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立體聲錄音技術與設置



如何確定間距和角度


使用兩個麥克風創建立體聲影像取決於麥克風的指向特性、它們的角度和它們之間的距離。目標是創造一個水平差異、時間差異或兩者的組合。從心理聲學研究中,我們知道應該瞄準哪些值。其中的藝術和科學是在揚聲器之間創造正確的聲音分佈。其他參數如音色和包圍感也很重要。然而,我們只會討論在標準揚聲器設置中所示的水平和時間,以創造正確的分佈。


圖1是立體聽音的基本設置。


從圖2中的曲線可以看出結果。如果左右聲道之間沒有時間或水平差異,則聲源將在0°(正中)位置再現。為了使聲源看起來位於30°偏離中心(朝著其中一個揚聲器的方向),左右聲道之間的水平差異應該大約為15 dB。此外,如果左右聲道之間的時間差異約為1.1毫秒(毫秒),則聲音會被感知為在30°處再現。


此外,時間差異和水平差異的組合可以共同作用。例如,如果其中一個聲道的信號延遲了0.5毫秒並且水平大約低於另一個聲道6 dB(見圖2中的虛線),則聲音會被感知為在30°處再現。


圖2顯示了用於10°和20°再現的聲道間差異。


一旦定量化,這些信息可以與兩個麥克風設置的方向特性結合。然後,可以確定最佳的麥克風位置進行立體錄音。


如前所述,立體錄音不僅僅是在硬左或右位置再現的問題。自然地,“中間”的分佈也很重要。否則,會出現角度失真。這在圖3中有視覺上的解釋。


圖3 角度失真的感知。


以下信息基於邁克爾·威廉斯(Michael Williams)的研究成果。


立體聲設置:AB


圖4 AB設置。


AB立體聲錄音基於一對間距較大的全向麥克風。在支架上,麥克風被正常安裝,保持外殼平行。


從螺紋中心到麥克風支架中心線的距離可以在兩個支架外側的刻度條上讀取(見圖4)。


圖5 從支架的外側讀取到支架中心的距離


AB設置提供了對反射聲場的愉悅再現,並提供了有用的空間信息。這種設置利用了全向(壓力)麥克風豐富的低頻響應。然而,與其他設置相比,定向信息稍微不那麼突出。


AB通常不適用於單聲道,因為合成信號可能會受到梳狀濾波的影響(對於單聲道,只需使用其中一個通道)。


兩個全向麥克風之間的間距可以從圖6中的曲線中選擇。


圖6 確定AB設置中兩個全向麥克風之間距離的圖表。


水平軸上的刻度表示兩個麥克風之間的時間差,以毫秒為單位;垂直軸上的刻度表示要記錄的聲源位置(寬度)的角度。


步驟


第一步是選擇聲源和麥克風設置之間的距離。請注意,從麥克風對到聲源的理想距離不僅取決於聲源的類型和大小以及錄製環境,還取決於個人喜好。


在錄製中,直接聲音和散射聲場之間的平衡至關重要。因此,應花費相當多的時間來確定麥克風的最佳位置。


請注意,房間的所有方向信息將在2聲道立體聲播放系統中重現在您面前。因此,將AB設置放置得比最初預期的更接近可能會提供更合適的直接聲音和散射聲音平衡。在這裡,還可以考慮AB立體聲套件的多功能性。使用麥克風的不同聲學調整設備,可以調整錄音的環境聲和音色,而不會增加任何噪音。立體聲吊架的地面和天花板安裝選擇為您在定位麥克風時提供了更大的靈活性。還要記住通過麥克風聽聲音。麥克風捕捉聲音的方式不同於您的耳朵。


當麥克風與聲源之間的距離較大時,全向麥克風和AB立體聲通常是首選。這是因為全向麥克風可以捕捉聲源的真實低頻,而無論距離如何,而定向麥克風受到接近效應的影響。因此,定向麥克風通常在較大距離時會顯示低頻損失。


