為了將這個(gè)講話的人“推遠(yuǎn)”到100處，大概需要增加5倍的距離（因?yàn)?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(yuǎn)處的聲音將衰減5×6dB=30dB。即從66dB減小到36dB。所以，為了將這個(gè)人“推遠(yuǎn)”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(duì)應(yīng)的壓強(qiáng)值約為20000×10-6Pa，因此，這大概相當(dāng)于滋出1.991cm高的水柱時(shí)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(gè)水柱的高度大小，就能令聲源產(chǎn)生靠近或遠(yuǎn)離的深度感效果。當(dāng)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(shí)面對(duì)你交談的朋友仿佛離你很遠(yuǎn)。因此，水壓可以被應(yīng)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(yuǎn)近深度，我們可以讓觀眾帶上一個(gè)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(yíng)造一種“環(huán)境聲”和深度感。這時(shí)觀眾聽到的聲音與平時(shí)相比就會(huì)截然不同。它不僅推翻了