录音制式及其应用【转载】

葫芦娃

楼主 葫芦娃说：
作者：游君屹
在现场或工作室环境中我们经常需要采用录音的方式获得基础音轨，立体声录音技术也在发展中确立了各种录音制式。首先我们要明确录音制式的概念是什么。我们知道，现在的录音，没有特别需求的情况下通指立体声录音，而录音制式就是为了实现立体声录制方式而设立的。我们知道，一支传声器（除非特别指出是立体声传声器）只能记录单声道的音频信号。而我们常说的立体声录音，就是使用两只支或者两只支以上（辅助传声器）的传声器录制立体声音频信号的过程。而我们所说的录音制式，就是实现这种结果的一种手段。为了更符合人耳听觉感受，所有这些制式都是建立在“双耳听觉效应”的原理之上，它是美学观点以及不同类型音乐的音响需求的结合体，单从技术角度上来讲，所有录音制式都是服从一个基本原理，即“声源定位”，也就是声级差和时间差两个主要因素。那么在实际应用中这两个因素有如下组合：1具有声级差的声源信号2具有时间差的声源信号3声级差和时间差并存的声源信号所有的录音制式也就是在这三种组合的基础之上建立起来的，这里要强调的是，任何一种录音制式都不是完美的，都存在各自的优缺点，换句话说就是，每个录音制式都有其应用的场合，适用于不同的音乐类型。因此，熟悉和了解这些录音制式才能在工作中确定正确的录音方案，这也是获得最佳录音效果的前提。
本章我们将探讨录音制式的具体分类、工作原理及其应用。
在开篇，我们先来熟悉一个概念，即“有效拾音角度”。也称之为“录音角度”或“覆盖角度”，它是扬声系统重放听音时的最大声像角度所对应的声源方位角度，这个角度决定了声源在重放声场中的位置，这里大家或许存在一个疑问，以上所说的声源在重放声场中的位置不是通过声像参数调节的吗？没错，对于“有效拾音角度”，你可以理解成录音时的声像位置，但是在“录制音乐”当中所有的乐器都是分轨同步的方式制作的，因此在录音前要确定各个乐器的声场位置，也就是需找合适的“有效拾音角度”，而在MIDI制作中则是在后期通过调音台的声像参数来再现，或者说模拟这个“有效拾音角度”，其意义基本相同，最大的区别在于：前者在录音时可以获得最自然的声场布局，后者则需要在后期制作中模拟一个声场布局，我们知道，模拟的结果和自然的终究会有差别的，这也是MIDI音乐的局限性之所在，值得欣慰的是，现在众多的采样音源可以一定程度上弥补这个局限性，感谢采样技术吧。
我们现在明白有效拾音角度”的概念了，接下来就是如何确定这个角度，原则只有一条：声源的宽度决定了“有效拾音角度”。通过图1，我们就可以理解了。
从图1可看出，灰色声场内的黑色圆点代表
声源，它们组成了一个乐器组的声源宽度，
而拾音话筒的设置角度覆盖了整个声源宽
度，对于这种情况，我们就称之为“有效拾
音角度”
另一种情况就是，如果声源被设置在有效
拾音角度之外，声源重放时会造成“相位失
真”，如图2。
图01 声源的宽度决定了“有效拾音角度”请看图2，A点和B点均超出立体声话筒的
有效拾音角度，因此，A和B重放时就会出
现“相位失真”的问题。
由此可以看出有效拾音角度在实际应用中
的重要性，所以在录音前，一定要针对声源
宽度来设置拾音话筒的有效拾音角度，这
也是获得最佳音响效果的基础之所在。
理解了上述内容之后，我们就来具体介绍
图02 相位失真
前面所提到的声级差和时间差三种组合下
产生的录音制式：
一具有声级差的声源信号录音制式
1. X/Y制式
X/Y录音制式采用两支完全相同的心形指向性传声器，其电器指标必须严格匹配统一，一上一下紧靠在一起彼此重叠同轴放置，并使传声器的拾音膜片尽量靠近形成夹角，这个夹角的可调节范围为90度—120度，实际对应的有效拾音角度为170度—140度，主轴指向左边的称之为X话筒，所拾取的信号为立体声的左声道信号，主轴指向右边的称之为Y话筒，所拾取的信号为立体声的右声道信号。扬声器重放时，X、Y两话筒的信号分别送入左右声道扬声器。
从图3我们可以总结出三个要点：1由于两
支传声器基本上是放置在同一个轴点上，
而且其拾音膜片彼此重合在一起，因此缺
少了时间差的立体声信息。 2任何声源传输
来的声音信息将同时到达两支传声器，因
此也不存在相位差。 3由于两支话筒入射角
的不同，而话筒又具有一定的指向性，所以
拾取的两声道声音信息存在着声级差。基
于以上三点，可判定X/Y制式是一种声级差
立体声拾音制式，同时也被称作无相位差图03
立体声拾音制式。X/Y制式
X/Y制式所使用的两支传声器的主轴夹角理论上要求保持80度—130度的夹角，其对应的有效拾音角度为180度—130度，而在实际应用中我们都是以90度—120度这个范围作为标准的。此外X/Y制式的另一种特殊形式是用两只8字形指向性传声器组合而成。其主轴夹角必须是准确的90度。采用这种方式录音时，当一个声源沿弧线移动时，两只话筒所拾取的能量之和是完全相等的，当扬声器重放听音时，能够获得稳定的电平声像。需要特别注意的是：这种拾音方式，话筒前后90度的范围内为拾音区域，两话筒拾取的信号极性是相同的，但后方的声像定位与前方的定位是反向的。
