第四節(jié) 立體聲基礎(chǔ)

1、第四節(jié) 立體聲基礎(chǔ)要點(diǎn)：1、通過立體聲技術(shù)探索歷程的講解，引導(dǎo)學(xué)生的積極思考；2、掌握立體聲技術(shù)的基本概念和原理的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識各種立體聲技術(shù)。基本概念、立體聲的定義：實(shí)際上，我們在日常生活中聽到的自然界的聲音就是立體聲。但是，在音響技術(shù)中所講的立體聲是通過錄音，傳輸和重放系統(tǒng)，在一定的聲環(huán)境中，通過人耳聽覺特性獲得聲音空間分布印象，并產(chǎn)生臨場感，立體感。為此往往就需要一些特殊的處理。有人給出立體聲這樣的定義：立體聲是一個應(yīng)用兩個或兩個以上的聲音信道，使聆聽者所感到的聲源相對空間位置能接近實(shí)際聲源的相對空間位置的聲音傳輸系統(tǒng)。任何一個聲環(huán)境中的實(shí)際聲源將會給聆聽者聽到三部分聲音：直達(dá)聲、

2、早期反射聲和混響聲。直達(dá)聲給人耳確定聲源的方位；早期反射聲給人聽覺產(chǎn)生空間感；混響聲給人聽覺以包圍感。早期聲和混響聲共同作用，綜合形成現(xiàn)場環(huán)境的音響氣氛，即臨場感。優(yōu)良的立體聲系統(tǒng)應(yīng)該能再現(xiàn)這些要素。、立體聲的特點(diǎn)：與單聲道重放聲相比，立體聲具有以下顯著特點(diǎn)：1）具有明顯的方位感和分布感：單聲道放音過程中，聲音是由單個（或完全同信號的多個）揚(yáng)聲器發(fā)出，可以認(rèn)為這些聲信息如同由門上的鑰匙孔擁擠地傳送出來，這就是“匙孔”效應(yīng)。匙孔效應(yīng)注定了它作為點(diǎn)聲源無法分清聲音的空間分布印象，也不易表達(dá)出直達(dá)聲，混響聲等的時間信息。而立體聲能夠較真實(shí)地再現(xiàn)聲場，使感覺聲源的“像”（聲像）已分布到空間的各個角落或

3、某些范圍，而不僅限于少數(shù)幾個揚(yáng)聲器上。而且借助于聲像的空間分布感以及空間的層次感，使得那些需要突出的聲部也能真實(shí)地再現(xiàn)。2）具有較高的清晰度：單聲道放音時，由于分不清聲像方位，而是混在一起，受掩蔽效應(yīng)影響，使得聽音的清晰度較低。而立體聲重放系統(tǒng)的放音，聆聽者明顯感到聲音來自空間不同方位的聲像，因而互相之間的掩蔽效應(yīng)減弱了很多，具有較高清晰度。3）具有較小的背景噪聲：單聲道放音時，背景噪聲與有用聲都從同一點(diǎn)發(fā)出，背景噪聲影響大。而立體聲重放時，噪聲的聲像被分散開了，背景噪聲對有用聲的影響減小了。4）具有較好的臨場感：單聲道重放時，重放的早期反射聲、混響聲都來自同一方向，無法讓上感受到它們的存在，

4、而立體聲重放系統(tǒng)中，能夠再現(xiàn)早期反射聲和混響聲，使聆聽者感受到原聲場的環(huán)境信息，具有強(qiáng)烈的臨場感。：雙聲道立體聲系統(tǒng)雙聲道立體聲是把現(xiàn)場的實(shí)際音響制作成左和右二信道相關(guān)信號，并以二揚(yáng)聲器在聽音室重放，獲得現(xiàn)場真實(shí)感的信號拾取、處理和重放的技術(shù)。下面我們進(jìn)一步討論這些技術(shù)。一、雙聲道立體聲拾音：許多已開發(fā)了的立體聲拾音技術(shù)，有的比較適合古典音樂的自然平衡和透視；有的則比較適合流行音樂的要求。在古典音樂的拾音中，最受歡迎的技術(shù)是：迭合傳聲器技術(shù)（兩只傳聲器盡量靠近）和所謂的分隔技術(shù)（兩只或三只傳聲器彼此隔開一定距離擺放，通常在演出團(tuán)體前排成一條直線）。流行音樂的拾音中，受歡迎的技術(shù)是多傳聲器技術(shù)。

