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音乐录音教程

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·录音手册-序言[2006-10-26]

录音手册-序言

录入时间：

2006-10-26    作者：

小宝

录音艺术式广播，电影，电视，音像出版等艺术创作中不可或缺的重要组成部分，在这些领域的作用也是不容置疑的。

在录音技术发展的初期，对音响的记录和重放都是以“单声道”的形式进行的。

“单声道”录音的重放是用一只扬声器聆听录音节目源，听音人感受不到在自然听音状态下由于人双耳对声源方位具有判断能力而带来的愉悦。

为了弥补这一缺憾追求更自然的录音重放，人们开始了探索“录音技术”的漫长历史。

1877年，爱迪生发明“留声机”，揭开了人类文明发展最为激动人心的一百年的大幕。

在这一百年种，产生了人类有史以来最有影响力的传播媒介和艺术形式。

如胶木盘，磁带模拟录音机，模拟调音台等等。

近三十年来，随着数字技术，激光技术，大规模集成电路，计算机等的迅速发展和声音分析与综合技术的广泛应用，录音行业也飞速般的从“模拟”到“数字”进行了一次质的飞跃，这使录音技术喝艺术前进了一大步，虽然数字设备还存在着这样或那样的缺陷，但它的快捷，方便，简单等等许多的优点已呗太多的录音行业所接受和采用了，人们不仅能高保真的记录和重放自然界中的声音，还能创造出在自然界中不存在的奇妙音响。

可以说数字时代已经成为了历史的一个必然，并且还将继续不断的完善和发展下去。

那么有人会问究竟什么是录音？

简单的说，录音就是将自然界存在的和人们为了某种需要创造的音响记录下来。

如果说音响包括音乐声和效果声的话，那么录音就是调动一切录音技术技巧，将以音乐，语言和效果为内容的音响转换成电子信号（现代数字录音还要将电子信号转换成数字信号），并记录在响应的媒体上，录音的形式应包括现场录音，录音棚录音和利用多媒体手段的计算机音乐制作等。

而通常称为“大制作”的录音形式通常就是涉及到大乐队的，并且参与录音的演员数量大的录音情况。

例如：

管弦乐团，大型室外演出现场等，并且需要大量的录音工作人员和大型的场地。

相反“小制作”多用于一般流行音乐的录音方面，参与录音的人员也不是很多，而且也只用到小型乐队，甚至也可直接使用一些音源来编配乐曲等。

而且从一部音像制品成品来讲，其中录音工作也有其严格的职责分配，如词曲作者提供歌和歌词，编曲人给歌曲编配配乐，录音师的职责是拾取音源到后期的缩混，监制人在录音的过程种监督并使音乐达到其最大的艺术状态，制作人的职责就是负责从联系适合歌手演唱或表演的歌曲，联系编曲和录音棚录音，直到最后的成品出版，每一步都是在如此的严谨中进行。

