梁玉素
內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050
多聲道和立體聲拾音技術(shù)
梁玉素
內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050
多聲道和立體聲的拾音技術(shù)主要包括:立體聲拾音技術(shù)、聲級(jí)差定位的拾音方式(MS、XY)、時(shí)間差定位的拾音方式、聲級(jí)差和時(shí)間差的拾音方式(小AB、大AB和加中央障板的AB)。本文詳細(xì)闡述了這四種拾音技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用。
傳聲器 拾音 聲級(jí)差 時(shí)間差
雙聲道立體聲是以兩個(gè)通路記錄與再現(xiàn)聲場(chǎng)的錄音和重放方法。為了利用傳聲器拾取高保真的聲音信號(hào),技術(shù)人員創(chuàng)立了多種立體聲拾音制式。這些拾音制式大都是根據(jù)人耳的雙耳聽(tīng)覺(jué)效應(yīng)原理,并結(jié)合美學(xué)觀點(diǎn)和不同類型音樂(lè)的音響要求,經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐逐步形成的。從技術(shù)原理上來(lái)講,目前使用的立體聲拾音技術(shù)是根據(jù)人耳對(duì)聲源定位的基本因素,即聲級(jí)差和時(shí)間差創(chuàng)立起來(lái)的。在各種拾音技術(shù)中,傳聲器或拾音具有聲級(jí)差的聲源信號(hào),或拾取具有時(shí)間差的聲源信號(hào),或拾取既有聲級(jí)差,又有時(shí)間差的聲源信號(hào),獲得立體聲效果。因此,立體聲拾音技術(shù)常以這三種工作原理來(lái)分類。所有的拾音制式都各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),每種拾音制式都有其適合的場(chǎng)合,即不同的錄音場(chǎng)地,不同的音樂(lè)節(jié)目形式都有其適合的拾音制式。
立體聲拾音的有效拾音角,即重放聽(tīng)音時(shí)最大聲像角對(duì)應(yīng)的拾音時(shí)的聲源方位角,也就是傳聲器對(duì)將聲源均勻再現(xiàn)于揚(yáng)聲器間的拾音角度。由于每種拾音技術(shù)中傳聲器之間的軸向夾角和距離等設(shè)置不同,它們的有效拾音角也各不相同。在選擇拾音方式和設(shè)置傳聲器時(shí),其有效拾音角要適合于聲源的寬度。有效拾音角太小,聲源被設(shè)置在有效拾音角以外。此種情況下,聲源重放再現(xiàn)于兩揚(yáng)聲器時(shí),將造成立體聲聲像的失真。
聲級(jí)差定位的拾音技術(shù)是由兩只傳聲器組成的,兩只傳聲器置于另一只傳聲器上,使兩只傳聲器的膜片在垂直的軸線上盡量重合,傳聲的軸向夾角彼此張開(kāi)一定的角度。聲源到達(dá)兩傳聲器沒(méi)有時(shí)間差,只有兩傳聲器主軸指向和傳聲器指向性而產(chǎn)生的聲級(jí)差立體聲信息,因此,這種方式稱為聲級(jí)差定位的拾音技術(shù)。聲級(jí)差定位的拾音技術(shù)主要有XY和MS兩種拾音制式。
2.1 XY拾音制式
XY拾音制式是將兩只傳聲器彼此重疊設(shè)置,使兩只傳聲器的膜片在垂直的軸線上盡量靠近,彼此張開(kāi)一定的角度,采用的兩只傳聲器必須嚴(yán)格匹配和統(tǒng)一。主軸指向左邊的傳聲器稱為X傳聲器,所拾取的信號(hào)為立體聲的左聲道;主軸指向右邊的傳聲器稱為Y傳聲器,所拾取的信號(hào)作為立體聲的右聲道。重放時(shí),X、Y傳聲器拾取的信號(hào),分別送入左、右揚(yáng)聲器。
由于兩只傳聲器的膜片是重合在一起的,因此,缺少了時(shí)間差的立體聲信號(hào)。聲音信號(hào)的成分同實(shí)際的雙耳聽(tīng)音相比較,除了在不同方向傳聲器頻率響應(yīng)的不同以外,相對(duì)單調(diào),缺乏變化。從重放聽(tīng)音的效果來(lái)看,聲音缺乏層次感、空間感和深度感。另一方面,其立體聲的聲像定位是比較清晰和穩(wěn)定的,具有相當(dāng)寬的有效拾音角,可以使傳聲器在較近的距離拾取聲源,不會(huì)出現(xiàn)聲像漂移,集中于兩邊揚(yáng)聲器上的效果。由于左右聲道間基本上不存在時(shí)間差,因此,其單聲道重放的兼容性非常好。
