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从立体声节目的录制和重放谈起——附议科学发烧(一)

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发表于 2017-3-11 12:30:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 e3po 于 2017-3-21 00:20 编辑

从立体声节目的录制和重放谈起——附议科学发烧
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(原创文章,未经作者同意请勿转用)


      欣赏音乐离不开音乐的制作,对高质量的重放系统来说,优秀的节目源是万物之本,没有好的节目源,再好的系统也没有用,但是不少爱好者对节目制作和重放的流程不甚了了,甚至对关键的环节也不知道,这就让一些错误的观点得以传播,进而为一些谋暴利者提供了方便,这是笔者极不愿意看到的,所以想结合自身几十年的从业经验,就这些问题谈谈自己的看法,限于篇幅和论坛的特点,凡后面内容中涉及到的有关声学方面的结论和特定现象,均不做理论上的推导而直接引用,我们还把讨论的范围限制在传统立体声音乐的录制和欣赏这个范畴内,不涉及多轨录音合成的立体声模式,也不涉及虚拟环绕声和5.1声道环绕声及以上声道的讨论。
      在说具体内容之前,笔者觉得有必要谈谈什么是HI-FI,也就是到底什么是高保真这个问题。所谓高保真,只是一个概念,意思为极度的与原始音源相近似。落实到实际听音环境,就是一个让聆听者听到了最接近原汁原味音乐的系统。为了简化问题,我们只讨论经典的双声道系统,我们也只对忠实于人声演唱或乐队演奏的系统感兴趣,科幻的、超现实的、荒诞的音乐或音响效果不在讨论范围,像迪厅内的音响DJ,在原始音乐的基础上创造出丰富多样的音色和效果,也不能说它是高保真。作为专业的圈内人士,还是对怎样忠实的录下声音并尽可能不走样的重放出来最感兴趣。
那么,怎样才能录制下立体声的节目呢?换句话说,怎样使听音者能感受到声音的立体属性呢?这就不得不谈谈双耳效应。人耳在头部两边,一般来说,所有的音源(我们把复杂的音源,比如庞大的交响乐队当做是各个单独音源的总和,当然各音源之间有不同程度的干涉现象存在)发出的声音也就是声波,在抵达我们的双耳时,我们两个耳朵接收到的声音信息极少是完全一样的,当然这主要是从抵达两耳的时间和声波强度考虑的。哪怕是一个单独的音源,比如敲响一只木鱼,不管木鱼在什么位置,很难很难保证我们的双耳能听到完全一样的声音!即使木鱼在听音者的正前方,即使木鱼的位置到听音者的两个耳朵的直线距离能做到完全一致,问题是,房间能否左右绝对的对称?听音者的头部是否绝对对称?就算都绝对的对称了,听音者的头发样式对声音有没有影响?听音者的两个耳廓是不是绝对的一致(就拿人的双脚来说,也难有完全一样长短的)?所以说,任何人去听那个木鱼,哪怕在物理上木鱼都处于绝对正中的位置,在不同的环境下,同一个人或不同的人听到的木鱼的位置音色响度都不可能绝对的一致,这是从人的个体差异和听音环境的差异两个方面来严格判断的,但是从统计学的角度,我们认为,只要是厅堂声学环境基本合格,听音者听力正常,位于正中间的木鱼,它的声音就是从中间发出的,我们认为到达双耳的木鱼声音,它用时长短、响度的大小均一样,那么,在重放的过程中,我们也要让这个木鱼的声音在中间出现。如果木鱼的位置偏离了中间,那么到达左右耳朵的声音在用时上和强度上均有较明显的差异,比如明显偏向左边,则左耳先听到较为响亮的木鱼声音而右耳必然稍晚听到相对弱的木鱼声,人的大脑根据这样的差异,就会得出相应的明显偏左的木鱼声像位置了。
      那么,就方位来说,这个问题解决了,在上述例子中,木鱼的声像位置偏向了左面,但是距离感呢?木鱼距我们到底有多远?这个问题的解决,得益于我们两个耳朵分别听到的直接声强度大小和包括早期反射声在内的各种反射声和混响声,这类声音帮助我们的大脑判断出纵深方面的信息。
好了,用一句话说,就是人类的双耳效应,再结合听音现场的声学参量,让大脑得到了立体的声音形象。当然这是考虑了临界距离这个因素的,听音区域一定是在临界距离之内。
      这就必须强调双声道的概念了,没有双声道,真实的立体声就无法实现,当然用一个声道也能幻化出声音的立体感,就像用一只眼,在经过处理的图片上也可以看到有立体感的画面一样,但是我们知道,这些个立体不是真实的,是幻化出来的,不具备和原始样本的比对性。记得前一阵和论坛的某版主讨论立体声时他说的一句话,特别具有代表性,大意是说,现实中我看到一只鼓在响,就有了立体声,而你要用两只音箱才能放出立体声来,以此说明人耳的厉害。其实这是一个伪命题,因为现实中你也是用双耳听的啊,我们的立体声系统,就是要用两只音箱,分别放出你左右耳需要的声音,才有了立体声嘛!越是好的系统,两只音箱放出的声音越是接近现实中你的双耳听到的声音,这就是立体声的精髓所在。