谈到录音就不得不说录音系统的组成。

通常把录音分为五大系统；拾音系统，调音系统，记录系统，监听系统和对讲系统，缺一不可。

拾音系统就是传声器拾音或直接使用音源输入，音源包括DVD，VCD，CD，MD，DAT和软，硬件音源。

调音系统包括调音台（数字/模拟/模拟数控）和周边系统，周边系统有压限器，均衡器，效果器，激励器，消兹器，反馈抑制器等等。

记录系统分为磁带录音机（模拟），硬盘录音机（数字），数码光盘录音机（数字）等不同的记录方式。

监听系统分为监听音箱，监听耳机；监听音箱又分为远场监听和近场监听，并且环绕立体声发展到今天又出现了5.1环绕监听，7.1环绕监听。

这些是为了使音响制品在不同的重放系统中都具有其正确的声像，和其音质特色。

而对讲系统在录音过程中起着非常重要的作用，它是为录音师和歌手，演员在录音中交流而使用的，因为通常录音师和演员都是处于两个不同的声场内的。

我们这里只是简单的介绍了一些录音的设备，具体的分类和应用我们会在其相应的章节中讨论。

总之，录音技术使转瞬即逝的声音“永存”，给人们带来音响美的享受。

其中录音师功不可没。

录音大师需要对千变万化声音的深刻理解，需要对形式多样音乐风格的准确把握，需要对复杂录音设备的熟练驾驭，更需要建立一整套正确的录音理念。

因此本书会从声学基础，传声器的分类及其应用，调音台及其周边等章节对录音处学者进行一一讲解。

录音手册-第一章声学基础（1,2节）

声音的形成及其传播

1.什么是声音

根据人对信号的感知，人耳听觉系统所能感受到的信号就是声音。

声音是由物体振动产生的，但是人耳并不是所有的声音或者说所有的频率都能听的见，通常人耳能感知到的频率范围为10Hz----20KHz。

首先，声音有它自己的形成方式，它的过程是先要对物体产生一个策动力，物体开始振动产生声波，再通过某种媒质传递到人的耳膜，最后送到大脑产生相应的感知。

上图就是声音形成的条件。

总结一下；

（1）物体的振动

（2）弹性媒质的传播

（3）耳膜（鼓膜）的相应振动

（4）大脑的感知

2.声音的传播方式

在媒质中，声音是以波的形式进行传递的，但声波在媒质传播时，媒质的质点并不随声波前进，它只在原地振动，传递出去的只是质点振动的状态。

就象把以块石头投入水中，水波向外传递，但原位置的水只是在原地上下波动一样。

这里应该提到的是声波在真空中不能传递的，我们平时在电影中看到的太空飞船在外太空中飞行的时候所产生的轰隆声是不存在的。

波形传递的方式可以分为横波和纵波。

横波：

物质振动的方向与波振动的方向相垂直的波。

如绳子的波动就为横波。

纵波：

物质振动的方向与波振动的方向相同的波。

我们听到的声波就是纵波。

                                                          波形的振动系统

人耳在大自然中听到的声波并不是像我们在物理中学到那种简单的正弦波，大自然中的声音是由许许多多的简单波组成的一种复合波，简单波除了我们说到的正弦波以外还有方型波，三角波，锯齿波等。

人耳对不同强度、不同频率声音的听觉范围称为声域。

在人耳的声域范围内，声音听觉心理的主观感受主要有响度、音高、音色等特征和掩蔽效应、高频定位等特性。

其中响度、音高、音色可以在主观上用来描述具有振幅、频率和相位三个物理量的任何复杂的声音，故又称为声音“三要素”；而在多种音源场合，人耳掩蔽效应等特性更重要，它是声学的基础。