X/Y制式实际应用的一些建议：
1. X/Y制式优点在于，立体声声像定位稳定清晰，具有相当宽的有效拾音角度，适用于近距离拾取声源，而且不会出现声像漂移及声像过分集中在声场两端上的弊病。另外，由于两声道的信号之间不存在相位差，从而消除了相位干涉现象。所以X/Y制式的单声道重放兼容性非常好。缺点是，从听音效果方面来看，其声音缺乏层次感、空间感和深度。
2. X/Y制式要求两支传声器的性能、技术指标和音质要十分接近，所以，电容传声器较容易满足上述严格配对的要求，这是因为电容传声器的频率响应和指向性图形比较圆滑，同型号产品之间的一致性较好。
3. X/Y制式两支传声器在垂直方向即轴向上应该紧紧靠拢，尽量缩短两者的垂直距离。这样做是为了避免声源如果不在两支传声器的水平面上，上下传声器接收的信号之间就会存在着少量的相位差和强度差，当这种少量的相位差和强度差转换为左右声道间的相位差和强度差时，就会造成了干扰。因此在使用中要使两只传声器尽量靠近，以消除相位差和强度差。4. 一定要按照所制作内容的性质来选择组成X/Y制式的传声器，心形指向性传声器其声音拾取角度宽广，有效工作区域较大；8字形传声器拾取的声音深度感及真实都表现不错。但8字形传声器背面同样具有等同于正面的灵敏度，因此，采用这种方式录音时，前后拾音区声像定位的反向，会导致扬声系统重放时后方声像需要反向叠加到前方声像中，如果在混响比较活跃的环境中使用，这种反向会降低空间感。
5. 全指向性传声器也可构成X/Y制式，其轴向夹角为90度左右，这种方式适用于近距离拾音，由于全指向性传声器在高频具有一定的指向性，因此在扬声系统重放中能够带来声级差而获得立体声效果，在近距离拾音时具有线性的低频响应，如果想消除近讲效应，这是个不错的选择。
2. M/S制式
M/S立体声拾音制式也是声级差拾音方
式，和X/Y制式一样，它也要求两只传声器
的膜片上下尽可能的重合，利用两只传声
器间拾取的声级差来定位的。M/S拾音制
式的组成为任意一种心形传声器M（Mid-
dle或Mono的缩写），传声器膜片朝正前
方，拾取前方声源总的声音信号，也就是左
右方向的和信号，称为M传声器；另一只必
须采用8字形指向性传声器S（Side或Ste-
reo的缩写），其轴向指向左边，与M传声器图04
的轴向垂直，主要拾取两边混响成分比例M/S制式
较高的声音信号，也就是左右方向的差信
号，称为S传声器，如图4。
值得注意的是，M/S拾音制式的信号不能直接输出为立体声的左右声道信号，它需要经过和差变换过程之后才能成为立体声的左右声道信号，即：左声道=M+S右声道=M－S
这种方式最适合于立体声信号做单声道兼容重放，在实际应用中是将左右声道信号相加，即：（M+S）+（M－S）这时的信号只剩下M传声器的信号，因此，M/S拾音制式的单声道兼容性最好。并且，M/S拾音制式可以在不改变传声器设置的情况下，通过改变M和S传声器的灵敏度来改变其有效拾音角度。M/S拾音制式同时也存在着一个明显的缺点，即在正前方±45度夹角的区域内，左右声道之间的分隔度不好，这是由于左、右声道信号中都包含一个相同的中间信号，所以M/S拾音制式存在中间声像加重现象。
此外，由于M/S拾音制式也是采用一对膜片位置重合的传声器，因此它和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。其优点体现在：由于两支传声器靠得极近，两者拾取的混响信息具有相同功率的频谱分布，所以其音响效果真实感非常好。其缺点是：由于两支传声器的指向性不同，使得它们的输出端会出现相位、振幅的不重合。在扬声系统重放时，左右扬声器之间的混响声是没有方向性的。相反，对于直达声的重放则可以体现出其指向性来。
M/S制式实际运用的一些建议：
M/S制式在使用中会受到一定的限制。比如在音乐的同期录音中，传声器与声源的距离，可以根据录音室混响时间特性来确定，而在M/S拾音制式中则要求M/S传声器和声源之间必须有一个特定的距离，也就是声源的尺寸，这使得所拾取的声音信号具有了固定的直达声/混响声比例，这对于录音室的声学条件来说是一种挑战。显然这对模拟录音是有一定限制的，然而对于数字录音，则可以使用无混响录音室，在后期制作时通过效果处理单元来控制音乐的混响以及声场分布。 MIDI制作音乐如果想加入真实演奏的音轨，尤其是单声道音轨时，M/S制式是可以考虑的。此外，由于M/S拾音制式的立体声/单声道兼容性最佳，从而在立体声影视录音中较为常见，它将和信号及差信号同时记录在两个声道上，在后期制作中可根据不同的需要调整立体声声像的宽度。