5、它是將許多傳聲器貼近其各自的聲源以保證良好的聲音分隔，然后再分別處理它們到兩聲道中去合成。、迭合技術(shù)：（）M-S技術(shù)：M+左輸出右輸出（a）這種技術(shù)中，一只傳聲器沿其主軸覆蓋演出團(tuán)體，以強(qiáng)調(diào)中間；另一只字形特性的傳聲器錯開90°罷放，以強(qiáng)調(diào)演出的兩個側(cè)面，見右圖(a)若將這二只傳聲器的輸出合起來后，就有二個方向圖，一朝右，一朝左，而最大拾取點(diǎn)之間的夾角為2。位于演出組中間的信號由這二個圖形等量分解，將在立體聲陣中作為中間幻像聲源出現(xiàn)。當(dāng)聲源向右移動，這時右邊圖形中分解到的信號多，左邊圖形中分解到的信號少，于是幻像也相應(yīng)移動。若聲源位于右方角，那么左邊圖形實(shí)際上分解不到信號，將會覺得聲

6、音在右揚(yáng)聲器位置。這種技術(shù)有以下特點(diǎn)：+ +（c）1）在立體聲陣中，決定聲像位置時，只用聲強(qiáng)度的暗示。在傳聲器與傳聲器之間，或在左拾取圖形和右拾圖形之間沒有時差。2）它有優(yōu)異的單聲兼容性。把兩聲道相加后，字形傳聲器的輸出被抵消掉，只剩下心形傳聲 器的輸出，如圖(c)。演出團(tuán)體（d）3）由于要照顧到大型演出團(tuán)體的適當(dāng)覆蓋角，經(jīng)常需要把傳聲器對放在離該演出團(tuán)體前面較遠(yuǎn)的地方，因而對錄音環(huán)境的聲學(xué)特性要求比較苛刻。如圖(d)所示，示出三種可能的傳聲器對位置，似乎只有一種位置能傳達(dá)所需要的直接聲對殘響聲的關(guān)系。這時錄音師必須花更多時間來調(diào)整演奏者和傳聲器之間的關(guān)系，以及選擇合適的錄音環(huán)境。錄制得好的M

7、-S拾音，常保持了驚人的真實(shí)度，這基本歸功于這種方法中，傳聲器對于殘響信息的響應(yīng)。因為兩傳聲器彼此離得很近，將拾取具有相同頻譜的能量分布的混響信息，但兩只傳聲器分別朝不同方向，其輸出瞬間相位和幅度將會很不連貫，其結(jié)果是混響在兩揚(yáng)聲器間展開，兩直接聲源，則搖到兩揚(yáng)聲器間某位置出現(xiàn)。（）“寬度”控制器和“位置”控制器：（b）M（心形）S（8字）寬度控制位置控制左出右出（e）傳聲器對常用如右圖(e)的“寬度”和“位置”控制器。寬度控制器改變合成信號中心形成分和字形成分的相對平衡。若要立體聲變窄，就把M成分加大，其效果是在兩聲道之間增大公共成分或單聲成分。若要立體聲變寬，那就增大S（側(cè)面）成分，在左右

8、聲道中分別引入倒相成分以展寬立體聲陣。位置控制器好象聲道之間的平衡控制器?？墒箓髀暺鲗λ⒌幕孟筇幱谠摿Ⅲw聲陣中的任何一個位置上。S- +M+ - + + 左出L右出RL R 代替前二頁圖4（a）（b） （）M-S制式變換上（X-Y制）：在圖(a)(b)中，我們看到M(心形)與S(字形)合成L = ,和R = 時， L與R是相應(yīng)為朝左和朝右，夾角為2的方向圖。因此可以用圖(b)指向性的兩個拾音器直接組成L和R的拾音，以代替圖(a)的M-S和處理電路。我們稱用這種二個指向性一致的拾音器組合為X-Y制式。圖4（f） 圖(f)(g)就是另外二種M-S和X-Y變換。無論是M-S和X-Y，它們都只有聲