XY拾音制式通常采用心形指向性的傳聲器,兩傳聲器軸向夾角可選擇的范圍為80~130度,相應(yīng)的有效拾音角為180~130度。在實(shí)際應(yīng)用中,傳聲器的軸向夾角常選用90度和120度,各自的有效拾音角為170度和140度。兩只話筒的放置軸向指向角越小拾音角越大,反之越小。
在XY拾音制式中,有一種特殊的形式,它是由兩只8字形傳聲器組成,傳聲器之間的軸向夾角為90度。采用這種方式拾音時(shí),如果一個(gè)聲援沿著圓弧移動(dòng)時(shí),兩只傳聲器拾取的能量之和是完全相等的。因此,當(dāng)拾取的聲源重放聽(tīng)音時(shí),能夠獲得具有穩(wěn)定電平的聲像。由于8字形傳聲器正、負(fù)波瓣的極性是相反的,因此,在傳聲器周圍存在反相問(wèn)題。
此種拾音方式在使用時(shí),需注意以下幾點(diǎn):(1)采用這種方式拾音時(shí),由于前后拾音區(qū)的聲像定位相反,重放時(shí),后區(qū)的聲像需要反相疊加到前區(qū)的聲像中。如果在混響較為活躍的廳堂里拾音,這種反向?qū)⑹蛊淇臻g感有所下降。(2)由于傳聲器的膜片基本重合,這種拾音方式具有準(zhǔn)確、清晰的聲像定位。(3)有效拾音角為70度,接近于立體聲最佳聽(tīng)音角度,重放聽(tīng)音時(shí),聲像的角度分布更接近于自然聽(tīng)音。(4)由于有效拾音角相對(duì)較小,錄音時(shí)傳聲器的設(shè)置需相對(duì)較遠(yuǎn),如果是在混響時(shí)間較長(zhǎng)的廳堂內(nèi)錄音,僅使用主傳聲器拾音,要錄制出樂(lè)隊(duì)演奏的現(xiàn)場(chǎng)感和演奏細(xì)節(jié)較為困難。(5)使用8字形傳聲器時(shí),如果減少傳聲器的靈敏度,將造成低頻范圍在200以下出現(xiàn)失真的情況。(6)傳聲器對(duì)的前后兩個(gè)方向均為拾音區(qū)域,在實(shí)際錄音時(shí),可以充分利用其前后兩個(gè)拾音區(qū),達(dá)到減少傳聲器的數(shù)量和提高舞臺(tái)視覺(jué)效果的目的。(7)傳聲器對(duì)的兩側(cè)為反相區(qū),在該區(qū)域拾音,聲像無(wú)法定位,產(chǎn)生一種不自然的音響。但是有時(shí)可以利用這種特性,制作某種特殊的音響效果。(8)可以錄制出聲像在揚(yáng)聲器間平穩(wěn)移動(dòng)的效果。若要獲得這種效果,演員需在傳聲器對(duì)的有效拾音角內(nèi),沿著某拋物線以緩慢的速度移動(dòng)。如果速度太快,將產(chǎn)生一種聲像從一只揚(yáng)聲器突然跳到另一只揚(yáng)聲器的效果。如果在有效拾音角內(nèi)沿直線移動(dòng),并且移動(dòng)速度比較快,在重放聽(tīng)音時(shí),聲像將產(chǎn)生前后移動(dòng)和從一只揚(yáng)聲器突然跳到另一只揚(yáng)聲器的效果。在實(shí)際錄音中,要想獲得滿意的效果,需要在移動(dòng)的路線上作好標(biāo)記,反復(fù)實(shí)驗(yàn)。
XY拾音制式還可以由全指向性的傳聲器對(duì)組成,軸向夾角一般為90度左右。這種方式看起來(lái)像是單聲道,實(shí)際上,仍然是立體聲錄音。全指向性傳聲器在高頻時(shí)具有一定的指向性,在拾音時(shí)便帶來(lái)左右聲道之間的聲級(jí)差,從而獲得重放時(shí)的立體聲效果。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于近距離拾音時(shí),具有線性的低頻響應(yīng),沒(méi)有心形傳聲器的近講效應(yīng)所帶來(lái)的不利影響。
2.2 MS立體聲拾音制式
MS立體聲拾音制式為聲級(jí)差式拾音方式。兩只傳聲器的膜片需要上下盡可能的重合,利用兩傳聲器之間拾取的聲級(jí)差來(lái)定位。組成MS拾音制式的一只傳聲器M(Middle或Mono的縮寫)可以采用任何一種指向性,傳聲器的軸向指向聲源,拾取前方聲源總的聲音信號(hào),即聲源左右方向的和信號(hào);另一只傳聲器S(Side或Stereo的縮寫)則必須采用8字形指向性,傳聲器的軸向指向左邊,與M傳聲器的軸向垂直,主要拾取的是兩邊混響成分比較高的聲音信號(hào),即聲源左右方向的差信號(hào)。