葫芦娃

7楼 葫芦娃说：回6楼王晓波
好的，一会儿就去发。

王晓波

6楼 王晓波说：回板凳葫芦娃
我看了你以前发在群论坛的那些文章，都挺不错的，你看看啥时候有空的时候都搬过来哈。

王晓波

5楼 王晓波说：回板凳葫芦娃
不对啊，我记得我是设置了发帖字数不限的哇，，我抽空再去研究一下。

rofy530

地板 rofy530说：回板凳葫芦娃
這太專業了，要好好琢磨。

葫芦娃

板凳 葫芦娃说：
没办法，估计论坛发帖有字数限制，所以只有分两楼了。

葫芦娃

沙发 葫芦娃说：
二 具有时间差的声源信号录音制式
一． 小A/B制式
小A/B制式是以时间差为主的录音制
式，这种制式是最早采用的立体声录音
的方法，也是最原始的录音方式，但是
使用率绝对很高，这种制式通常采用两
只全指向性传声器，之间相隔几十厘
米，使传声器拉开距离平行设置于声源
前方，如图5。
图05 小A/B制式
我们知道，传声器之间的距离可造成声级差，在“小A/B制式”里，传声器的距离同样可产生声级差，但是由于声源到传声器的距离远大于传声器之间的距离，由此所产生的声级差是及其微小的，基本可以忽略不计，心理声学的研究表明，时间差相比声级差更加的重要。这就是“小A/B制式”长盛不衰的原因，而且这种制式的特点是简单，对所使用的传声器，在性能和技术指标配对上要求也不太严格。
采用这种拾音制式一定要注意，不能使传声器之间的距离超过一定的限度，否则会破坏重放时的立体声声像平衡，一般来说，其间距在25—50cm比较合适，这时其有效拾音角度为80—130度，如果当两传声器之间的距离小于25cm时，其有效拾音角度将会超过180度，这就造成了立体声声像过于狭窄，声场两侧没有充分定位，使声源变得缺乏宽度；如果传声器的间距大于50cm时，就会存在中空现象，就是声场中间出现空洞，有时也可造成中间部位声响稀疏而在听觉上感到中间后退的现象，使得声像过分集中于声场的两侧。
这是“小A/B制式”的一种固有缺陷，如果出于制作的需求，一定要打破这个“安全距离”，那么我们可以借助一种较实用的方法去弥补这个不足，那就是在录音的时候增加一个辅助中间传声器，把拾取到的信号放大后再分别分配到左右声道中去。此方法在大A/B制式中常用）
此外，小A/B制式”的另一个很明显的缺陷就是单声道兼容问题，我们知道立体声信号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。由于左右声道内的同一个声音信号中存在着时间差，也就是存在了相应的相位差，因此，在迭加到一起时，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。正因为此类信号存在相位干涉现象，因而其兼容性很低，如果你从事电视配乐，就应该对这个问题重视起来了，毕竟国内的电视节目还是以单声道为主的。
如果抛开单声道兼容的问题，使用“小A/B制式”来录制音乐还是非常合适的，下面我们就针对立体声音乐制作说说它的使用注意事项。
小A/B制式实际运用的一些建议：
1. 使用小A/B制式，对录音室混响时间特性的要求不是非常严格，而且在录音时，乐队容易布置，具有很大的灵活性。
2. 由于采用的是两只完全匹配的全指向性传声器，在混响适中的环境中拾音，可获得良好的空间感和丰满的音响效果
3. 如果传声器设置的距离和声源较近，则扬声系统重放的立体声声像比较突出，可表现出较强的现场感
4. 小A/B制式的声像定位较差，只有在声源瞬态上才有可能获得精确的定位，因此，近距离的拾音往往会得到清晰的定位效果，而对于持续长音或距离较远的声源，则容易感觉到声像位置随声源频谱的变化而产生漂移。
5. 由于传声器膜片之间存在间隔，在时间差的作用下相对于中高频信号在一定角度上将产生相位抵消，因此，做单声道兼容重放时有部分电平将被衰减。
三 声级差和时间差并存的声源信号录音制式