9、音的強(qiáng)度差，而無時間差。、間隔技術(shù)：圖4（h） 圖4（g） 圖(h)所示的X-Y交叉心形布局是間隔技術(shù)的開始點(diǎn)。假如把X-Y二個交叉心型拾音器搬開，但同時又保持它們之間相同的角度關(guān)系，那么合成的幻像就將由強(qiáng)度關(guān)系和相位關(guān)系兩者所產(chǎn)生，如圖(i)。當(dāng)兩傳聲器彼此間隔超過2.5m3m時，就有把所有聲源（除二傳聲器間幾乎等距離的聲源）推向這一邊或另一邊，產(chǎn)生所謂的“中間空洞”。錄音師可以簡單地增加第三個傳聲器來矯正中間空洞效應(yīng)，如圖(j)。這第三個傳聲器輸出要平分給左右聲道。產(chǎn)生的中間幻像用來穩(wěn)定整個立體聲陣，并對舞臺中間的任一活動，如獨(dú)唱，增加焦點(diǎn)。間隔技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)：聲源 左 右 幻像 聲源2

10、路程差（i）1）間隔技術(shù)在美國已被偏愛地用來錄制古典音樂，因為它似乎會產(chǎn)生“比較熱情”的聲音。迭合技術(shù)在正確位置能產(chǎn)生極好的“錄音”。而間隔技術(shù)則似乎是在應(yīng)付不大理想的聲學(xué)環(huán)境時，可以提供錄音師較大的靈活性。除了在錄音環(huán)境中出現(xiàn)的早期反射聲外，采用在傳聲器與傳聲器之間延遲的方法，也可 以使這些傳聲器產(chǎn)生類似早期反射聲的附加延遲信號。通過傳聲器的擺位，這些延遲都在錄 音師控制之下，根據(jù)有利于他的情況來用這些延遲。左 右 （j）中 2）間隔技術(shù)中，還可增加許多單個傳聲器靠近樂隊的個別聲部或個別樂器，以“強(qiáng)調(diào)”那些樂 器或給它們增添某些色彩如圖(k) 通常，這些傳聲器的輸出被搖到立體聲陣中，該樂器或

11、該聲部的大致位置，而且這些傳 聲器的輸出信號加到錄音中也有一定限度，能滿足所要求的效果就夠了。如果音量太大，那么來自“強(qiáng)調(diào)”的信號它比主傳聲器大概提前2030ms會超到樂隊其余演奏者前頭去的趨勢。左右（k） 古典樂中，下列樂器常用“強(qiáng)調(diào)”傳聲器：木管、豎琴、定音鼓、較溫和音樂的打擊樂以及各弦樂首席?，F(xiàn)在這些“強(qiáng)調(diào)”傳聲器通常要加以延遲，使其與主傳聲器同步到來，不存在領(lǐng)先效應(yīng)。、多聲道拾音技術(shù)：對于現(xiàn)代歌曲和舞蹈音樂等的立體聲錄音大數(shù)采用多聲道錄音法。多聲道拾音技術(shù)操作如下：1）拾音環(huán)境是個混響時間很短的錄音室。室中用隔音板隔成若干個小房間，將樂隊按照樂器的類型分為若干組，如小提琴組，打擊樂組等

12、。使每一組在一個小房間中演奏。2）每個小組由各自的傳聲器拾音后，經(jīng)調(diào)音臺控制并放大，送往多聲道錄音機(jī)，分別記錄在寬磁帶的一條磁跡上，通常多聲道錄音機(jī)使用5.08cm寬的磁帶，多聲道錄音磁頭可以在磁帶上記錄16或24個磁跡。3）錄音時，演員頭戴耳機(jī)，通過耳機(jī)不僅能聽到自己的演奏，同時還能聽到其它樂器組的演奏，也就是整體的聲音，以演奏能步調(diào)一致，融合成一體。4）對一個樂曲可以一次錄完成，也可先錄樂曲的節(jié)奏聲，然后再分讓各種樂曲組的演員頭戴耳機(jī)按節(jié)奏演奏，即經(jīng)多次錄音。5）后期加工，可對各聲道進(jìn)行分別加工處理，然后將每一聲道信號通過調(diào)音臺上的聲象電位器，按不同比例分配到左右聲道中，這樣就可以將各種樂