需要注意的是,M和S傳聲器拾取的和差信號(hào),并不能直接成為雙聲道立體聲的左右聲道信號(hào),需要經(jīng)過(guò)一個(gè)和差變換電路,才能形成雙聲道立體聲的左右聲道信號(hào)。
立體聲節(jié)目作單聲道重放時(shí),是將左右聲道的信號(hào)相加。因此,當(dāng)重放MS拾音制式錄制的立體聲節(jié)目時(shí),單聲道的信號(hào)為(M+S)+(M-S)=2M,只剩下M傳聲器拾取的和信號(hào),因此,MS制式的單聲道兼容性最好。
MS拾音制式的優(yōu)點(diǎn)是可以在不改變傳聲器設(shè)置的情況下,通過(guò)改變M傳聲器和S傳聲器的相對(duì)靈敏度,改變其有效拾音角。最初是用兩個(gè)分壓器改變立體聲聲像的分布,兩個(gè)分壓器有時(shí)是作為一個(gè)單獨(dú)的裝置,有時(shí)則作為調(diào)音臺(tái)的一個(gè)組成部分。
目前,只有少數(shù)的調(diào)音臺(tái)上裝有矩陣變換電路和分壓器,控制傳聲器的有效拾音角,錄音師經(jīng)常直接在調(diào)音臺(tái)或傳聲器上調(diào)整S傳聲器的輸出電平。需注意的是,8字形傳聲器輸出電平的改變,也會(huì)改變整個(gè)節(jié)目的直達(dá)聲和混響聲的比例,并隨著S信號(hào)輸出電平的提升,MS拾音制式的有效拾音角將逐漸減小。
如果S、M傳聲器的相對(duì)電平超過(guò)3dB,進(jìn)一步提升傳聲器的輸出電平,有效拾音夾角將進(jìn)一步減小。但是,此時(shí)差信號(hào)相對(duì)于和信號(hào)將占主導(dǎo)地位,將過(guò)分的強(qiáng)調(diào)相位的不同,特別是混響聲信號(hào)。
如果S傳聲器的相對(duì)電平超過(guò)-6dB,進(jìn)一步減小S傳聲器的輸出電平,有效拾音角將超過(guò)150度,兩側(cè)的聲源將超出心形指向性傳聲器的有效拾音角130度,造成聲源信號(hào)的明顯衰減。
無(wú)論S信號(hào)的電平為多少,聲源都不能超過(guò)有效拾音角設(shè)置在一定的角度以外,否則將產(chǎn)生反相問(wèn)題,使音質(zhì)變壞,出現(xiàn)聲像失真現(xiàn)象。因此,除了特殊效果的制作,聲源不能設(shè)置在有效拾音夾角以外。
當(dāng)采用心形指向性傳聲器時(shí),拾音范圍可以擴(kuò)展到360度,并且由于拾音時(shí)前后的對(duì)稱性,前后聲源的聲像重放于雙聲道立體聲時(shí),其左右關(guān)系也是一致的。
次心形或超心形指向性的傳聲器,通??梢院?字形傳聲器組合,作為MS拾音制式的M傳聲器。對(duì)于雙默片傳聲器,通過(guò)對(duì)極化電壓的遙控,改變傳聲器的指向性。當(dāng)傳聲器被懸掛或固定在較長(zhǎng)的吊桿上時(shí),調(diào)整就比較方便。
MS拾音制式由于其立體聲和單聲道的兼容性最好,在立體聲影視錄音中經(jīng)常采用。
時(shí)間差定位的拾音技術(shù)是以時(shí)間差為主的拾音方式。通常采用兩只全指向性傳聲器,彼此間隔幾十厘米,平行設(shè)置于聲源的前方,聲源到傳聲器的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳聲器間的距離。
話筒間距越大拾音越小,反之亦然。一般為25~50cm之間,拾音角度為180~130度。如果傳聲器間距小于25cm,有效拾音角將超過(guò)180度,容易造成立體聲聲像太窄,沒(méi)有充分的兩側(cè)定位,缺乏寬度。如果傳聲器間距大于50cm,容易出現(xiàn)中間空洞現(xiàn)象,聲像過(guò)分集中于兩側(cè)的揚(yáng)聲器。
如果采用的是兩只完全匹配的全指向性傳聲器,在混響適中的環(huán)境,可以獲得良好的空間感和豐滿的音響效果。這種方式拾音的缺點(diǎn)是聲像定位差,只有在聲源的瞬態(tài)上才有可能獲得比較精確的聲像定位,因此,近處的聲源往往定位清晰。對(duì)于持續(xù)的長(zhǎng)音或距離較遠(yuǎn)的聲源,容易感覺(jué)到隨著聲源頻譜的變化,聲像的位置有漂移的現(xiàn)象。