現在我們轉向圖表(圖7):測量可以觀察到聲源的角度,通常稱為錄製角度。如果總角度為140°,則應稱為±70°。現在,決定再現角度並找到相應的麥克風間距。


圖7 用於確定AB設置中兩個全向麥克風之間距離的圖表。


示例:錄製角度為±70°。錄製角度的外部限制應在±30°(時間差約為1.1毫秒)處重現。交叉點標記為(•):因此,間距(d)應為40厘米(16英寸)。


立體聲設置:XY


圖8 XY設置


XY立體聲錄製使用一對角度定向或雙向定向麥克風的重疊設置。因此,方向性信息僅通過信號之間的水平差異獲得。


在實踐中,“重疊”意味著麥克風膠囊必須緊密放置,通常是略高於彼此(圖8)。


請注意:避免麥克風互相觸碰,因為這可能引起機械噪音。圖9顯示了一個典型的兩個心形麥克風在支架上的佈置方式。


圖9 安裝麥克風,緊密但不接觸。


XY設置提供穩定的方向性影像,但與AB設置相比,對空間和混響的印象稍微較弱。

請注意,方向性麥克風在較大距離時會出現低頻損失,導致聲音色彩缺乏豐富和能量。與AB相反,XY信號混合為單聲道時不會出現梳狀濾波效應。


步驟


在最常用的XY設置中,兩個一階心形麥克風呈90°角(±45°)排列。


除90°之外的其他角度可能適用於XY設置,這會改變錄音角度。如果您希望聲音影像填滿揚聲器之間的空間,則規則是:聲源越寬,麥克風之間的角度越窄。或者:聲源寬度受限,麥克風之間的角度越寬。


下面的圖表(圖10)顯示了麥克風角度、聲源位置(寬度)和重現角度之間的關係。紅色標記表示當麥克風之間的角度為90°時,覆蓋180°(±90°)聲源。這稱為標準的XY設置。

當錄製單個聲源時,例如唱歌,不要試圖將聲音影像拉到揚聲器之間。在這種情況下,聲音應該保持在正中間。聲音周圍的氛圍分佈在前方。


圖10 一組曲線,用於確定XY設置中兩個心形麥克風之間的角度。紅點標記了麥克風之間的90°標準角度。


如前所述,雙向麥克風(八字形特性)也用於XY設置。圖11顯示了一組曲線,提供了麥克風角度、聲源位置(寬度)和重現角度之間的關係。紅色標記表示聲音舞台的覆蓋範圍為70°(±35°)。麥克風之間的角度為90°。這種特定的設置被稱為Blumlein設置,由英國工程師艾倫·多弗·布魯姆萊因(Alan Dover Blumlein)描述。這種設置的構想來自他在二戰期間與天線(用於發現潛艇)的工作。


圖11 是一組曲線,用於確定XY設置中兩個雙向麥克風之間的角度(或者使用四個心形麥克風的特定佈置)。紅色點表示Blumlein設置。


雙向天線和雙向麥克風在兩個方向上都很敏感。然而,如果前瓣與輸入同相,則背面環路根據定義是反相的。布魯姆萊因對天線的想法是利用水平和相位來描述360°視圖中的信號。就雙聲道立體聲音頻而言,基本上只有同相信號(±45°)的重現是正確的。後方聲音(135°至225°)呈現在聽眾面前。側邊的聲音場則以反相重現。儘管如此,Blumlein設置很受歡迎,因為它能提供前方聲音舞台的公平解析度並增加一些有趣的氛圍。


圖12 是一組曲線,顯示兩個角度為±45°的雙向麥克風(布魯姆萊因)之間的水平差異和相位,取決於聲源位置。灰色區域的虛線表示重現的聲音是反相的。灰色區域的實線表示背面的聲音是同相的,因此將在前方重現。


注意:可以從兩個心形麥克風創建一個八字形極性圖案,見圖13。指向後方的麥克風必須進行相位反轉(交換2號和3號引腳)。這兩個麥克風被路由到同一個通道。


圖13 這裡,兩個心形麥克風取代了一個八字形麥克風。原則上需要兩個麥克風輸入。然而,您可以通過使用一根Y和線電纜,在一個麥克風連接器中反轉2號和3號引腳來“作弊”。


Fig. 14 DUA0019 Spacer for microphone boom.


