多聲道和立體聲拾音技術(shù)

梁玉素

內(nèi)蒙古廣播電視臺 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 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)、聲級差定位的拾音方式（MS、XY）、時間差定位的拾音方式、聲級差和時間差的拾音方式（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)及實際應(yīng)用。

傳聲器 拾音 聲級差 時間差

雙聲道立體聲是以兩個通路記錄與再現(xiàn)聲場的錄音和重放方法。為了利用傳聲器拾取高保真的聲音信號，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)人耳的雙耳聽覺效應(yīng)原理，并結(jié)合美學(xué)觀點和不同類型音樂的音響要求，經(jīng)過反復(fù)實踐逐步形成的。從技術(shù)原理上來講，目前使用的立體聲拾音技術(shù)是根據(jù)人耳對聲源定位的基本因素，即聲級差和時間差創(chuàng)立起來的。在各種拾音技術(shù)中，傳聲器或拾音具有聲級差的聲源信號，或拾取具有時間差的聲源信號，或拾取既有聲級差，又有時間差的聲源信號，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分類。所有的拾音制式都各有優(yōu)點和缺點，每種拾音制式都有其適合的場合，即不同的錄音場地，不同的音樂節(jié)目形式都有其適合的拾音制式。

1 立體聲拾音技術(shù)

立體聲拾音的有效拾音角，即重放聽音時最大聲像角對應(yīng)的拾音時的聲源方位角，也就是傳聲器對將聲源均勻再現(xiàn)于揚聲器間的拾音角度。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，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)于兩揚聲器時，將造成立體聲聲像的失真。

2 聲級差定位的拾音技術(shù)

聲級差定位的拾音技術(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一定的角度。聲源到達(dá)兩傳聲器沒有時間差，只有兩傳聲器主軸指向和傳聲器指向性而產(chǎn)生的聲級差立體聲信息，因此，這種方式稱為聲級差定位的拾音技術(shù)。聲級差定位的拾音技術(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，所拾取的信號作為立體聲的右聲道。重放時，X、Y傳聲器拾取的信號，分別送入左、右揚聲器。

由于兩只傳聲器的膜片是重合在一起的，因此，缺少了時間差的立體聲信號。聲音信號的成分同實際的雙耳聽音相比較，除了在不同方向傳聲器頻率響應(yīng)的不同以外，相對單調(diào)，缺乏變化。從重放聽音的效果來看，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，不會出現(xiàn)聲像漂移，集中于兩邊揚聲器上的效果。由于左右聲道間基本上不存在時間差，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，如果一個聲援沿著圓弧移動時，兩只傳聲器拾取的能量之和是完全相等的。因此，當(dāng)拾取的聲源重放聽音時，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題。

此種拾音方式在使用時，需注意以下幾點：（1）采用這種方式拾音時，由于前后拾音區(qū)的聲像定位相反，重放時，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音角度，重放聽音時，聲像的角度分布更接近于自然聽音。（4）由于有效拾音角相對較小，錄音時傳聲器的設(shè)置需相對較遠(yuǎn)，如果是在混響時間較長的廳堂內(nèi)錄音，僅使用主傳聲器拾音，要錄制出樂隊演奏的現(xiàn)場感和演奏細(xì)節(jié)較為困難。（5）使用8字形傳聲器時，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）傳聲器對的前后兩個方向均為拾音區(qū)域，在實際錄音時，可以充分利用其前后兩個拾音區(qū)，達(dá)到減少傳聲器的數(shù)量和提高舞臺視覺效果的目的。（7）傳聲器對的兩側(cè)為反相區(qū)，在該區(qū)域拾音，聲像無法定位，產(chǎn)生一種不自然的音響。但是有時可以利用這種特性，制作某種特殊的音響效果。（8）可以錄制出聲像在揚聲器間平穩(wěn)移動的效果。若要獲得這種效果，演員需在傳聲器對的有效拾音角內(nèi)，沿著某拋物線以緩慢的速度移動。如果速度太快，將產(chǎn)生一種聲像從一只揚聲器突然跳到另一只揚聲器的效果。如果在有效拾音角內(nèi)沿直線移動，并且移動速度比較快，在重放聽音時，聲像將產(chǎn)生前后移動和從一只揚聲器突然跳到另一只揚聲器的效果。在實際錄音中，要想獲得滿意的效果，需要在移動的路線上作好標(biāo)記，反復(fù)實驗。

