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【技术干货】全向录音专利技术简介(二)

2016-12-16 全向录音工作室 WORLDSHOW

来源:全向录音工作室     

撰写:赵平、张立新、陈曦


二、全向拾音装置


1. 传统拾音与全向拾音的理念差异


录音师使用扬声器监听常规录音的时候,前期一般只拾取单声道的声音素材,只有在录大编制的乐队才考虑使用立体声或立体声对传声器。在后期缩混时,利用扬声器的声音通过空气传导到达录音师耳朵的过程,根据音乐风格的需要重塑一个声场,再把各个声部安排在声场的不同位置。这是传统监听扬声器作为混音监听的工作理念。


耳机收听模式没有空气传递的过程,无法还原用上述方法所重塑的声场。举个常见的例子:假如流行音乐中有4个Tom Drum,录音师一定会利用PANPOT改变左右声道的强度差来进行如下的声像分配:Tom1=全左、Tom2=左中、Tom3=右中、Tom4=全右。这样的分配在使用扬声器回放时当然没有问题。而用耳机收听时,空气传导的过程没有了,左耳只能听到Tom1、Tom2、 Tom3三只鼓;右耳只能听到Tom2、Tom3、Tom4三只鼓。左耳听不到Tom4,右耳听不到Tom1。类似的情况屡见不鲜,基于此,全向录音工作室的试验就从如何实现全声向拾音开始了。耳机收听模式重塑声场的过程决定了拾音内容不再需要单声道的素材,而要采用立体声的全向拾音装置拾取完整声场的某个声部。


2. 常用拾音制式回顾

说到立体声拾音,大家首先想到的一定是已经沿用了超过半个世纪的各种立体声拾音制式。我们不妨将现有的主要立体声拾音制式做一个分析。常用的立体声拾音制式可分为3类:


a. 同轴立体声拾音制式


常用的同轴立体声拾音制式有XY制(图 1)和MS制(图 2)两种,立体声广播最适用这两种制式。MS制的还原过程相对复杂,它需要一个和差变压器或者一个和差电路。这种同轴拾音制式是没有时间差的立体声拾音制式,利用强度差来实现立体声效果。

图1


图2


b. 非同轴立体声拾音制式


常用的非同轴的立体声拾音制式有AB制(图3)和ORTF制(图4)两种,声音信号拾取时既有强度差也有时间差和相位差。业内普遍认为,非同轴立体声制式的拾音效果会好于同轴的立体声拾音制式。


图3

图4


C. 人工头拾音制式(5


人工头的拾音制式充分地利用了所有立体声形成的原理,在具备强度差、时间差、相位差的同时,更多的加入了音色差的因素。



图5


3. 几种常用的立体声拾音制式的缺陷


每一位录音师都清楚的知道传声器(后文统一简称“话筒”)有一个非常重要的技术指标:指向性。录音师利用这个重要的技术指标选择适合被拾音声源及现场环境的话筒,并有效地规避一些不需要的声音。当我们对一个独立声源进行拾音的时候,再看看XY、MS、ORTF立体声话筒的指向。我相信没有一个生产厂家能够给出这种指向条件下的频响指标,这样能够拾取到完美的素材吗?全向录音工作室的最终目的是达到最佳的耳机收听效果,我们并不擅长用数据证明上述这些拾音制式的瑕疵,但我们可以用实验证明它们是有缺陷的。


在长久以来的录音实践中,录音师经常采用主话筒和分声部话筒共同拾音的方式,后期再以主话筒为主、分声部话筒为辅进行混录。而混录时很多人在层次的分配上经常会出现喧宾夺主的情况——大量的使用分声部话筒所拾取的素材,而主话筒拾取的素材却仅仅作为参考或退居二线。造成如此配比的原因在于:主话筒拾取的声音不够漂亮。


业界认为,人工头的立体声拾音方式最适合耳机收听。全向录音工作室经过对比试验认为:实际上人工头拾音的方法比较适合入耳式的耳机收听,但是也存在问题。人工头结构是在假设的耳道中,拟定了一个耳膜的位置并在此处进行拾音。首先,指向性带来的频响问题仍然不可回避。我们暂且不讨论每个人自身的耳道、耳膜是否完全一致,也不讨论人与人的耳廓和头型是否一致。试问:一只耳朵有几个耳道?打个不太雅观却很直观的比喻:经过了人工头耳道的声音再进入您的耳道,就好比是被人嚼过的馍又进了您的嘴里,这样的声音能完美吗?