      那么,立体声是这样录制的呢?我们可以这样去理解:如果有两只优质的话筒,小到足以放进人的耳道,那我们把它们分别放到人的左右耳中,让这人处于乐队指挥的位置,那么,录下来的声音是不是立体声呢?回答是肯定的,这个声音,就是人的左右耳接受的声音,我们把它录制下来后,用耳塞把重放的声音直接送进听音者的左右耳膜,他就会有很真实的立体声感受了,他会觉得是站在指挥的位置听乐队演奏。这个环节很重要,我们要梳理一下:首先,我们在人耳中放置的话筒,接收到的是一个包括人耳的耳廓耳道在内的所有声学环境贡献出来的一个声音,也就是说,这个声音不仅受到现场建筑的声学特性的影响,也受到人耳这一个器官(主要是耳廓耳道)的影响,并且人的头部颈部肩部的解剖特性所形成的声学滤波也不可小视;其次,还音时,为了让这个声音不再次受房间及耳头颈肩的影响,需要将这个声音用耳塞直接送达耳膜;最后,我们要明白人耳的耳廓包括耳道再次对音箱发出的声音产生影响的严重性,耳廓再次影响了声像,耳道对3.5千赫兹这一段的中频再次进行较明显的提升,这样声音的立体感觉、音色和原始的相比有较大差异。
      这个录音方式,就是所谓的仿真人头立体声录音方式,录音时使用了高度仿真的假人头,有几可乱真的假耳朵,优质的微型话筒就放在假耳朵里面,这样的录音唱片上都有一个人头的标志,在欣赏时要用耳机才有好效果,一般来说,话筒是放在仿真人耳的耳膜处,但也不尽然,因放置话筒位置的深浅,讲究的还要区别用耳塞好还是用耳机好,不过这也只在我们专业圈内有这么一说,在爱好者中不太受注重。
      仿真人头录音方式有很大局限,毕竟很多时候听音是不能用耳机的,人们更倾向在厅堂中或居室中像在音乐厅一样不用耳机听音乐,而且,人类的听音活动绝大多数都是在耳朵里没有任何物体时进行的,所以,另外几类立体声录音方式似乎更受欢迎。
      AB制录音——用两只相同的话筒以相同的距离面对音源,两只话筒间隔距离从几个厘米到200个厘米不等,两只话筒收录的信号作为两路立体声系统的左右路信号。这种方式适合大型乐队的录音,不过随着乐队编制的增大,两只话筒的间距也得加大,这不免要带来中空效应,于是英国Decca唱片公司推出了增加一只中间话筒的著名AB制改良方式,这种方式录制的节目有更好的立体声效果,后来称该方式为迪卡树(Decca Tree)方式。其间,美国著名的水星公司也推出了改良的AB制录音方式,他们称为“逼真临场感(Living Presence)”方式。
      XY制录音——AB制录音保留了相当多的现场感信息,双声道放音的效果很好,但是要进行单声道兼容还音时则显现了很差的兼容性,主要原因就是两只话筒所拾取的信号既有声强差(声级差)又有时间差(相位差),将这两路信号叠加作单声道兼容还音时,会出现明显的甚至是严重的梳状滤波效应,盖因两只话筒之间有不小的空间距离,对大型录音,这个距离高达2米甚至更远。人们发现,将两只一样的话筒重叠在一起,两只话筒的振膜成X状垂直,就很好的解决了这个单声道兼容的问题。用一个形象的比喻,将双手的五指(拇指在上)伸直并拢,两个掌面与地面垂直,将右手掌放上,左手掌在下,相互成90度X状。那么请注意,右手掌代表右声道话筒的振膜,手背那一面就是话筒的指向性方向,要面对音源,左手背一样,代表了左声道话筒的指向性方向,面对音源。请注意两个声道面对音源都不是正对,均有45度夹角。实践中发现,XY制录音以使用心型或超心型话筒为好,这种录音有很好的单声道兼容性,但是不可能具有宽阔的立体声声场,故不适合大场面的立体声录音。这种模式下,两只话筒几乎就是处于同一空间位置,不存在时间差,立体声声像的建立主要靠声强差来实现。
      MS制录音——这是目前比较常见的模式,和XY制类似,也是由两只话筒重叠放置的,只是话筒不一样,一只心型指向性的话筒正对音源,叫中央话筒,而重叠在一起的另一只话筒是8字型的,8字型是指话筒正面和背面对信号的感受能力相同,安装时将话筒的正面和背面对准左右方向,比如将一只手掌正对乐队向前伸出,手掌面垂直于地面,那么手背与手心就代表8字型话筒对声音敏感的两个面,这只手掌上方就是正对音源的中央话筒,MS制的M就是它,S话筒就是负责拾取左右两侧立体声信号的8字型话筒。这种拾音方式兼容性好,不同场面均可较好的应对,所以用得较多,但是这两只话筒的信号不能直接利用,必须要经过特别的“和差”电路才能使用,也就是用加法器将M和S信号相加得到L声道,用减法器将M和S相减得到R声道,这个要通过专门的线路或者调音台上的特别处理才能实现,此处略过。



