XY拾音制式還可以由全指向性的傳聲器對組成，軸向夾角一般為90度左右。這種方式看起來像是單聲道，實際上，仍然是立體聲錄音。全指向性傳聲器在高頻時具有一定的指向性，在拾音時便帶來左右聲道之間的聲級差，從而獲得重放時的立體聲效果。這種方式的優(yōu)點在于近距離拾音時，具有線性的低頻響應(yīng)，沒有心形傳聲器的近講效應(yīng)所帶來的不利影響。

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差來定位。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，即聲源左右方向的和信號；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，即聲源左右方向的差信號。

需要注意的是，M和S傳聲器拾取的和差信號，并不能直接成為雙聲道立體聲的左右聲道信號，需要經(jīng)過一個和差變換電路，才能形成雙聲道立體聲的左右聲道信號。

立體聲節(jié)目作單聲道重放時，是將左右聲道的信號相加。因此，當(dāng)重放MS拾音制式錄制的立體聲節(jié)目時，單聲道的信號為(M+S)+(M-S)=2M，只剩下M傳聲器拾取的和信號，因此，MS制式的單聲道兼容性最好。

MS拾音制式的優(yōu)點是可以在不改變傳聲器設(shè)置的情況下，通過改變M傳聲器和S傳聲器的相對靈敏度，改變其有效拾音角。最初是用兩個分壓器改變立體聲聲像的分布，兩個分壓器有時是作為一個單獨的裝置，有時則作為調(diào)音臺的一個組成部分。

目前，只有少數(shù)的調(diào)音臺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，也會改變整個節(jié)目的直達(dá)聲和混響聲的比例，并隨著S信號輸出電平的提升，MS拾音制式的有效拾音角將逐漸減小。

如果S、M傳聲器的相對電平超過3dB，進一步提升傳聲器的輸出電平，有效拾音夾角將進一步減小。但是，此時差信號相對于和信號將占主導(dǎo)地位，將過分的強調(diào)相位的不同，特別是混響聲信號。

如果S傳聲器的相對電平超過-6dB，進一步減小S傳聲器的輸出電平，有效拾音角將超過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，造成聲源信號的明顯衰減。

無論S信號的電平為多少，聲源都不能超過有效拾音角設(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，拾音范圍可以擴展到360度，并且由于拾音時前后的對稱性，前后聲源的聲像重放于雙聲道立體聲時，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。對于雙默片傳聲器，通過對極化電壓的遙控，改變傳聲器的指向性。當(dāng)傳聲器被懸掛或固定在較長的吊桿上時，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。

3 時間差定位的拾音技術(shù)

時間差定位的拾音技術(shù)是以時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180度，容易造成立體聲聲像太窄，沒有充分的兩側(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，聲像過分集中于兩側(cè)的揚聲器。

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。對于持續(xù)的長音或距離較遠(yuǎn)的聲源，容易感覺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較大，拾音距離相對要小一些。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，有較強的現(xiàn)場感。另外，由于拾取的膜片間有一定的間隔，信號到達(dá)兩揚聲器存在一定的時間差。特別是對于中高頻的信號，在一定的角度上將產(chǎn)生相位抵消。當(dāng)左右聲道的信號疊加做單聲道重放時，信號電平將部分衰減，即產(chǎn)生梳狀濾波器效應(yīng)。

4 時間差和聲級差定位的拾音技術(shù)

時間差和聲級差定位的拾音技術(shù)是指以時間差和聲級差共同作用，對聲源進行定位的拾音技術(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，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時所對應(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于小AB而言。傳聲器的間距大，兩聲道間有很大的時間差和聲級差，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傳聲器，將該傳聲器拾取到的信號平均分配到左、右聲道中，以彌補中間聲源的衰落。

另外一種方式仍然是采用兩只全指向傳聲器面對聲源拾音，兩傳聲器與重放揚聲器的間距相等，目的在于再現(xiàn)原始聲場。

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音和人雙耳聽音時的情況，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聲頻或障板，采用木質(zhì)或塑料，并開有許多小孔。加障板的AB制式是為用揚聲器重放監(jiān)聽雙聲道立體聲而設(shè)計的。

兩傳聲器間較小的間距是為了拾取一定的時間差，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差。聲極差就好比聽音人雙耳聽音的情況，頻率升高時，聲波的波長減小，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。

因為具有額外的升級差和時間差，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，也更實用一些。運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 正高級工程師

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 高級工程師