多声道和立体声拾音技术

梁玉素

内蒙古广播电视台 内蒙古 呼和浩特市 010050

多声道和立体声拾音技术

梁玉素

内蒙古广播电视台 内蒙古 呼和浩特市 010050

多声道和立体声的拾音技术主要包括：立体声拾音技术、声级差定位的拾音方式（MS、XY）、时间差定位的拾音方式、声级差和时间差的拾音方式（小AB、大AB和加中央障板的AB）。本文详细阐述了这四种拾音技术及实际应用。

传声器 拾音 声级差 时间差

双声道立体声是以两个通路记录与再现声场的录音和重放方法。为了利用传声器拾取高保真的声音信号，技术人员创立了多种立体声拾音制式。这些拾音制式大都是根据人耳的双耳听觉效应原理，并结合美学观点和不同类型音乐的音响要求，经过反复实践逐步形成的。从技术原理上来讲，目前使用的立体声拾音技术是根据人耳对声源定位的基本因素，即声级差和时间差创立起来的。在各种拾音技术中，传声器或拾音具有声级差的声源信号，或拾取具有时间差的声源信号，或拾取既有声级差，又有时间差的声源信号，获得立体声效果。因此，立体声拾音技术常以这三种工作原理来分类。所有的拾音制式都各有优点和缺点，每种拾音制式都有其适合的场合，即不同的录音场地，不同的音乐节目形式都有其适合的拾音制式。

1 立体声拾音技术

立体声拾音的有效拾音角，即重放听音时最大声像角对应的拾音时的声源方位角，也就是传声器对将声源均匀再现于扬声器间的拾音角度。由于每种拾音技术中传声器之间的轴向夹角和距离等设置不同，它们的有效拾音角也各不相同。在选择拾音方式和设置传声器时，其有效拾音角要适合于声源的宽度。有效拾音角太小，声源被设置在有效拾音角以外。此种情况下，声源重放再现于两扬声器时，将造成立体声声像的失真。

2 声级差定位的拾音技术

声级差定位的拾音技术是由两只传声器组成的，两只传声器置于另一只传声器上，使两只传声器的膜片在垂直的轴线上尽量重合，传声的轴向夹角彼此张开一定的角度。声源到达两传声器没有时间差，只有两传声器主轴指向和传声器指向性而产生的声级差立体声信息，因此，这种方式称为声级差定位的拾音技术。声级差定位的拾音技术主要有XY和MS两种拾音制式。

2.1 XY拾音制式

XY拾音制式是将两只传声器彼此重叠设置，使两只传声器的膜片在垂直的轴线上尽量靠近，彼此张开一定的角度，采用的两只传声器必须严格匹配和统一。主轴指向左边的传声器称为X传声器，所拾取的信号为立体声的左声道；主轴指向右边的传声器称为Y传声器，所拾取的信号作为立体声的右声道。重放时，X、Y传声器拾取的信号，分别送入左、右扬声器。

由于两只传声器的膜片是重合在一起的，因此，缺少了时间差的立体声信号。声音信号的成分同实际的双耳听音相比较，除了在不同方向传声器频率响应的不同以外，相对单调，缺乏变化。从重放听音的效果来看，声音缺乏层次感、空间感和深度感。另一方面，其立体声的声像定位是比较清晰和稳定的，具有相当宽的有效拾音角，可以使传声器在较近的距离拾取声源，不会出现声像漂移，集中于两边扬声器上的效果。由于左右声道间基本上不存在时间差，因此，其单声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传声器，两传声器轴向夹角可选择的范围为80～130度，相应的有效拾音角为180～130度。在实际应用中，传声器的轴向夹角常选用90度和120度，各自的有效拾音角为170度和140度。两只话筒的放置轴向指向角越小拾音角越大，反之越小。

在XY拾音制式中，有一种特殊的形式，它是由两只8字形传声器组成，传声器之间的轴向夹角为90度。采用这种方式拾音时，如果一个声援沿着圆弧移动时，两只传声器拾取的能量之和是完全相等的。因此，当拾取的声源重放听音时，能够获得具有稳定电平的声像。由于8字形传声器正、负波瓣的极性是相反的，因此，在传声器周围存在反相问题。

