主要立体声拾音制式

何天新 · 发表于 2018-8-5 12:15:05

主要立体声拾音制式

我主要要向大家介绍现在广泛用到的8种主要的立体声录音制式和每种录音制式的用途。

　　一、A/B制式

　　好，首先我们来介绍一下A/B制式，A/B制式是最早采用的录制立体声的方法，有人形象的称它为拉开距离式拾音方法。两支传声器在舞台上或者录音室里拉开2.0-3.5米的距离，传声器可以是无方向性的也可以是心形的，它们平行地对准乐队，也可以稍微向左右两侧张开一些。

　　对A/B制式拾音来说，每一件乐器（声源）到达两支传声器处的声音信号之间，既存在强度差也存在时间差。强度差是由传声器的指向性图形以及声源到达两支传声器的距离不同所形成的。在这种录音制式中，强度差和时间差对定向的作用迭加在一起了。很明显，对于不再中轴线上的声源，前导的声道始终是声级较高的声道。心理声学的研究，时间差比强度差更加的重要。这种制式的特点是简单，对所使用的一对传声器，在性能和技术指标配对上要求并不太严格。

　　这种拾音制式有两个明显的缺陷：一是存在中间空洞，中间稀疏或者称为中间后退现象。就是说当重放用A/B制式所录的音乐的时候，听众往往回感到中间部位乐器的声象变弱，或者这些乐器的声象在中间部位变得稀疏起来，而更多的乐器声象向左右扬声器方向靠拢，使得两端乐器声象密集起来。有时，也使听众感到中间部位的声象向舞台后部退去。

　　对于这种缺陷，可以借助两种方法来改善。一种方法是在录音的时候增加一个中间传声器，把它的信号放大，再分别分配到左右声道中去。另外一种方法是再重放时增加一个中置扬声器，而将左右声道信号各分一部分给此扬声器放声。

　　上述缺陷在两支当传声器拉开2.5-3.5米以上时，将变得相当明显。

　　当然，放声时如果将两支扬声器朝向稍微向听音室中间偏转一点，中间空洞现象也有些改善。

　　A/B制式还有一个很明显的缺陷就是，它的录音在作单声道兼容重放时，将存在相位干涉现象，因而兼容度很低，对于中国现在的电视基于单声道来说，就应该注意咯！

　　这是很容易加以说明的，当作单声道兼容重放时，必须把左右声道信号迭加在一起才能形成单声道信号。由于左右内同一声音信号中存在时间差，也就是存在相应的相位差，因而在迭加时，必然会使某些频率的信号抵消或者部分抵消，从而使重放音质变恶劣。一些专门的试验结果表明，A/B制式两支传声器拉开仅30厘米的时候，就已经出现明显的相位抵消现象，因为这个距离已经相当于中，高频声音信号的λ/2或n. λ/2了。此时，作单声道兼容收听的大多数听众，都能听出这种这种音质的变劣。

　　试验还说明：当某一频率的声音信号在左右声道间有6db以上的强度差时，则兼容放声的相位差不会引起明显的相位干涉现象，因而不会明显损害收听音质。

　　许多录音室反映如果不考虑单声道兼容放声，他们更愿意使用A/B制式来录制古典音乐，因为这种制式录制的音乐，更加温暖，这是因为强度差和时间差同时对立体感起作用的缘故。另外，由于录音师可以充分运用时间差，因而可以拾取更多的音乐厅初次反射，这对重现音乐厅现场感，也起很重要的作用。

　　使用A/B制式，对录音室混响时间特性的要求不是那么严格，录音时，乐队很容易布置，灵活性很大。

　　对于独唱，独奏乐器或者重点乐器（譬如首席小提琴、竖琴、钢琴、某些木管、定音鼓等），可再加上单声道加强传声器，而加强传声器拾取的信号在后期混音时用混音软件分别加入到左右声道中去。但要注意，不可把加强传声器信号加入太多，这是因为，这种传声器离被加重的声源很近，所以它拾取的声音信号较A/B制式传声器拾取的信号领先了20-30ms。如果强度太高，会使听众感到这些乐器被从乐队中分离出来。在后期混音时，也可以使用混响效果器对加强传声器拾取的信号进行一些延时，譬如5-10ms，这样则无上述分离毛病。使用软件把单声道信号加入立体声声场时，由于这种加入的立体声信息只包括强度差，缺乏所谓相位细节，它的动听度将较差。