“黄河大合唱”比赛现场


实践是检验的标准。2015年,绵阳师范学院音乐学院的王小明院长和杨永国老师加盟我们全向录音工作室的试验工作。同年5月,我们在学院进行了全向录音技术讲座并进行了AB制、XY制与全向拾音装置的对比试验,试验的节目是由王小明院长亲自指挥的60人合唱团的现场演出。有关对比试验的过程以及结果可联系杨永国老师,参与试验录音的有工作室的张立新先生。我和杨老师一直保持着合作关系,杨老师告诉我:全向拾音装置很方便,后续的录音教学实践中,合唱或者非流行音乐的音乐会,只带全向拾音装置就足够了。并且还成功的完成了网上直播,声音效果受到了一致好评。


4. 全向拾音装置的试验过程


首次试验,全向录音工作室提出了一个设想:假如我能够在您的耳边还原一个完整的声场,您就应该能够听到前后左右的声音。经过筛选和对比,我们并没有找到适合耳机收听的拾音方法。全向录音工作室还处于刚刚起步的阶段,为了试验购买了第一批设备(图6):

  • OLYMPUS便携录音机一台

  • 网购的心形指向性小振膜话筒两支

  • 民品的SONY耳机一副

  • GOPRO摄像机一台



图6


采用以上民品设备构成了一个现场录音和参考画面的采集系统。试验是在一个早晨春雨中的街道(7),现场操作人员只有一个人。选择雨天的街道是因为,雨滴落在雨伞上的声音的近场效果与街道的远场效果对比能够更加夸张的反映全向拾音的距离感、车轮压过雨水路面远去的声音能够反映车辆移动定位的准确性。




现场实施:利用耳机的支撑部分对话筒进行简单的固定,使其与双耳位置基本一致,GOPRO摄像机也戴在头上,第一次试验就这样完成了。拾音的制式可以算是真人头式,有别于人工头的实体耳道和耳廓,我们利用操控者的头部作为两支话筒的支撑和遮挡;心形的指向性模拟耳廓的作用。这次试验成功的证明了我们的第一个设想:正确的还原完整的声场,普通耳机就可以轻松完成全向的定位。这虽然是一次低成本的试验,但结果令人非常满意。


经常有人问我,为什么叫“全向”不叫“3D”。因为全向录音工作室不想因为名字而受到外界的干扰。如果叫“3D”,会有很多人、很多机构提出质疑;并不是质疑技术本身,而是质疑这个名词,这是一件很无聊的事情。您可以这样理解:全向=四面八方=3D。


“用户是上帝”,今天我们的“上帝”改用耳机收听节目了,录音师们是不是也应该改变一下呢?全向拾音装置和全向录音方法是一种专门为耳机收听制作节目的专利技术。全向录音工作室只为“戴耳机的人”制作节目。


5. DIY全向拾音装置


这次试验的成功,让我们充满了前进的动力。其实,如何把全向拾音技术用在音乐录音上,才是我们的工作重点。真人头的方式显然不能在音乐录音中使用。经过总结前辈专家们的成果研究发现,17cm似乎是一个业界公认的双耳间距的标准。ORTF、人工头、球面拾音都是17cm间距。但是我们尝试着制作了第一个全向拾音装置:一个直径20cm、内部充满液体的球体,将两支心形话筒呈180度平行放置在球体的左右。首次使用是在中国音乐学院国音堂的录音棚,录音的内容是江南丝竹,10人的小民乐队编制。尽管这次球体支撑装置的试验成功了,但最终的录音效果我们并不满意。



《阿依达》录音现场


即便是有理论证实17cm的重要性,但全向录音工作室认为:录音不仅仅是记录,从拾音到混录都是一次完整的、不可分割的艺术创作过程。艺术要源于现实但更要高于现实。17cm的话筒间距虽然能够反映现实,但并不够夸张。



交响乐录音现场


前面已经介绍过,全向拾音装置采用了以球形作为遮挡物的话筒排列方式,这种装置形成立体声的要素:时间差、音色差、音量差。假如球体的直径增加,这3个要素的差值一定有所提高。我们暂且不纠结对于直径增加所产生的差值增加的定量分析,只是先要找到一个定性的道理。这一次我们大胆地DIY了一个直径为25cm、充满液体的球形体,两支心形话筒依然呈180度平行放置在球体的左右,话筒的正指向朝向正前方,此时两支话筒的中心间距增加至27cm。试验录音在北京中山公园音乐厅进行。