此种拾音方式在使用时，需注意以下几点：（1）采用这种方式拾音时，由于前后拾音区的声像定位相反，重放时，后区的声像需要反相叠加到前区的声像中。如果在混响较为活跃的厅堂里拾音，这种反向将使其空间感有所下降。（2）由于传声器的膜片基本重合，这种拾音方式具有准确、清晰的声像定位。（3）有效拾音角为70度，接近于立体声最佳听音角度，重放听音时，声像的角度分布更接近于自然听音。（4）由于有效拾音角相对较小，录音时传声器的设置需相对较远，如果是在混响时间较长的厅堂内录音，仅使用主传声器拾音，要录制出乐队演奏的现场感和演奏细节较为困难。（5）使用8字形传声器时，如果减少传声器的灵敏度，将造成低频范围在200以下出现失真的情况。（6）传声器对的前后两个方向均为拾音区域，在实际录音时，可以充分利用其前后两个拾音区，达到减少传声器的数量和提高舞台视觉效果的目的。（7）传声器对的两侧为反相区，在该区域拾音，声像无法定位，产生一种不自然的音响。但是有时可以利用这种特性，制作某种特殊的音响效果。（8）可以录制出声像在扬声器间平稳移动的效果。若要获得这种效果，演员需在传声器对的有效拾音角内，沿着某抛物线以缓慢的速度移动。如果速度太快，将产生一种声像从一只扬声器突然跳到另一只扬声器的效果。如果在有效拾音角内沿直线移动，并且移动速度比较快，在重放听音时，声像将产生前后移动和从一只扬声器突然跳到另一只扬声器的效果。在实际录音中，要想获得满意的效果，需要在移动的路线上作好标记，反复实验。

XY拾音制式还可以由全指向性的传声器对组成，轴向夹角一般为90度左右。这种方式看起来像是单声道，实际上，仍然是立体声录音。全指向性传声器在高频时具有一定的指向性，在拾音时便带来左右声道之间的声级差，从而获得重放时的立体声效果。这种方式的优点在于近距离拾音时，具有线性的低频响应，没有心形传声器的近讲效应所带来的不利影响。

2.2 MS立体声拾音制式

MS立体声拾音制式为声级差式拾音方式。两只传声器的膜片需要上下尽可能的重合，利用两传声器之间拾取的声级差来定位。组成MS拾音制式的一只传声器M（Middle或Mono的缩写）可以采用任何一种指向性，传声器的轴向指向声源，拾取前方声源总的声音信号，即声源左右方向的和信号；另一只传声器S（Side或Stereo的缩写）则必须采用8字形指向性，传声器的轴向指向左边，与M传声器的轴向垂直，主要拾取的是两边混响成分比较高的声音信号，即声源左右方向的差信号。

需要注意的是，M和S传声器拾取的和差信号，并不能直接成为双声道立体声的左右声道信号，需要经过一个和差变换电路，才能形成双声道立体声的左右声道信号。

立体声节目作单声道重放时，是将左右声道的信号相加。因此，当重放MS拾音制式录制的立体声节目时，单声道的信号为(M+S)+(M-S)=2M，只剩下M传声器拾取的和信号，因此，MS制式的单声道兼容性最好。

MS拾音制式的优点是可以在不改变传声器设置的情况下，通过改变M传声器和S传声器的相对灵敏度，改变其有效拾音角。最初是用两个分压器改变立体声声像的分布，两个分压器有时是作为一个单独的装置，有时则作为调音台的一个组成部分。

目前，只有少数的调音台上装有矩阵变换电路和分压器，控制传声器的有效拾音角，录音师经常直接在调音台或传声器上调整S传声器的输出电平。需注意的是，8字形传声器输出电平的改变，也会改变整个节目的直达声和混响声的比例，并随着S信号输出电平的提升，MS拾音制式的有效拾音角将逐渐减小。

如果S、M传声器的相对电平超过3dB，进一步提升传声器的输出电平，有效拾音夹角将进一步减小。但是，此时差信号相对于和信号将占主导地位，将过分的强调相位的不同，特别是混响声信号。

如果S传声器的相对电平超过-6dB，进一步减小S传声器的输出电平，有效拾音角将超过150度，两侧的声源将超出心形指向性传声器的有效拾音角130度，造成声源信号的明显衰减。

无论S信号的电平为多少，声源都不能超过有效拾音角设置在一定的角度以外，否则将产生反相问题，使音质变坏，出现声像失真现象。因此，除了特殊效果的制作，声源不能设置在有效拾音夹角以外。