下面简单介绍一下以上问题。

    1.振幅 

      物体或物理量运动时离开平衡位置的最大距离称为“振幅” 单位是“m”米，用“A”来表示（Amplitude） ，因此声音能量的强弱程度，主要取决于声波振幅的大小。

而它在人耳听觉中影响的是响度的大小。

2.周期

振动物体从开始位置起，回复到初始位置，即往复振动完成一次。

也就是说，从任何时刻开始，经过了一个周期，振动有完全相同的状态。

它的单位是“s”秒，用“T”（period）来表示。

3.频率

一秒内完成全振动的次数叫做频率，单位是“Hz”用“F”来表示。

而它在人耳听觉中影响到音高，也就是说频率越高音高也就越高，反之。

在国际上把440Hz定为标准音“A”。

通过上图可以看出周期和频率存在反比的关系，用数学公式表示为F=1/T。

下图为音高与频率的关系。

4.相位

相位是说明其声波在周期运动中，各个时刻振动所处的状态，通常用圆周的度数来衡量。

单位是“度”用“Φ”相位（Phase）或相位角（Phase Angle）来表示。

5.波长与声速

振动要传播，才能成为波。

因此，波比振动要更为复杂些，有四个要素，除了振动的三个要素即上面讲过的振幅，相位，频率外，还有一个波的传播速度，也就是波长。

波在振动一个周期内传播的距离叫做波长。

也可以这样解释；声音在传播途径上，相位相同的两个不相邻点之间的距离。

单位是“m”米，用“λ”来表示。

声速是声波在媒质中每秒钟传播的距离叫做声波传播的速度。

单位是“m/s”米每秒，用“C"来表示，有时候也用波速“υ”来表示（v在这里是波的传播速度，与振动质点的运动是两码事，不要混淆）。

另外需要注意的的是声速的大小与振动无关，而与媒质的材质，密度和温度有关。

例如：

水中 1450 m/s               木材 3320 m/s                钢 4900m/s 

酒精 1230m/s                 玻璃 5560m/s                铝 5160m/s 

如室内温度为14℃ ～ 15℃，则为340m/s。

所以在不作精确要求时，我们常把空气中的声速以340m/s来计算。

声速（C）=波长（λ） × 频率（F）

根据周期的计算公式又可推导为；

声速（C）=波长（λ）/  周期（T）

录音手册-第一章声学基础（3,4节）

第三节 波形的基本特性

1.相位干涉

在声波的传播过程中，两个频率相同但是相位不同的波相互叠加的时候会出现什么现象那？

通过图a，b，c我们可以看出当波（蓝）和波（红）两个相位相反的波相互叠加的时候声波都被抵消了，但是波长和频率没有变，也就是说振幅为0。

相反，波（蓝）和波（红）两个相位相同的波相互叠加的时候振幅为原来的两倍，波长和频率也没有变。

因此我们可得出一个结论，当两个相同的波形但相位完全相反的波形叠加的时候振幅为0，人耳响度也为0；当两个相同的波形但相位相同的波形叠加的时候振幅为原来的两倍，人耳听到的响度增加。

2.振动的叠加或合成

前面我们分析过了频率相同时声波叠加的相位特性，下面我们来分析当频率不同的时候声波叠加时会产生的现象。

上图a两个波的振动频率分别为20Hz和18Hz，当两个波进行叠加时，同相的部分增强，反相的部分减弱甚至抵消,结果形成图b所示波形，可以看出合成波形的包络是一个2Hz的“拍”，从听觉上能够感觉出每秒出现两次的强弱变化。

第四节 声音传播的基本特性

1.我们讨论的振动系统往往都是在理想状态下的，而实际环境中的振动系统往往都是逐渐停止的，其原因就是在振动系统的振动过程中能量会不断的消耗，转化为热能或其他能量，从而导致振动的停止。