录音内容:中国歌剧舞剧院交响乐团的交响音乐会,乐队规模:双管编制。这场音乐会我们仅用了一套全向拾音装置的两支话筒,最终呈现出的音响效果不是令人满意而是令人振奋!中国歌剧舞剧院交响乐团团长武旭海先生为我们的试验创造了条件,他这种敢于“做第一个吃螃蟹的人”的精神,也是对全向录音工作室的鼓励和鞭策。我们诚挚的希望能够为更多的演出文艺团体服务。


哈尔滨合唱现场


6. DIY全向拾音装置的变形


很快我们就遇到了新的问题:一个充满液体的球形体装置是没有办法登上飞机的,无论是托运还是随身携带都不可以。不易搬运的全向拾音装置显然没有办法广泛的推广。经过全向录音工作室全体人员集思广益的探讨,大家提出了一个变通的技术方案:将球形体装置变成圆柱体的装置,直径参照球形体装置;将内部充填液体改为充填可流动的固体,充填的部分可以在录音场所就地解决。此次的变形改进主要解决两个问题:

  1. 运用已知的全向拾音装置原理对球形体装置进行调整,确保拾音质量不受影响;

  2. 调整后的全向拾音装置只有在工作时才加入填充物,方便拆装和运输。


白毛女乐队录音现场


改进装置后分别在深圳大剧院、哈尔滨的音乐厅等多个场地录制过合唱节目、歌剧和交响乐。2015年用这个全向拾音装置参与了歌剧《白毛女》3D舞台艺术片的音乐录音。这次录音采用的是多声道分轨的方式,负责音乐录音的万小元先生、李巍先生给予了我们很大的帮助。分声部的录音分别在怀柔的中影基地音乐录音棚和中国剧院录音棚进行。


乐队编制:3管编制的120人的交响乐团+民乐、民打+100人合唱队+独唱、重唱等。全向录音工作室全体人员对于此次录音高度重视,通过大家的努力,达到了预期的效果。制作部分的内容将在后续的部分详细介绍。


特别说明:眼见为虚,耳听为实。我们准备了一些可供参考的DEMO,有视频也有音频。因为多数节目我们并不是版权方,虽然不是用于商业目的,也不适合大规模传播。再者,目前的音乐网站通用格式都是MP3。全向录音工作室将各种主流音频格式进行对比所得出的结论是,MP3的音质损失最严重。我们的试验全部选用AAC的格式,所以为您单独提供DEMO,只能通过云盘下载后收听。您只需要联系张立新、陈曦索取云盘的地址及密码即可。对此给您造成的不便,敬请谅解!


DEMO目录:

第二部分:

  1. 音频:节拍器延时录音

  2. 音频:《怒吼吧 黄河》

    演唱:绵阳师范学院音乐学院合唱团   场地:四川 绵阳师范学院小礼堂

  3. 音频:《鲁斯兰与柳德米拉》序曲

    演奏:中国歌剧舞剧院交响乐团   场地:北京 中山公园音乐堂

  4. 视频:北京的春雨   场地:北京望京街道

 

联系人:

陈曦:  

张立新:


全向录音工作室

全向录音工作室是一个民营的研究机构,致力于专为使用耳机收听的人制作节目,并提供延伸服务。从2011年底开始,全向录音工作室总结了40多年录音实践的经验教训、进行了数百次的试验,摸索出了一套适合耳机收听的节目录制的完整解决方案,并在2014年向国家知识产权局申报了两项发明专利和一项实用新型专利。


全向录音工作室的研究成果是:一种更适合耳机收听模式的全向拾音装置;将物理动态变成心理动态的耳机健康收听的处理方法;对有损压缩编码音频的预补偿混录工艺。


工作室一共有7个人组成,他们来自4个不同的单位。参与试验工作的每一个人完全是凭着对录音事业的热爱、对追求真理的执着,默默的承受着一次次的失败、挫折、纠结、压力……希望全向录音工作室5年多的试验结果能对业内人士今后的工作有所帮助。


(后续连载内容将涉及:传统拾音与全向拾音的理念差异;全向录音的混音方法及如何重塑完整的耳机声场;低码率监听环境的建立;压缩编码预补偿的实施等。敬请关注。)


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