声级差和时间差并存的录音制式是以声级差和时间差拾音技术共同作用于声源而进行定位的一种录音制式，和前面几种制式一样，在这种拾音方式中，两只传声器的距离和轴向夹角的变化范围也是存在一定限制的，超出这个限制也会影响到立体声声像的平衡效果。这种录音制式分为两类：小A/B制式”和“大A/B制式”，下面我们分别介绍：
一． 小A/B制式：首先要注意，这个小A/B制式和上面讲过的小
A/B制式不是同一个录音制式，千万不要混
淆，这里的小A/B制式是采用两只严格匹配的
具有方向性的心形、阔心形、超心形传声器，
将传声器对称设置于声源前方，传声器之间
的距离可根据需要调整为十几厘米至几十厘
米的范围内，并使传声器形成一定的夹角，如图06 小A/B制式
图6。
下面给出小A/B制式的有效拾音角度与传声器轴向夹角和间距的规律，大家可在实际使用中参考：
增大轴向夹角或减小传声器间距，可以增加两传声器间的声级差
增大传声器间距，减小其轴向夹角，可以增加两传声器间的时间差
下面我们分别介绍小A/B制式采用心形、阔心形、超心形传声器应用的情况
1 采用心形传声器：
当采用心形传声器时，其轴向夹角的选择范围为50—130度，如果传声器轴向夹角小于50度时，会导致两侧声源处于心形传声器拾音角度以外，这将会使电平明显衰减，而且声像位置后退，立体声声像分布将会有明显失真现象；如果两传声器轴向夹角大于130度时，中间声源也会处在心形传声器拾音角度以外，这也会造成声音信号明显衰减。因此在实际使用中要控制轴向夹角的范围。
再来说说传声器的间距，推荐传声器间距控制在35cm之内，这样可以避免声像过分集中于声场两侧，避免出现中心空洞现象，如果间距大于35cm，时间差与声像角将呈现非线性关系，因此在实际应用中ORTF方式的使用比较多，ORTF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，这是一种类似于小A/B制式的录音形式，它使用了两支心形传声器，固定于距离为20厘米的支架上，这样做的目的是在于模仿人类的听觉特征，20厘米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。两支传声器向朝前张开110度，也是模仿了耳朵的作用。所以ORTF制式属于仿生设计范畴。另外，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，也就是两声道信号同时具有强度差、时间差和相位差。它使用心形传声器，而且张开一个角度，这样使得声级差有所增加。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。当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。由于它是将两只传声器固定在支架上，这样就不存在传声器间距调整的问题了，使用较为方便，其立体声声像平衡感好，具有90度的可调节有效拾音角，如图7。
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2 采用超心形传声器：
使用超心形传声器的情况和上面一样，也需
要考虑其有效拾音角，因为超心形传声器拾
音角为105度时，拾音电平会衰减3db。所以
其轴向夹角的选择范围为40—105度，两传
声器间距也是控制在35cm之内。
3 采用阔心形传声器：
图07 心形传声器的角度
阔心形传声器有效拾音角为160度时，拾音电
平会衰减3db。所以其轴向夹角的选择范围
为40—160度，两传声器间距控制在40cm之
内。
声级差和时间差定位的小A/B制式实际运用的一些建议：
1. 由于声级差和时间差立体声定位的方式在单纯的声级差定位和时间差定位的方式中做了折中，因而其空间感和声像定位都非常好，可用于多种场合
2. 如果录音室声学环境不错，这种录音方式能够获得宽广丰满的音响效果
3. 在拾取人声或独奏乐器时，声源横向的移动会造成声像跳跃现象，这是由声级差产生的ZOOM效果，由于传声器间距较小，在低频范围内人耳分辨不出，但是在2KHz以上就可明显分辨出，使用时需注意