立體聲配置:Near coincident


在通常稱為“Near coincident”的配置中,可以結合AB和XY的原則。一些成功的配置以首次描述它們的機構命名,例如ORTF(法國廣播電視公司)、NOS(荷蘭廣播基金會)、DIN(德國標準化學會)等。


近巧合技術的優勢在於良好的環境再現與精確的圖像定位相結合。

無論使用哪種技術,麥克風的膠囊必須相向而設,因為左邊的麥克風必須比右邊的麥克風更早更大聲地再現左側信息,反之亦然。


步驟


在定義立體聲圖像的位置時,很容易將“邊緣”和中心放置在外界限 - 圖像的“邊緣” - 是容易的。然而,在中心和外緣之間,可能會出現一個小的錯位,通常為4-10°;這稱為角度失真。近巧合設置的優點之一是可以最小化角度失真 - 圖12和圖13顯示了如何選擇麥克風間距和角度。水平軸上的刻度與間距有關,垂直刻度與角度有關。在每個曲線上,顯示了一些圓圈數字,表示不同間距和角度組合的理論角度失真。


圖15 示例,心形麥克風:通過將心形麥克風間距設置為20厘米(7.87英寸)並角度設置為50°,可以實現±70°的錄音角度。角度失真由包含一個數字的圓圈標出:最大偏離最佳角度位置。


圖16 示例,寬心形麥克風:通過將寬心形麥克風間距設置為20厘米並角度設置為90°,可以實現±70°的錄音角度。


圖 17 在某些情況下,XLR 可以用作外殼的延伸。


圖18 近似共同設置,在攝影機上應用防震支架。


立體聲設置:ORTF


圖19 ORTF 設置。


這個設置使用兩個一階心形麥克風,間距17厘米(7英寸),角度為±110°(見圖16)。

這種技術背後的思想是,它非常適合再現類似人耳用於感知水平平面方向信息的立體提示。麥克風之間的間距模擬了人耳之間的距離,兩個定向麥克風之間的角度模擬了人頭的陰影效果。


步驟


ORTF 立體聲技術為錄音提供了比 XY 立體聲更寬的立體聲圖像,同時仍然保留了合理數量的單聲信息。請注意,定向麥克風在較大距離時會有低頻損失,導致聲音色彩缺乏豐富和能量。

例如,在錄製一架大鋼琴時,將ORTF 設置放置在鋼琴的曲線上,蓋子完全打開,通常會產生非常直接的聲音,並在樂器的低音和高音之間取得良好的平衡。


圖20 用於 XY 設置的心形麥克風的一般圖中標記了ORTF 設置。


立體聲設置:DIN


圖21 DIN 立體聲。


DIN 立體聲使用兩個一級心形麥克風,距離為20厘米(7.8英寸),角度為90°,以創建一個立體聲影像(圖18)。


DIN 立體聲產生混合的強度立體聲信號和時間延遲立體聲信號,這是由於心形麥克風的偏軸衰減與20厘米的距離共同作用。請注意,定向麥克風在較大距離處會有低頻損失,導致聲音顏色的豐富度和能量不足。


圖22 DIN 設置在 XY 設置中心標示的示意圖中。


步驟


DIN 立體聲技術在短距離上更加有用,例如用於鋼琴、小型合奏或在古典樂團中創建樂器部分的立體聲。


例如,在錄製合唱團時,使用心形麥克風實現直接聲和擴散聲場之間的完美平衡,可以在距離上完成,使您獲得約100°的錄製角度。合唱團的再現影像應在左右揚聲器之間均勻分佈。


立體聲設置:NOS


圖23 NOS 設置。


NOS 立體聲技術使用兩個一階心形麥克風,間距為 30 厘米(11.8 英寸),夾角為 90°,以創建立體聲影像,這意味著結合了差別音量立體聲和差別時間立體聲(圖20)。


