立體聲發(fā)展及錄音技術(shù)分類

張玉倩 熊 婷

立體聲就是指具有立體感的聲音。自然界發(fā)出的聲音是立體聲，如果從記錄到重放整個(gè)系統(tǒng)能夠在一定程度上恢復(fù)原發(fā)生的空間感（不可能完全恢復(fù)），那么這種具有一定程度的方位層次感等空間分布特性的重放聲，稱為音響技術(shù)中的立體聲。立體聲系統(tǒng)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上傳聲器、傳輸通道和揚(yáng)聲器（或耳機(jī)）組成的，經(jīng)過(guò)適當(dāng)安排，能使聽(tīng)音者產(chǎn)生聲源空間分布感覺(jué)的聲音信號(hào)傳輸系統(tǒng)。自1931 年，雙聲道和立體聲的概念由英國(guó)工程師Alen Blumlein 提出以來(lái)，立體聲系統(tǒng)經(jīng)歷了近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展。本文旨在闡述立體聲錄音技術(shù)，并對(duì)其未來(lái)發(fā)展進(jìn)行展望。

立體聲原理

人有雙耳，雙耳之間有一定的距離（約17cm），若一點(diǎn)聲源偏離聽(tīng)音人前方主軸方向，到達(dá)兩耳的聲音就會(huì)產(chǎn)生差別，聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)根據(jù)這些差別就可以判斷出聲源的方位，這就是“雙耳效應(yīng)”理論。

立體聲是指具有立體感的聲音。它是一個(gè)幾何概念，指在三維空間中占有位置的事物。因?yàn)槁曉从写_定的空間位置，聲音有確定的方向來(lái)源，人們的聽(tīng)覺(jué)有辨別聲源方位的能力。特別是有多個(gè)聲源同時(shí)發(fā)聲時(shí)，人們可以憑聽(tīng)覺(jué)感知各個(gè)聲源在空間的位置分布狀況。當(dāng)人們直接聽(tīng)到這些立體空間中的聲音時(shí)，除了能感受到聲音的響度、音調(diào)和音色外，還能感受到它們的方位和層次。這種人們直接聽(tīng)到的具有方位層次等空間分布特性的聲音，稱為自然界中的立體聲。

立體聲源于雙聲道的原理，立體聲和雙聲道并非同一個(gè)概念，卻是因果關(guān)系。

錄音技術(shù)分類和實(shí)現(xiàn)

聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換是指用機(jī)械、光、磁和磁光等信號(hào)進(jìn)行記錄，需要時(shí)再將這些存儲(chǔ)的信號(hào)還原為聲信號(hào)。這個(gè)將聲信號(hào)向可記錄的編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換并將該信號(hào)借助一定手段還原的技術(shù)是錄音技術(shù)。

根據(jù)聲音轉(zhuǎn)換之后記錄使用的聲道數(shù)量又將錄音技術(shù)分為若干種。

一、單聲道錄音。單聲道錄音是只使用一個(gè)聲道的聲道轉(zhuǎn)換技術(shù)。在錄音時(shí)，單聲道錄音只使用一只傳聲器，或者將若干只傳聲器拾取的聲音信號(hào)混合成為一個(gè)聲道的記錄信號(hào)。聲音重放時(shí)一般使用一只揚(yáng)聲器，或者使用若干只揚(yáng)聲器重放相同的信號(hào)。單聲道聲音信號(hào)中較好地保留了原聲場(chǎng)中除了左右信息以外的其他主要聲音成分，包括原聲群發(fā)生幻相的聲學(xué)特性、聲群的縱深等。

單聲道錄音最大的缺陷是聲音還原時(shí)所有的聲音都來(lái)自一個(gè)方向，即聲源是一個(gè)點(diǎn)。

二、雙聲道錄音。雙聲道立體聲是根據(jù)一定的規(guī)則，通過(guò)兩個(gè)聲道將聲群和房間特性記錄下來(lái)。房間特性指聲源的位置，聲源的擴(kuò)展（體積）和距離。還包括直達(dá)聲（直接傳播到聽(tīng)眾左右耳的聲音）、反射聲（從室內(nèi)表面上經(jīng)過(guò)初次反射后，到達(dá)聽(tīng)眾耳際的聲音，約比直達(dá)聲晚十幾到幾十毫秒）、混響聲（聲音在廳堂內(nèi)經(jīng)過(guò)各個(gè)邊界面和障礙物多次無(wú)規(guī)則的反射后，形成漫無(wú)方向、彌漫整個(gè)空間的裊裊余音）的分布。雙聲道立體聲無(wú)疑能重放出比單聲道豐富得多的聲音信息。它可重放出整個(gè)樂(lè)隊(duì)的寬度感和展開感，每件樂(lè)器、每一組樂(lè)器都可以比較準(zhǔn)確的分布到各自的位置，因而在兩只揚(yáng)聲器中間呈現(xiàn)出整個(gè)樂(lè)隊(duì)完整的聲像群。雙聲道目前多用在卡拉OK、奏樂(lè)、歌手聲音的錄制以及配音中。

在合適的建模和器材擺放的時(shí)候，雙聲道錄音可以做得較好。錄音時(shí)，用兩個(gè)錄音機(jī)同時(shí)分別記錄從兩個(gè)拾音器送來(lái)的音頻電流；放音時(shí)，再將同時(shí)放音的兩個(gè)揚(yáng)聲器放到與拾音器對(duì)應(yīng)的位置上，聽(tīng)到的聲音就會(huì)有很好的立體感，這就是雙聲道立體聲錄音。