4. 当把立体声做单声道重放时，不同的传声器间距会有不同程度的高频损失，信号的明亮感和音质都会发生变化。
二大A/B制式
大A/B拾音制式是从传声器间距上而言的，
相对于小A/B拾音制式，大A/B拾音制式的
传声器间距加大，因此两声道间有很大的时
间差和声级差，一般来说，大A/B拾音制式的
传声器间距往往等同于声源宽度，因此，这
里就不能用有效拾音角度来定义了，在大A/
B制式里就成为“有效拾音区域”，这种方式
适合录制距离较远，具有较大纵深的声源，
但是其重放效果将会损失一定的现场感和
声像定位，而且其单声道兼容性也比较差，图08 大A/B制式
如图8。
和时间差定位的小A/B拾音制式一样，为了充分扩充声像至两扬声器间，传声器的间距经常达到几米，这就会造成中间声源的衰减，使得声像过分集中在声场两侧，即空洞现象，为此我们还可以使用上面讲过的办法，那就是在录音的时候增加一个中间传声器，把拾取到的信号放大后再分别分配到左右声道中去，以弥补中间声源的衰减。另一种办法是采用两只爱全指向性传声器面对音源拾音，此时传声器的间距设置与重放扬声器间距相等，这种方法的目的在于再现原始声场，相当于用两只扬声器重放传声器的现场定位。
以上就是常用录音制式的基本情况，此外还有传声器间加障板的AB制式、仿真头制式等等，这些方式和ORTF方式的出发点是一样的，都是为了尽可能的模拟真实听音的情况，但是在实际使用中并不十分完美，如加障板的AB制式，由于两传声器间阻尼材料的作用，其声像定位好一些，但其它方面表现并不出众。至于仿真头制式，其录音结果只适用于耳机监听，而不能用于扬声器重放，其工作结果并没有达到人们的预期效果。由于这些制式的使用率不是很高，并且在一定程度上参照了上述基本制式而变形而来的，在此就不一一介绍了，有兴趣的朋友可以单独去了解，接下来我们主要说说本次介绍的录音制式的应用。
录音制式的选择应用
在录音过程中，乐器的音色很大程度取决于传声器的设置。一般来说，传声器距离声源较近，则录音信号的直达声电平将得到有效提高，重放的声像就更具现场感，听觉上乐器的细节部分就更丰富，但却容易过分强调乐器的额外噪音；传声器距离声源较远，则重放信号的声像就缺乏现场感，但是乐器的频谱结构却趋于平衡，此时的传声器不仅拾取了乐器的全频段辐射，而且拾取到了有益的早期反射，特别是地板的反射，并且抑制了额外的噪音。
当我们录音时，现场的诸多条件对录音结果都是有影响的，而我们很难一次性例举出所有情况下该如何去选择录音制式，当我们知道了上述的原理，我想给大家提几点有关录音制式应用的建议，你可以参照下列几条原则，根据自己的情况决定使用哪一种录音制式。
1. 音色平衡：我们知道传声器的优劣跟其本身的频响曲线有着直接关系，这对所得到的音色起了决定性的作用。其次传声器的指向性也和频响曲线相关，全指向性传声器具有平直的低频响应；心形传声器则高频略有提升，但是可以弥补近距离录音时造成的高频衰减。因此传声器的频响曲线将直接关系到音色平衡。
2. 信号电平和动态范围：传声器和声源间的距离，也就是拾音距离决定了信号电平和动态范围。
3. 声像的纵深定位：声场的纵深定位取决于传声器和声源之间的拾音距离以及传声器的指向性，具有时间差的声源信号录音制式可以有效提高录音信号的空间感。
4. 声像的横向定位：横向定位主要取决于有效拾音角是否符合声源宽度，具有声级差的声源信号录音制式可以提供精确的声像定位。
以上就是本次的全部内容，在录音制式选择的问题上就是多多实践，如果你有条件，有时间的情况下，可以动手去实践每一种录音制式的录音效果，这样会比看再多的教材都强，任何文字都只能给你一个理论指导，只有亲手实践才能获得实际的感知，其实录音并不神秘，没有你想象的那么高深，任何高手都是经过大量实践获得的能力，其实理论和实际操作还是有很大差别的，这种差别只能靠自己去找，任何人的经验都无法变成你自己的，不是吗？
本文出自midifan月刊2015年1月