由于上述单声道兼容重放效果的把握不大，所以在一般实况转播中都不使用A/B制式来拾音，因为转播要求一次成功。但在一般立体声录音中，可以广泛采用A/B制式，录音时便作单声道兼容试听，如果出现明显的干涉现象，可以重新调整传声器对子和乐队的间距，以及传声器间的距离。实况转播则不允许花时间来进行这种细致的调整。

二、X/Y制式

X/Y制式采用两支完全相同的传声器，以上一下紧靠在一起同轴放置。与A/B制式不同，由于两支传声器基本上是放置在一个点上，所以任何声源传输来的声音信息，将同时到达两支传声器，因而不存在时间差和相位差。但对于两支传声器来说，由于入射角的不同，而传声器又具有一定的指向性，所以拾取的两声道声音信息存在着强度差。因此，X/Y制式是一种强度差立体声拾音制式，又被称作无相位差立体声制式。
　　X/Y制式所使用的两支传声器的主轴之间通常要求保持90度到100度的夹角，传声器可采用心形和锐心形指向图形，也可以使用8字形指向图形。但对于不同指向性图形，传声器主轴的夹角不尽相同，下面是一些可供参考的经验数据：

心形指向性，一般采用100度，也有采用200度到270度的；

锐心形指向性，一般采用100度，也有采用130度到140度的；

8字形指向性，夹角必须是准确的90度。这是因为8字形指向性传声器前（0度）、后（180度）拾取的信号是反向的，如果一对8字形传声器主轴不是准确的90度，则在某些方向上将产生相位抵消现象。

很明显，由于两声道信号间不存在相位差，在作单声道兼容听音时，没有相位干涉现象。所以，X/Y制式的兼容性极好，用于实况转播是很成功的。

　　有人认为，强度差立体声信号比相位差立体声好。他们的根据是：听音房间的声学条件是各式各样的，是一个很大的不定因素，因而由房间各个部分反射声引起的相位关系也是很复杂的，它们往往干扰了立体声系统原有双声道节目中相位差的运用。

　　但是对于X/Y制式，要求两支传声器的性能、技术指标音质要十分接近。由于电容式传声器的频率响应和指向图形比较圆滑，同型号产品之间的一致性好，所以，电容式传声器较容易满足上述严格配对的要求，当然，如果经济能力富足，可以选用高档的动圈传声器。

　　X/Y制式两支传声器在垂直方向上应该紧紧靠拢，应该尽量缩短两者的垂直距离。否则，如果声源不在两支传声器的水平面上，则上下传声器接收的信号间存在着少量的相位差和强度差，就会把这少量的相位差和强度差自动转换为左右声道间的相位差和强度差，从而造成了干扰，这种现象当然是我们不愿意看到发生的。

　　必须按照节目的性质来选择X/Y传声器对子的指向性。两支90度交叉8字形传声器拾取的声音深度感非常好，真实感也好。但是8字形传声器背面同样具有等同于正面的灵敏度，这种情况不是在所有的拾音环境中都能够使用的，如果把他们放置在容积很大、混响时间很长的音乐厅里，后墙的反射声将会充分被拾取并给拾音者造成干扰。如果把他们放置在室内的一角，听音时便会形成逼迫感和压抑感。总之，录音师必须随时记住8字形传声器的前瓣和后瓣是正好相反的。所以，在录音时，当声源绕此传声组移动时（广播剧时时常发生此类状况），则会造成混淆，声道之间将会出现突变，听者会感觉道好像演员从这边象限突然道后面去了。如果是侧后翼的入射声，其信号的相位与正前方相反，所以不得已，被拾取的声源，必须局限在90度的象限内。

X/Y制式如果选用一对心形传声器，则声音拾取角度宽广，传声器前面很大一段圆弧内都能有效工作，试验结果很好。

　　X/Y制式还有几种演变制式，成为左－右X/Y制式。

　　一种是把一个无方向的传声器M与一个横放的8字形传声器S结合起来，实际上可以组成两个新的主轴朝左、右的L、R心形指向图形，这种布局最适合于两个面对面坐着的播音员的声音。另一种方式是把一只对准前方的8字形传声器和一只横放的8字形传声器组合起来，实际上可以得到两个朝着±45度方向的8字形指向图形，这种布局可以得到最为均衡的混响声拾取。

　　事实表明，X/Y重合传声器对子效果极好，重放真实性好。

　　对于大的舞台或音乐录音室，可以采用多对重合X/Y传声器对子，但它的间距和相对位置需要妥善确定。当它们相距10－15米时，主轴方向基本平行，则可采用2、3、4对心形或8字X/Y传声器，最终可得到十分真实的立体声场。