那么声音的船见都是于那些因素有关那？

声音转播衰减的因素分为5项；

⑴.吸声材料和吸声结构的吸声系数

吸声材料和吸声结构的种类很多，并且同一中材料和结构对于不同频率的声波有不同的吸声系数。

因此依其吸声机理可分为三大类，既多空吸声材料，共振型吸声结构和兼有两者特点的符合吸声结构，如矿棉板结构等。

一些常用建筑材料的吸收系数（对500赫兹频率纯音）

材     料

吸收系数

材     料

吸收系数

声学砖

0.50

三合板（6毫米）

0.17

未上釉砖

0.03

石灰,水泥

0.05

水泥面上的厚地毯

0.11

普通的窗玻璃

0.18

天鹅绒（0.034千克/米2）

0.49

水泥地面上的拼花木地板

0.07

根据材料的外观和构造特征，吸声材料大致可分为下图中所列几类。

材料外观和结构特征与吸声机理有密切的联系，同类材料的结构具有大致相似的吸声特性。

⑵.距离

⑶.频率

前面我们已经讲过高频的波长短，低频的波长长。

因此低频传播的距离比高频远一些，并且低频的穿透力也相应强一些。

⑷.声能的转换情况

声波在传播的过程中会遇到某些物质，并与之摩擦将声能转化为热能。

也可以理解为质点之间相互摩擦将力能转换为热能并消耗掉。

⑸.空气对声波的吸收

空气有干湿度和热冷度，可是很不幸，在这四项里其中的任何一项的改变都会直接对声波的传播产生影响。

而且也是不同频率有其不同的吸声系数。

我们只给出一个简单的空气相对湿度的空气衰减系数表。

相对湿度

                         倍频程中心频率

500

1K

2K

4K

50%

0.0024

0.0042

0.0089

0.0262

60%

0.0025

0.0044

0.0085

0.0234

70%

0.0025

0.0045

0.0081

0.0208

80%

0.0025

0.0046

0.0082

0.0194

总之，当声音投射到一个固体障碍物上时，大部分声能将被障碍物表面反射；一小部分被障碍物吸收并最终转化为热能；另一小部分将穿透这个障碍物。

这三部分的相对份额要视障碍物表面光滑程度、障碍物材料的比重和障碍物的形状及厚度等因素而定。

光滑坚硬表面的声能反射系数比较大，一般在90%以上，而减少声波反射的最常用办法是增加声能的吸收和透射。

这里存在两种物理机制：

共振吸声和多孔吸声，一些柔软多孔的表面，吸收性能较好。

这是由于，在柔软多孔介质中，声波的空气振动比较容易转化为介质的振动并通过摩擦转达化为热能耗散掉。

2.声音的反射和吸收

反射原则：

当声波遇到平面墙的时候，反射声波和垂直于墙壁面法线所形成的角度与入射声波和法线所形成的角度相等。

其入射线与反射线在反射面法线的两侧，而且入射线，反射线反射面的法线在同一个平面内，入射角等于反射角。

这就是反射的定律，如图所示，入射角为入射线与反射面法线之间的夹角∠1，反射角为反射线与反射面法线之间的夹角∠2，根据反射原则，有∠1 = ∠2。

但此原则通常是指频率高波长短的情况。

反射系数 K=反射声If  / 入射声Iin

当If =0  时 为全吸收（这种房间称为“消声室”）

当Iin=If 时 为全反射（在自然界中不可能出现这种情况）

我们在根据能量守衡定律，设单位时间内入射到物体上的总和声能Eo，反射声能Er，物体吸收的声能Ea，透过物体的声能为Et得到一个公式；

     Eo=Et+Ea+Er

当然所有的反射面都不能是墙面的，在凹面和凸面上声波会出现声聚焦和声扩散。

如果正确使用会化弊为利的。

3.隔音

隔音是把声波的传媒阻断，或利用阻声结构把声音阻隔开来，其目的是为了防止声干扰，声干涉和相互串音。

4.声音的折射，衍射，散射

折射原则：

当声波从声速大的媒质折射到声速消的媒质时声波的传播方向分界面的法线，反之声波从声速的媒质折射入声速大的媒质时声波的传播方向将折离法线。

⑴.障碍物大于波长的时候 d ＞λ

障碍物后边会形成一片声影区，但低频波长大继续传播。

⑵.障碍物小于波长的时候 d ＜λ

声波越过障碍物继续传播

⑶.孔洞

当孔洞大的时候波会越过孔洞。

当孔洞小的时候波会在孔洞的后边从新开始传播，   但波不是越过小孔，这时可以看作小孔为新的声源。

从上面两个图可以看出孔洞d越大,则波的越多的部分继续向前传播

⑷.大障碍物

当声波遇到障碍物的尺寸很大的时候，声波将向四面八方扩散，但反射到入射方向的部分较多，而在入射方向的背后，产生声影区。

录音手册-第一章声学基础（5,6节）

第五节传播的时间特性

在室内声场下传播的时间特性分三部分；

直达声                       近似反射声                       混响声

1.直达声

当声源发声后，声源的辐射波未经任何反射直接传播到某以位置的声波叫做直达声。

这时声能密度，也即声强，大致与距离平方成反比，由于听众的眼睛基本上处在声源到他耳朵的联线上，因此可以说，凡是看得见声源的听众也能听到发自该声源的直接声，反之也是。

有的音乐厅楼厅的某些座位，听众靠在座位上就看不见舞台的声源，这样就不能听到直接声，越靠近舞台，直接声越大，越远离舞台，直接声越小。

特点：

时间最短，“路程”（距离）短

      声音最清晰，最接近原始声

作用：

直达声句定声源的方向

哈斯效应：

在室内所有声能的总和，可能要弊直达声大许多倍，但我们可以判断出声源的方位，这符合哈斯效应的优先效应。

一个声场有两个声源（这两个声源发出的声音是同一音频信号），当这两个声音传入人耳的时间差在50毫秒以内时，人耳不能明显辨别出两个声源的方位，人耳的听觉感觉是；那一个声源的声音首先传入人耳，那么人的听觉感觉就是全部的声音都来自于这个方位。

2.早期反射声

一般直达声过后，经一次，二次等早次的反射就到达听音区的反射声为早期反射声，也称近似反射声。

作用：

加强直达声

      展宽声源

      决定声场大小

3.混响声

除了早期以外的所有反射声的总和就是混响声。

也就是在50毫秒以外的反射声。

特点：

是声音停止后依然持续的，密度越来越大的，声能越来越小的回声组合。

我们图示说明一下；

4.混响时间

在室内音质设计中，常用混响时间作为控制混响过程长短的定量指标。

混响时间是当室内声场达到稳态，声源停止发声后，声压下降或衰减60dB（分贝）所用的时间。

记作T60或RT，单位是“s”秒

上世纪末到本世纪初，赛宾（W.C.Sabine）首先建立其混响时间与房间容积和室内总吸声量的定量关系，既：

T60=0.161V/Sā

式中           V  =房间容积 m3

               S  =室内总面积 m2

               ā=室内平均吸声系数

赛宾公式具有非常重要的意义。

但是，在