請注意,定向性麥克風在較大距離上會出現低頻損失,導致聲音顏色缺乏豐富和能量。


步驟


當錄製鼓套的頭頂時,您可能希望創建一個廣泛的影像。在這種情況下,NOS 設置是一個不錯的解決方案,只需將麥克風放置在鈸上方約 50 厘米(20 英寸)處即可。


圖 24 心形麥克風總圖中標示的 DIN 設定。


重要的立體聲錄製配件


立體聲吊桿


UA0836 立體聲吊桿(圖25)是一款精密製作的麥克風吊桿,可輕鬆安全地安裝麥克風配對進行立體錄製。它可以精確調整麥克風的間距和角度。


這款吊桿可以安裝在支架上或從線索懸掛。吊桿上有厘米刻度,麥克風支架上有角度刻度,可快速、精確地配置錄製設置。


也可以使用 UA0897 震動吸附支架(圖29)。


圖 25 UA0836 附支架的立體聲吊桿


SB0400(圖27)是一款輕量級立體聲吊桿,可選擇是否帶有震動吸附麥克風支架,解決了快速、精確和可重複切換不同配置的需求。


此解決方案中包含的震動吸附支架可容納全向和定向麥克風,無論是小巧還是較大的麥克風。基於 Rycote® Lyre™ 懸掛系統,只需添加另一個 Lyre™ 橡膠部件,就可以使用幾乎任何麥克風。


標記指示了平行麥克風的位置以及 XY 和 ORTF 配置的 90° 和 110° 偏移。中央底座帶有旋轉接頭,可讓麥克風保持相同的角度。立體聲吊桿上有用於將吊桿懸掛在線索上的鉤子。

SB0400 長 40 厘米(1.3 英尺)。可以附加更多支架,以安裝超過兩個麥克風。


對於排列一致的 XY 立體聲或近似一致(包括 ORTF 或 NOS)立體聲配置,可以將立體聲吊桿配備兩個定向麥克風和 DUA0019 立體聲吊桿間隔器(圖14)。


輕量級立體聲吊桿 SB0400(圖2)是一個替代方案。


Fig. 29 SB0400輕量級立體聲吊桿,不含支架。


麥克風的配件


聲壓均衡器


聲壓均衡器(APEs)是 pass ive 聲學處理器,同時兼具空間和頻譜均衡功能。它們利用表面的繞射來修改靠近麥克風振膜的聲音場。這種技術只適用於全向壓力麥克風。


Fig. 27 聲壓均衡器。


使用聲壓均衡器時,會發生兩個主要變化:

1. 由於壓力在特定頻率(取決於元件尺寸)上升,產生上中音/高頻提升(不改變低音)。

2. 在較高頻率上具有更多的定向性(焦點)。


在節奏類型的音樂中,通常希望進行上中音(存在感)提升,以使聲音或樂器突出於混音中,或者僅僅是為了使其更加易於理解或清晰。對於交響樂,可以使用一種APE來獲得某些傳奇的古老類型麥克風的頻率響應。然而,使用精密手工製作的4006全向麥克風時,您將獲得更高程度的自然性和細節。


鼻錐


鼻錐使您的麥克風在整個音頻範圍內實現完美的全向響應。它抵消了全向麥克風在較高頻率上的方向特性。它還保證了從所有入射角度到達的聲音的均衡音色,但在軸向上沒有高頻提升。

鼻錐專為4006全向麥克風變體設計。


Fig. 28 4006全向麥克風的鼻錐。


這款鼻錐特別適用於增強錄音的氛圍或麥克風各種不同位置的聲源。


Fig. 29 UA0897 震動吸收座。


風擋罩


風擋罩提供了良好的保護,防止風聲和爆破聲對麥克風的影響,同時不會使高頻超出麥克風頻率響應的容忍範圍。它非常適合戶外應用,以及在短距離進行演講和唱歌時使用。風擋罩特別設計用於小巧的麥克風,例如地面支架上的麥克風。