13、器人為地定位在一方位。使整個樂曲以兩聲道重放時獲得層次分明，立體感強(qiáng)的立體聲。多聲道錄音有以下優(yōu)點(diǎn)：1）各樂器組可互不干擾，使錄下聲音層次分明。2）不用所有演員同時演奏，安排較靈活。3）可分別對樂器組處理得更細(xì)致，效果更理想。4）若某一樂器組演奏中有失誤，可以只重錄這一樂器組聲音。5）可作到一歌唱演員唱幾重唱，也可由一演員演奏幾種樂器。有限聽音區(qū) 展寬聽音區(qū) 對于古典音樂，要求融和感強(qiáng)，所以多用迭合技術(shù)和分隔技術(shù)，而不用多聲道方式。二、雙聲道立體聲的聽音：立體聲還音的最主要要求是，產(chǎn)生清晰的幻像聲源，而這種要求雙需要遵循以下的原則：1）兩揚(yáng)聲器指針一定要相同。不同型號揚(yáng)聲器聽起來容易產(chǎn)生廣闊和

14、聲音，聽起來好聽，但會使幻像源恍惚，嚴(yán)重時模糊不清。2）兩揚(yáng)聲器在聽音室內(nèi)應(yīng)對稱擺放，讓室內(nèi)的聲學(xué)處理對兩揚(yáng)聲器效果一樣。3）聽眾與兩揚(yáng)聲器之間的夾角應(yīng)在60°到90°之間。但為適合個人愛好應(yīng)留相當(dāng)?shù)挠嗟亍?）在利用揚(yáng)聲器的方向性方面，應(yīng)使聽音區(qū)域大到能合乎要求。最后一點(diǎn)請看右圖，較強(qiáng)方向性揚(yáng)聲器正朝前面，這時不僅聽音區(qū)受限制，而且假如聽眾向右移動，很快靠近右揚(yáng)聲器主軸，遠(yuǎn)離左揚(yáng)聲器聲主軸。這樣幻像會明顯地右移。較好的布置應(yīng)當(dāng)如下圖，兩揚(yáng)聲器主軸朝向聽音區(qū)中間，聽眾無論往哪一邊移，就只會產(chǎn)生很小的幻像移位。這時就等于展寬了聽音區(qū)。例如聽眾右移，雖然更接近了右揚(yáng)聲器的零聲軸（

15、聲壓級較?。拷俗髶P(yáng)聲器主軸（聲壓級較大），這樣的幅度關(guān)系趨于抵消右揚(yáng)聲器時間上的領(lǐng)先，所以中間幻像保持相對的穩(wěn)定。對于聽音室應(yīng)該在整個聲頻范圍內(nèi)都有良好的聲學(xué)特性。一般聽音室都不大，根據(jù)小閉室的聲學(xué)特性是300500Hz以下存在強(qiáng)烈的稀疏的駐波，應(yīng)特別注意低頻的控制。否則即使良好的揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)，也會在小室中低頻區(qū)域顯出明顯的峰和谷。這時假如試圖在一給定的聽音位置用電均衡對頻響加以校正，那么很快就會發(fā)現(xiàn)，校正過后，只相對于原聽音位置幾十厘米，所作的校正便完全不對了。因此低頻應(yīng)做針對性的聲擴(kuò)散或吸聲處理。后面會有詳述。而對于中高頻，由于有較密集的駐波，容易形成擴(kuò)散聲場，應(yīng)慎重考慮吸聲處

16、理，使有合適的混響時間。很多聽音室的誤區(qū)往往是只注重了窗簾等中高頻吸收，而忽略了低頻，結(jié)果聲環(huán)境很不理想。：四聲道立體聲系統(tǒng)（a） （b） （c） 正如為了克服單聲道的匙孔效應(yīng)，發(fā)展了立體聲，產(chǎn)生了比較的音樂廳環(huán)境幻覺，比單聲有更真實(shí)的放音那樣，四聲道立體聲（又稱四方聲）能使這種幻覺更進(jìn)一步。假如雙聲道立體聲是從窗孔看音樂廳或舞臺，那么四方聲則企圖在聽眾的聽音環(huán)境重建原來的演出環(huán)境。一、四聲道立體聲的發(fā)展：開始人們試圖要建立來自聽眾的水平面或方位面內(nèi)的任何方向的幻覺。從理論上說，只要圍繞聽眾布置多個揚(yáng)聲器陣，使產(chǎn)生各方向的準(zhǔn)確聲像是可行的，但實(shí)際對聽眾的感覺（幻覺）又如何呢？圖(a)為圍繞聽眾