由于有效拾音角相對(duì)較大,拾音距離相對(duì)要小一些。如果傳聲器的距離聲源較近(幾十厘米),則重放的立體聲聲像比較突出,有較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)感。另外,由于拾取的膜片間有一定的間隔,信號(hào)到達(dá)兩揚(yáng)聲器存在一定的時(shí)間差。特別是對(duì)于中高頻的信號(hào),在一定的角度上將產(chǎn)生相位抵消。當(dāng)左右聲道的信號(hào)疊加做單聲道重放時(shí),信號(hào)電平將部分衰減,即產(chǎn)生梳狀濾波器效應(yīng)。
時(shí)間差和聲級(jí)差定位的拾音技術(shù)是指以時(shí)間差和聲級(jí)差共同作用,對(duì)聲源進(jìn)行定位的拾音技術(shù)。
4.1 小AB拾音制式
由于兩傳聲器的間距比較小,這種拾音方式在低頻段的特性和制式基本一致。極限情況下,如果兩傳聲器的間距為零時(shí),則傳聲器膜片基本重合,轉(zhuǎn)換為XY制式。因此,XY制式也可以稱之為特殊的AB制式。
(1)采用心形傳聲器,其軸向夾角的選擇范圍50~130度,兩傳聲器的間距在35cm以內(nèi)。在實(shí)際應(yīng)用中,此方式使用較多,拾音的立體聲聲像平衡感好;間距為17cm符合人耳間距,夾角110度,其90度的有效拾音角適用于多種場(chǎng)合;單聲道兼容性也比較好。
(2)采用超指向性傳聲器,因其衰減-3dB時(shí)的拾音角為105度,常選擇的軸向夾角為40~105度,兩傳聲器間距小于35cm。
(3)采用闊心形傳聲器,其衰減-3dB時(shí)所對(duì)應(yīng)的拾音角為160度,常選擇的軸向夾角為40~160度,兩傳聲器間距小于40cm。
4.2 大AB拾音制式
大AB拾音制式是從傳聲器間距上相對(duì)于小AB而言。傳聲器的間距大,兩聲道間有很大的時(shí)間差和聲級(jí)差,容易造成中間空洞現(xiàn)象。這種情況,可以在兩只傳聲器中間加一只加強(qiáng)傳聲器,將該傳聲器拾取到的信號(hào)平均分配到左、右聲道中,以彌補(bǔ)中間聲源的衰落。
另外一種方式仍然是采用兩只全指向傳聲器面對(duì)聲源拾音,兩傳聲器與重放揚(yáng)聲器的間距相等,目的在于再現(xiàn)原始聲場(chǎng)。
4.3 傳聲器間加障板的AB制式
這種拾音方式主要是為了盡可能的模擬聽(tīng)音和人雙耳聽(tīng)音時(shí)的情況,它用兩只全指向性傳聲器,以較小的間距組成AB拾音制式,在兩傳聲器中間加一個(gè)聲頻或障板,采用木質(zhì)或塑料,并開(kāi)有許多小孔。加障板的AB制式是為用揚(yáng)聲器重放監(jiān)聽(tīng)雙聲道立體聲而設(shè)計(jì)的。
兩傳聲器間較小的間距是為了拾取一定的時(shí)間差,獲得較好的空間感和深度感;采用全指向傳聲器能夠獲得很好的低頻響應(yīng);兩傳聲器間加入障板,則可以使兩聲道間獲得一定的聲級(jí)差。聲極差就好比聽(tīng)音人雙耳聽(tīng)音的情況,頻率升高時(shí),聲波的波長(zhǎng)減小,人頭的遮蔽效應(yīng)顯著,在左右聲道間形成聲,主要依賴于聲源的頻譜成分,這是該種方式與AB、MS或XY制式的最大不同之處。
因?yàn)榫哂蓄~外的升級(jí)差和時(shí)間差,同僅用兩只全指向傳聲器組成的AB方式相比較,具有更好的聲像定位,其有效拾音夾角要小一些,也更實(shí)用一些。運(yùn)用這一原理的拾音方式中,最著名的是OSS拾音方式。
審稿人:杜中 內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 正高級(jí)工程師
責(zé)任編輯:王學(xué)敏
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2096-0751(2017)03-0018-04
梁玉素 內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 高級(jí)工程師