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评分

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发表于 2017-3-11 20:06:06 | 显示全部楼层
高保真与发烧是两个不同的概念,大多数所谓的发烧友是喜欢听失真的声音而不是高保真。

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发表于 2017-3-14 14:58:42 | 显示全部楼层
在一架钢琴或扬琴前面听演奏,那种立体效果,任何高级音响也还原不来。
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发表于 2017-3-11 14:09:26 | 显示全部楼层
题目非常好。“发烧”是实践性很强的科学活动,最好直奔主题。如何科学发烧。
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发表于 2017-3-26 10:59:10 | 显示全部楼层
已收藏   谢谢您分享 !  
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发表于 2017-5-16 08:35:03 | 显示全部楼层
艳阳天369 发表于 2017-3-14 14:58
在一架钢琴或扬琴前面听演奏,那种立体效果,任何高级音响也还原不来。

那可能是因为钢琴的声调很难采集完整吧?
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发表于 2017-5-16 08:38:05 | 显示全部楼层
也许是钢琴、扬琴的发声体太大了。
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发表于 2017-5-26 21:22:14 | 显示全部楼层
因为工作关系,有机会用到了一套昂贵的高保真录音设备,忘记了价钱。只记得录音机时:几个人在交谈,带上耳机重放,会下意识地回头,以为后面有人在说话。录音的话筒是装在耳机上的。我们被告知:如果耳机线断了或者有什么问题,要整套设备一并寄回美国更换。
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发表于 2017-6-19 19:52:09 | 显示全部楼层
收藏了 谢谢分享
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发表于 2017-10-8 00:39:40 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享!
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发表于 2017-10-21 12:37:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 lsw8888 于 2017-10-21 12:40 编辑
艳阳天369 发表于 2017-5-16 08:38
也许是钢琴、扬琴的发声体太大了。


我在想:在现场聆听,我们两只耳朵不仅仅接收到了直接来自发声源不同的强度和时间差的声音,而且还听到了来自当时所处地点从各个不同方向反射回来的不同强度和不同时间的声音,全方位的立体信息,而且信息量非常大。还包括我们身体(皮肤,颅骨等)通过震动感觉的不同方位的反射声。此外,用两只话筒代替耳朵和颅骨的可能性有多大?退一步讲,即便是能够在现场通过话筒采集到和人体在现场感受到一模一样的声音立体信息,但是要把这样一个信息在和现场完全不同的空间里重放,也会变味的。因此,频响重放和相位还原再好的设备,要完全还原真实也是很难的。
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发表于 2018-4-1 08:42:23 来自手机 | 显示全部楼层
学习一下了
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发表于 7 天前 | 显示全部楼层
发烧就是人傻钱多,N万买了外观高大上的设备,并非自己听的,让一帮朋友听下(不管朋友是否真懂),只要看到有人不断夸奖,妆模作样的频频点头,心里就满足了。

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