Fig. 30 DPA 19 毫米麥克風的風擋罩 DUA0020。


麥克風的安裝


安裝在支架上


只需使用中心的標準麥克風螺紋,或使用附帶的 3/8 英寸 NS27 螺紋轉接器進行連接。


Fig. 31 將支架安裝在麥克風架上。


懸掛


通過使用橫梁兩端的飛行吊環,支架可以輕鬆地懸掛起來。將麥克風夾頭倒置以獲得平衡。


圖 32 在鋼絲上吊起吊桿。


3532-SP Stereo Kit with DPA 4041 Large Diaphragm Microphone



3506A Stereo Kit with 4006A Omnidirectional Microphone


3511A Stereo Kit with 4011A Cardioid Microphone


3511ES Stereo Kit with 4011ES Cardioid Microphone


ST2011A Stereo pair with 2011A Twin Diaphragm Cardioid Microphone


3515A Stereo pair with 4015A Wide Cardioids Microphone


建議的麥克風和配件


AB立體聲


  • 3532-SP立體聲套裝,配有4041全指向麥克風*

  • 3506A立體聲套裝,配有4006A全指向麥克風

  • 4006A全指向麥克風

  • 4007A全指向麥克風

  • 4041-SP全指向大膜麥克風*

* 由於4041大膜麥克風在較高頻率上不完全是全指向的,並且在軸上的上中頻提升,因此與大多數其他全指向麥克風相比,其感知的方向性會有所變化。這需要對圖表所示的位置情況進行一些偏差調整。對於位置情況,可以將4041視為廣角心形麥克風(見圖16)。


如果在與4006A全指向麥克風配合使用時應用聲壓均等器(見圖27),則必須進行相同的考慮。這些配件可提供增加的方向性信息。


XY立體聲


  • 3511A立體聲套裝,配有4011A心形麥克風

  • 3511ES立體聲套裝,配有4011ES心形麥克風

  • ST2011A立體聲對,配有2011A心形麥克風

  • 4011A心形麥克風

  • DUA0019麥克風支架間隔件 *


* 為了保持麥克風的垂直對齊,應使用DUA0019立體聲支架間隔件(見圖14)。


近聯合


  • 3511A立體聲套裝,配有4011A心形麥克風

  • 3511ES立體聲套裝,配有4011ES心形麥克風

  • 3515A立體聲對,配有4015A廣角心形麥克風

  • ST2011A立體聲對,配有2011A心形麥克風

  • 4011A心形麥克風

  • 4015A廣角心形麥克風

  • DUA0019麥克風支架間隔件 **

  • UA0897防震支架 ***


* 由於4041大膜麥克風在較高頻率上不完全是全指向的,並且在軸上的上中頻提升,因此與大多數其他全指向麥克風相比,其感知的方向性會有所變化。這需要對圖表所示的位置情況進行一些偏差調整。對於位置情況,可以將4041視為廣角心形麥克風(見圖16)。

** 當麥克風交叉時,必須使用19毫米的間隔件(DUA0019)(見圖14)。

*** 使用UA0897防震支架時,可能需要在一個橡膠支架上使用女性XLR連接器,因為防震支架佔用的空間比正常支架大(見圖17和18)。


ORTF立體聲


  • 3511A立體聲套裝,配有4011A心形麥克風

  • 3511ES立體聲套裝,配有4011ES心形麥克風

  • ST2011A立體聲對,配有2011A心形麥克風

  • DUA0019麥克風支架間隔件 *

  • UA0897防震支架 **


* 當麥克風交叉時,必須使用19毫米的間隔件(DUA0019)(見圖14)。

** 如果使用UA0897防震支架,還必須應用額外的XLR延長單元,見圖18。滑塊上標有ORTF的角度位置。


DIN立體聲


  • 3511A立體聲套裝,配有4011A心形麥克風

  • 3511ES立體聲套裝,配有4011ES心形麥克風

  • ST2011A立體聲對,配有2011A心形麥克風

  • DUA0019麥克風支架間隔件 *

  • UA0897防震支架 **

* 當麥克風交叉時,必須使用19毫米的間隔件(DUA0019)(見圖14)。

** 如果使用UA0897防震支架,還必須應用額外的XLR延長單元,見圖18。滑塊上標有ORTF的角度位置。


NOS立體聲


  • 3511A立體聲套裝,配有4011A心形麥克風

  • 3511ES立體聲套裝,配有4011ES心形麥克風

  • ST2011A立體聲對,配有2011A心形麥克風

  • DUA0019麥克風支架間隔件 *

  • UA0897防震支架 **


* 當麥克風交叉時,必須使用19毫米的間隔件(DUA0019)(見圖14)。

** 如果使用UA0897防震支架,還必須應用額外的XLR延長單元,見圖18。滑塊上標有ORTF的角度位置。


參考文獻


[1] Simonsen, Gert. 博士論文。丹麥科技大學。

[2] Williams, Michael: Stereophonic Zoom。1991年。由作者出版。

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