何天新 · 发表于 2018-8-5 12:15:59

三、M/S制式

M/S制式也是一种使用重合传声对子的制式。但它所用的两支传声器一只是心形的，主向朝正前方，称为M传声器，另一只是8字形的，横过来放置，主向对准左右两侧，称为S传声器。

　　M传声器种的字母M有双重含义。一是中间（Middle）传声器的意思，表达它所对准的方向；另一个是单声道（Mono）的意思，因为M/S制式所拾取的信号在作单声道兼容重放时，实际上只重放M信号，而抛弃掉S信号。因此M/S式兼容性极好，人们称这种制式为“真实的立体声，同时也是真实的单声道”，这种说法是很有道理的。

　　S传声器的字母S也有双重含义。一是旁边（Side）传声器的意思，表达其对准的方向；另一个是立体声(Stereo)的意思，表明只要把此信号加入到M信号中去，即可形成完整的立体声信号。

　　从上述可知，M可以说是基本信号，S是立体声编码信号。抛去立体声编码信号S即可获得M的兼容信号，因而可以说立体声信号是始于单声道信号的，立体声信号是一些正确分布到空间去的单声道信号。（也许这个说法太为大胆，但是偶就是这么想的，欢迎反驳）在M/S拾音制式中，M信号就是借助S信号而分布到空间里去的。

　　M/S制式存在着一个明显的缺点。由于左声道信号和右声道信号中都包含一个相同的中间信号，所以，在正前方±45度夹角的区域内，左右声道的分隔度不好。于A/B制式相反，M/S制式存在中间声象加重现象。

　　由于M/S制式也是采用一对位置重合的传声器，因此它与X/Y制式一样，左右声道信号之间只存在强度差，而不存在相位差和时间差。M/S制式的真实感极好，还因为两支传声器靠得极近，两者拾取得混响信息具有相同的基本功率频谱分布。但由于两支传声器指向性不同，在它们的输出端相位、振幅不重合。所以，在重放时，两族扬声器之间的混响声时无方向性的，而且十分均匀。相反，对直达声则可以重放出它的指向性来。

　　但是M/S制式在实际运用中，也受到一定的限制。这时因为为了覆盖所有的音源，要求M/S传声器对子离声源一个特定的距离，也就是说，传声器与乐队的距离，不能由录音室混响时间特性来确定，而要由覆盖声源的要求来确定。也就是，乐队的几何尺寸一经确定，传声器的距离也就确定了，这样，所拾取的声音信号就被“锁入”固定的直达声/混响声比例之中。这就必然形成对录音室声学条件要求十分临界的局面。因此，M/S制式较难同时使用多对传声器进行拾音。前面讲的时针对传统录音方法而言，然而对于数码录音，本人认为则可以使用无混响录音室，用后期来控制乐音的混响以及声场。

　　四、声象移动制式

这种方法，在现在流行音乐的录制上得到了普遍的运用，电脑混音软件模拟出以前所使用的声象移动器（也被称为全景电位器Panoramic Potentiometer,即简称Pan，经常在软件中看到）。

它时把一个单声道信号（一件乐器、一组乐器或独唱、合唱的一个声部）。借助计算机按照一定的振幅比例，分配到左右声道中去，我们通过现有的混音软件（如Cooledit、Sam 2496）能把每一个单声道信号加入到立体声声象群中任何一个幻象位置上去，从而完成一个完整的双声道立体声音乐信号。
　　当然，用该种方法，声道间只存在强度差，而没有时间差和相位差，即没有“相位细节”。用这样的方法制作的立体声音乐信号，在重放时，所有声象位置都是认为给出的，与录音时乐器的实际位置完全没有关系。所以，乐队的声象群是从录音师手中创造出来的。

　　常用的方法——还有俺们广大制作人（他们是故意的）常用的方法，偶倒讲不出什么各明堂，主要偶觉得好像真的没什么讲的，参考一下乐队的布局就可以很容易做倒咯。

五、仿真人头制式
　　仿真人头是一个用木头或者塑料做成的假人头，直径约18厘米，在它的耳道末端，分别装有两支动圈式或电容式传声器，它们一般是无指向性的。然后，将两者的输出分别作为立体声的左右声道信号。

　　仿真人头是仿生学在电声技术领域的应用。因为人在听音时，头部有遮蔽作用，使得偏离中心线声源来的声音信号到达两耳存在着强度差，同时，由于声源离两耳不等距，导致存在着时间差和相位差，这样，就给人带来了声源的方位信息。同样，仿真人头系统两支传声器的输出，也存在着这样的强度差和时间差以及相位差。因此，把这样的两声道信号送道立体声耳机种供人聆听，实际上就等于把听音人用声学的方法转移道仿真人头的位置上去了。可以想象，这种立体声信号的临场感时相当好的。