三、四聲道錄音。四聲道是20 世紀(jì)70 年代日本開始研究的一種錄音和重放技術(shù)。在開始的幾年曾頗為轟動(dòng)，但因?yàn)橐恍o(wú)法克服的缺點(diǎn)，最終并沒(méi)有取得商業(yè)上的成功，最后完全消失。

四、三維立體聲錄音。以上各種立體聲都是在平面展開的，而三維立體聲的設(shè)計(jì)者試圖追求聲像在三維空間內(nèi)的展開。它的重放系統(tǒng)揚(yáng)聲器布置成左前上、右前下、左后下、右后上，但人耳對(duì)垂直方向的辨別能力不如水平方向明顯。所以三維立體聲比平面立體聲優(yōu)越性并不多。

五、環(huán)繞立體聲錄音。所謂環(huán)繞立體聲是與雙聲道立體聲相對(duì)的概念，是指聲音好像把聽(tīng)者包圍起來(lái)的一種重放方式。這種方式所產(chǎn)生的重放聲場(chǎng)，除了保留著原信號(hào)的聲源方向感外，還伴隨產(chǎn)生圍繞感和擴(kuò)展感（聲音離開聽(tīng)者擴(kuò)散或有混響的感覺(jué)）的音響效果。在聆聽(tīng)環(huán)繞立體聲時(shí)，聆聽(tīng)者能夠區(qū)分出來(lái)自前后左右的聲音，即環(huán)繞立體聲可使空間聲源由線擴(kuò)展到整個(gè)水平面乃至垂直面，因此可以逼真地再現(xiàn)演出廳的空間混響過(guò)程，具有更為動(dòng)人的臨場(chǎng)感。

環(huán)繞立體聲和雙聲道立體聲相比本質(zhì)的進(jìn)步是在左右揚(yáng)聲器間增加了一個(gè)中間揚(yáng)聲器。那么，聽(tīng)音人前方的聲像定位是在左中右之間完成的，其目的是為了加強(qiáng)中間聲音的聲像定位。左側(cè)聲音的聲像定位借助中和右聲道間的相關(guān)信號(hào)。環(huán)繞立體聲與雙聲道立體聲的另一個(gè)區(qū)別是在聽(tīng)音人的后方增加了數(shù)量不等的環(huán)繞聲揚(yáng)聲器，主要對(duì)環(huán)境聲進(jìn)行描述。

六、3D 環(huán)繞立體聲錄音。3D 環(huán)繞聲與目前流行的家庭影院環(huán)繞聲(如杜比定向邏輯環(huán)繞和杜比AC 一3) 同屬音頻定位技術(shù)范疇，它也能使聽(tīng)音者產(chǎn)生聲音來(lái)自周圍的環(huán)繞感覺(jué)，但它的主要用途和基本原理與后者存在著較大的差別。

經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，十幾種3D系統(tǒng)投入使用，到今天為止，只有兩種技術(shù)實(shí)用化程度最高。它們分別是SRS（聲音修正系統(tǒng)）和Space（空間均衡器技術(shù)）。SRS 技術(shù)利用仿聲學(xué)原理，根據(jù)人耳對(duì)各空間方向聲音信號(hào)函數(shù)的反應(yīng)不同，對(duì)雙聲道立體聲中的反射、折射、回射等信號(hào)分離提取后，再對(duì)這部分信號(hào)進(jìn)行處理，讓其達(dá)到一個(gè)空間方向上的變換效果。這樣處理后，原本是從一個(gè)方向來(lái)的立體聲信號(hào)，卻讓人感覺(jué)是從四面八方傳來(lái)一般，給人以置身于3D 聲場(chǎng)中的感受（實(shí)際上這是一種錯(cuò)覺(jué)）。它只使用兩只普通音箱，無(wú)需杜比編碼(DolbyPro－Logic，即杜比定向邏輯)技術(shù)，即可產(chǎn)生出仿3D 環(huán)繞聲放音效果，讓聽(tīng)者產(chǎn)生一種猶如在音樂(lè)廳身臨其境的感覺(jué)。

Space 均衡器也是巧妙運(yùn)用仿聲學(xué)原理及模仿人耳廓效應(yīng)，在不額外增加放音設(shè)備成本的前提下，就能夠獲得較為滿意的3D 環(huán)繞聲效果的技術(shù)，其音質(zhì)可以逼近帶有杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)的放音設(shè)備。按照生成3D 環(huán)繞聲處理方式的不同，Space 均衡器主要有前處理和后處理兩種方式。前處理方式是在錄音的過(guò)程中，利用該技術(shù)對(duì)錄入的聲音信號(hào)進(jìn)行處理，使其產(chǎn)生多聲道環(huán)繞效果，而放音過(guò)程依然使用傳統(tǒng)的雙聲道放音設(shè)備；后處理方式是在放音過(guò)程中加入一個(gè)專用處理電路，將雙聲道聲音信號(hào)進(jìn)行編碼(解碼)處理。顯而易見(jiàn)，這兩種方式主要區(qū)別在于對(duì)聲音處理的時(shí)間順序上。

總結(jié)

隨著科技的進(jìn)步和用戶對(duì)音響越來(lái)越高的要求，立體聲錄音技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在電影院和家庭影院中得到了全面的應(yīng)用，并產(chǎn)生了包括立體聲耳機(jī)、軟件等相關(guān)產(chǎn)品，真實(shí)感、臨場(chǎng)感越來(lái)越強(qiáng)。隨著高清、3D、4K 等高技術(shù)含量電視的逐漸應(yīng)用和普及，相信使用者下一步對(duì)3D 音頻方面的要求也會(huì)隨之加強(qiáng)。未來(lái)3D 環(huán)繞聲技術(shù)將運(yùn)用到超高清電視系統(tǒng)中，成為家庭采購(gòu)電視時(shí)首選標(biāo)準(zhǔn)。