17、的八揚(yáng)聲器方位陣。真像（存在于揚(yáng)聲器處）和幻象（存在于揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器之間的聲象）將會大致同樣準(zhǔn)確。圖(b)為六揚(yáng)聲器陣，所有前方的每六分之一圓周上的幻像是準(zhǔn)確的，而打算給后方的各六分之一圓周的幻象會差些。圖(c)的四方布置中，搖到四個揚(yáng)聲器上真像會準(zhǔn)確，前方的幻象十分準(zhǔn)確，而后面的幻象就稍差。尤其是中后的信息可能顯出點(diǎn)頭頂上的感覺。一般在后面象限中的“左右”完整性可保持，但會有“前方”模糊不清的情況。而打算給側(cè)面的幻象實(shí)際上是不存在的。例如，當(dāng)某信號從左前搖到左后，聽眾會感到它似乎還沒有立即跳回左后之前，一直保持在左前的位置。而當(dāng)給左前和左后饋以相等信號時，聲象位置清晰地保持在左前位置，除此聽

18、眾把臉轉(zhuǎn)向左邊，這時會感覺到那個方向有清晰的幻象。立體聲 T T 左 右 （d） 由圖（c）四方聲陣的情況可見，四方聲的幻象不穩(wěn)定，這還會有行得通的實(shí)際價值嗎？應(yīng)該說它至少給我們這樣的啟示，當(dāng)主要聲像來自于前方時，背面和側(cè)面則給出了提供反射和混響的聲場作用。、環(huán)境信息的恢復(fù)：如右圖(d)所示，是馬德森恢復(fù)環(huán)境信息方法。它造成這樣的幻覺，在直接聲與混響聲的關(guān)系上，側(cè)面信息與正面信息很不一樣。為什么呢？讓我們先看看達(dá)曼斯克效應(yīng)。該效應(yīng)指出當(dāng)干擾噪聲來自主要聲源同一方向時，比來自兩邊的相同干擾噪聲給聽眾的感覺是側(cè)面更突出。例如在音樂廳里，來自聽眾背后和兩側(cè)的小的噪聲，對聽眾的煩擾程度遠(yuǎn)比來自前面的噪

19、聲引起的煩擾要大得多。左前 右前 左后 右后 （e） 因此馬德森的立體聲處理方法中，因為領(lǐng)先效應(yīng)（哈斯效應(yīng)），聽眾會覺得主要聲源的位置是在前方，而來自兩側(cè)的混響則因達(dá)曼斯克效應(yīng)而得到加強(qiáng)。（f） 左前 右前 左后 右后 實(shí)際上，上述的現(xiàn)象正是20世紀(jì)六十年代坎寧安引入的新“四方音”時，其相應(yīng)錄音方法的一部分。如右圖標(biāo)，為典型的錄音布局：用兩側(cè)傳聲器（左后，右后）拾取早期反射聲和延遲不到30到35毫秒的直接聲（相對于左前，右前）。圖(f)為相應(yīng)的典型放音布局，左后和右后主要還原早期聲和延遲聲。很多聽眾不喜歡前面的正方形揚(yáng)聲器布局，卻對這種布置完全滿意。該系統(tǒng)是以這樣的概念為基礎(chǔ)，即填充在前面18

20、0°園弧內(nèi)的早期反射聲陣，從許多方面來說比試圖創(chuàng)造一個連續(xù)的圍繞聽眾的方位角幻象要重要得多。左右左前 右前 左后 右后 T1 T1 T1 均衡 均衡 均衡 TR 前面討論已指出，“處理”一般立體聲信息，使之成為非常真實(shí)的直接環(huán)境四方聲演出是可行的。把延遲器和高質(zhì)量的人工混響器（TR）組合起來可產(chǎn)生一對環(huán)境聲道，這對聲道和在同樣環(huán)境里的一對傳聲器輸出幾乎區(qū)別不出來。 T1創(chuàng)造早期聲，空間大小感覺。 T3575ms，早期與密集混響的間隔。TR混響時間，必須和T1大小保持一致。均衡調(diào)整與典型環(huán)境頻譜一致。音量口味問題。、矩陣四方聲系統(tǒng)：常簡稱矩陣四方聲系統(tǒng)為“”，它的意思是把四個信道通過編碼矩陣合成二個傳輸信道，重放時再把這二信道解混為四個輸出。值得驚訝的是在某些錄還音情形下這樣做可以有相當(dāng)好的效果，但一般來說，由于這種處理常來信道分隔上