当采用心形指向性传声器时，拾音范围可以扩展到360度，并且由于拾音时前后的对称性，前后声源的声像重放于双声道立体声时，其左右关系也是一致的。

次心形或超心形指向性的传声器，通常可以和8字形传声器组合，作为MS拾音制式的M传声器。对于双默片传声器，通过对极化电压的遥控，改变传声器的指向性。当传声器被悬挂或固定在较长的吊杆上时，调整就比较方便。

MS拾音制式由于其立体声和单声道的兼容性最好，在立体声影视录音中经常采用。

3 时间差定位的拾音技术

时间差定位的拾音技术是以时间差为主的拾音方式。通常采用两只全指向性传声器，彼此间隔几十厘米，平行设置于声源的前方，声源到传声器的距离远远大于传声器间的距离。

话筒间距越大拾音越小，反之亦然。一般为25～50cm之间，拾音角度为180～130度。如果传声器间距小于25cm，有效拾音角将超过180度，容易造成立体声声像太窄，没有充分的两侧定位，缺乏宽度。如果传声器间距大于50cm，容易出现中间空洞现象，声像过分集中于两侧的扬声器。

如果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，可以获得良好的空间感和丰满的音响效果。这种方式拾音的缺点是声像定位差，只有在声源的瞬态上才有可能获得比较精确的声像定位，因此，近处的声源往往定位清晰。对于持续的长音或距离较远的声源，容易感觉到随着声源频谱的变化，声像的位置有漂移的现象。

由于有效拾音角相对较大，拾音距离相对要小一些。如果传声器的距离声源较近（几十厘米），则重放的立体声声像比较突出，有较强的现场感。另外，由于拾取的膜片间有一定的间隔，信号到达两扬声器存在一定的时间差。特别是对于中高频的信号，在一定的角度上将产生相位抵消。当左右声道的信号叠加做单声道重放时，信号电平将部分衰减，即产生梳状滤波器效应。

4 时间差和声级差定位的拾音技术

时间差和声级差定位的拾音技术是指以时间差和声级差共同作用，对声源进行定位的拾音技术。

4.1 小AB拾音制式

由于两传声器的间距比较小，这种拾音方式在低频段的特性和制式基本一致。极限情况下，如果两传声器的间距为零时，则传声器膜片基本重合，转换为XY制式。因此，XY制式也可以称之为特殊的AB制式。

（1）采用心形传声器，其轴向夹角的选择范围50～130度，两传声器的间距在35cm以内。在实际应用中，此方式使用较多，拾音的立体声声像平衡感好；间距为17cm符合人耳间距，夹角110度，其90度的有效拾音角适用于多种场合；单声道兼容性也比较好。

（2）采用超指向性传声器，因其衰减-3dB时的拾音角为105度，常选择的轴向夹角为40～105度，两传声器间距小于35cm。

（3）采用阔心形传声器，其衰减-3dB时所对应的拾音角为160度，常选择的轴向夹角为40～160度，两传声器间距小于40cm。

4.2 大AB拾音制式

大AB拾音制式是从传声器间距上相对于小AB而言。传声器的间距大，两声道间有很大的时间差和声级差，容易造成中间空洞现象。这种情况，可以在两只传声器中间加一只加强传声器，将该传声器拾取到的信号平均分配到左、右声道中，以弥补中间声源的衰落。

另外一种方式仍然是采用两只全指向传声器面对声源拾音，两传声器与重放扬声器的间距相等，目的在于再现原始声场。

4.3 传声器间加障板的AB制式

这种拾音方式主要是为了尽可能的模拟听音和人双耳听音时的情况，它用两只全指向性传声器，以较小的间距组成AB拾音制式，在两传声器中间加一个声频或障板，采用木质或塑料，并开有许多小孔。加障板的AB制式是为用扬声器重放监听双声道立体声而设计的。

两传声器间较小的间距是为了拾取一定的时间差，获得较好的空间感和深度感；采用全指向传声器能够获得很好的低频响应；两传声器间加入障板，则可以使两声道间获得一定的声级差。声极差就好比听音人双耳听音的情况，频率升高时，声波的波长减小，人头的遮蔽效应显著，在左右声道间形成声，主要依赖于声源的频谱成分，这是该种方式与AB、MS或XY制式的最大不同之处。

因为具有额外的升级差和时间差，同仅用两只全指向传声器组成的AB方式相比较，具有更好的声像定位，其有效拾音夹角要小一些，也更实用一些。运用这一原理的拾音方式中，最著名的是OSS拾音方式。

审稿人：杜中 内蒙古广播电视台 正高级工程师

责任编辑：王学敏

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梁玉素 内蒙古广播电视台 高级工程师