　　不过使用这种制式的录音作品，只能使用高质量的耳机进行收听，因为只有耳机才能把听音者完美地带回仿真人头所在地位置上去。如果采用扬声器放声，明显的时间差各相位差将受到房间反射的影响，将起不到协助定位的作用。

　　仿真人头录制的立体声声象，可以分离得想象不到的清楚，节目的感染力很强，如果用它来录制广播剧，效果将十分逼真，对移动着的声象，再现效果也很好。

　　但是，使用耳机聆听立体声也存在一些弊病，一是有时产生所谓头中效应和头前效应，即听音人不是感觉到声象再现于自己的面前，而是再现于自己头部里两耳的连线位置上，或者，有时再现于头前额附近，让人感到很不自然。另一个弊病是如果听音人在听音过程中偏转头部，则声象也跟着偏过去。

　　头中效应和头前效应是由于双重耳壳效应引起的。人的耳壳对声音的定位有一定的作用，但是对于仿真人头的立体声系统来说，仿真人头有耳壳，听音人也有耳壳，两套耳壳产生的效应将给这方面的定位机理带来混淆，因而产生头中效应和头前效应。

　　新型的仿真人头对头形，耳壳作了更准确的模拟，在内耳道传声器前加入了一定的声阻，这样可以抑制有害的声反射。

　　六、真人头式

　　这种方法是和仿真人头式同样原理的一种录音制式，不过是在真实的听音人耳道进口外约10毫米的地方悬挂两支微型传声器，只有靠很多的架子支撑。这种方法同样是增加临场感，用耳机聆听的一种方法，不过对录音人的要求很高，要求他不能有头部的便宜，因为这样会导致重放声象的偏移，同样还要求他够坚定，在很长的音乐录制过程中不能有任何的噪音，否则，前功尽弃，我一直觉得这是偶看到过的最牛B的录音方法。

七、ORTF制式
　　它使用两支心形传声器，拉开距离20厘米，两支传声器主向朝前张开110度。

　　这种制式是法国电台首创并推广使用的，所以以法国电台的名称来称呼它。这是一种在A/B制式和仿真人头制式之间的制式，它所使用的两支传声器不是重合传声器，因而具有A/B制式的特征，即两声道信号同时具有强度差、时间差和相位差。使用心形传声器，而且张开一个角度，这样使得强度差有所增加。另外，两支传声器相距20厘米，这正是人头直径的尺寸，因而在一定程度上也模仿了人的两耳的间距。两支传声器主向朝前张开（一般是110度），也是模仿了耳壳的作用。

　试验表明，这样的录音制式既可用于耳机重放，也可用于扬声器重放，在这方面有很好的兼容性。作为单声道重放的时候，由于两支传声器距离不远，时间差和相位差不大，相位干涉现象也不是很明显。同样，不存在模拟人头的双重耳壳效应。

　　八、声场制式

这种制式产生于上世纪80年代，其特点是，可作四声道立体声、双声道立体声和单声道三者兼容使用。由于结构比较复杂，偶只作简单的介绍。

声场制式可拾取各个方向入射的声音，比通常所用的重合传声器对子的效果要好地多，它是典型的环绕声技术的一种拾音方法。

　　它使用四只特性十分相近的心形传声器，装在一个四面体的外科内，四只传声器的输出通过一个矩阵进行相位控制和操纵，然后得出四个输出信号，通常称为B-制式信号，它们代表了声场中各个入射的特征。

　　这些信号包括：

　　一个无方向输出信号W，W与声场拾音点的总声压成正比，是一个单声道信号，不带有任何方位及相位信息。

　　另外三个输出信号成为X、Y、Z信号，它们是三个声压梯度，在三位坐标上的三个8字形指向特性，分别代表L-R（左－右）、F－B（前－后）、U－D（上－下）。

　　由这四个信号，可以综合成任何一种传声器特性，可以是无向的、心形的、超心形的或8字形的，因而灵活度很大。

　　对于要求作单声道兼容播放特别感兴趣的一点是：此系统可从B-制式信号中，同时综合出一个真实的单声道信号来，如同重合传声对子一样，没有相位干涉现象，很明显，这对于同时作电视及声音广播是十分有利的，因为前者目前仍然要求是单声道的，后者往往是要求双声道立体声的，而且，当对立体声信号进行平衡调整时，对同时使用单声道信号没有任何影响。

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