【技术干货】全向录音专利技术简介（三）

来源：全向录音工作室     

撰写：赵平、张立新、陈曦

三、全向录音的后期制作方法

1. 重塑耳机声场

耳机收听模式没有了音箱收听模式的空气传导过程，这就需要我们在没有空气传导过程的信号传输中重塑一个耳机声场。此时调音台上的PANPOT仅靠声音强度进行定位的方法已经完全不能满足为耳朵重塑声场的需求了。全向录音技术的声像定位是依据全向拾音装置拾取的具有完整声场信息的分声部素材，利用时间差完成声像定位和声场分布的。这样的方式最大限度的保留了前期拾音场地的声场信息，并在这个基础上重塑耳机声场。这样的方法使声像定位更准确、沉浸感更强烈、声场更自然、场景更和谐。

“黄河大合唱”比赛现场

2. 健康收听

相信大家经常会听到这样一种说法：经常戴耳机会聋的。您也许会问，这是真的吗？答案是肯定的。不正确的使用耳机不仅会造成听力水平的下降，而且这种下降是没有办法逆转的。全向录音工作室认为，仅仅用一个结论式的忠告好像有点草率。戴耳机为什么会聋？如何避免？这些问题的答案正是我们在努力寻找的。在制作环节中加入技术措施来尽可能的保护“上帝”的听力、避免听力水平下降的情况发生，是至关重要的。诱发听力水平下降的原因有很多，比如：药物过敏或用药不当、外力损伤、疾病、自然衰老等等。因收听而造成听力水平下降的原因有两种；第一种是猝发的大音量。例如：射击或者近距离的燃放鞭炮。相信大家对于这种经历都深有体会，猝发声过后先是出现暂短的失聪，几秒钟后听力缓慢恢复，也许恢复中还伴随着耳鸣。如果经常这样刺激我们脆弱的听力神经，听力水平一定会下降的。第二种是长时间接触噪声。例如：长时间泡在迪厅的人、飞机场跑道的地勤人员等。很多PA的音响师说话的声音都大，多数是因为长期的大音量监听导致了他们听力水平的下降。

在录音作品中有一个非常主要的技术指标：节目的动态。简单理解就是大音量和小音量的比。在扬声器收听模式下，这个指标的确很重要，大动态可以烘托高潮的气氛。我们在媒体上经常可以看到录音师们和发烧友们津津乐道的谈论着节目动态带来的享受。耳机收听模式则不同。首先，耳机收听时的环境充满多样性。耳机中的声音可能会被环境噪声完全掩盖了小音量的内容，也可能会因为猝发的大音量造成严重的谐波失真，并对听力造成伤害。全向录音工作室利用现有的压缩技术，独创了一套将物理动态变为心理动态的动态处理方法。在不影响节目表现力的前提下，有效地控制了节目动态。这样，戴耳机的人只需要控制好收听的总音量、每次收听的时间和选择适合的耳机，听力就会得到呵护。

《阿依达》录音现场

3. 低码率母版的制作

在介绍耳机收听的特点时我们说过，耳机收听的主要来源是网络下载或者网络播出的压缩编码格式的节目。压缩编码有损音质在很久以前就已经被所有人认同，难道录音师们就不能做点什么，弥补一下损失的内容吗？然而如今的现状是：录音师们只负责离开录音棚时的节目质量，消费端的效果似乎和他们没有多大关系。客气点说，录音师们也无能为力了。的确，常规的流程是唱片公司把WAV格式的母带交给网络公司，网络公司再进行压缩编码、编目、入库、推送等，这个环节基本没有专业的录音人员。全向录音工作室认为这里就是影响整个节目质量的瓶颈，是相关行业有待改善和加强的薄弱环节。

如果录音师能听到经过压缩编码、传输、下载、解码、重放，在用户终端产生了损失后的效果，录音师是否就能够有补偿的措施呢？我想每位录音师都应该可以给出肯定的答复。那么补偿在哪个环节补最合理？补多少效果最佳？这又是一系列无法回避的课题。全向录音工作室用5年多的时间进行了数百次的试验，下面用一个实际录音的案例，按照工艺流程逐一为大家说明。开始之前，先介绍一下参与试验录音的同事。从事音频系统搭建和技术保障的是张立新先生和李鹏先生，两位都是从业多年的专业音频系统工程师。另一位年轻的女录音师陈曦，毕业于北京电影学院声音学院，目前是在职研究生。几乎所有的音乐录音试验都是她担任录音师。全向录音工作室是一个松散的合作体，大家参与全向录音的试验工作都是义务的。

哈尔滨合唱比赛

4. 系统的构成

但凡涉及到录音工艺，首先得讲述使用的设备。全向录音工作室认为：设备够用就好，重要的是理念正确。合理地搭配系统并将其性能发挥到极致，这恰好是工作室技术团队的特长。退休老头从业多年的老朋友、老同事甚至曾经的竞争对手，在听说我们组建全向录音工作室的消息后都纷纷伸出援手帮助。北京华汇音顾公司的徐邢斌先生提供了瑞典的Milab Vm44link心形电容话筒；瑞士Merging公司的朱杰先生提供了DEMO版的Pyramix数字音频工作站软件；台湾福茂公司刘超群先生提供了美国Orban的动态处理卡，在此也要感谢Dennis Van Benthen先生提供的技术支持；丹麦TC公司的曲相辉先生提供了TC Reverb4000的混响器和Tannoy Reveal 802的监听音箱。加上我们购置的YAMAHA 01V96的调音台和一台Focusrite的接口箱，完整的系统就这样构成了。在此期间，湖山音响的张康先生提供了设备和技术支持，再次表示感谢！

交响乐录音现场·吊装实验装置

5. 录音实例

我们以歌剧《白毛女》3D舞台艺术片的音乐录音为例。选择这个节目做录音实例是因为这是多轨分声部录音，而且乐队编制超大，比较有说服力。舞台艺术片的音乐录音是要在分镜头剧本前进行的，俗称：先期录音。担任演奏的交响乐团由中国交响乐团和中国歌剧舞剧院交响乐团组成，乐队编制超过120人。合唱部分也是这两个乐团担任，成员超过100人。还有一些民乐和民族打击乐以及角色演员的演唱部分。

这一次我们采用了圆柱形全向拾音装置进行分声部、分轨录音。交响乐部分和合唱部分是分别在怀柔中影制作基地音乐录音棚完成的。音乐录音棚的面积约400平米，声学条件超好。录音现场使用的话筒很多，而我们的试验依然是仅用一套全向拾音装置的两支话筒。现场的录音师由中国交响乐团的万小元先生、李巍先生担任，他们在录音的分轨文件中单独开辟了一个特别的区域“MR. ZHAO”为全向录音的试验素材区。

白毛女乐队录音现场·MR.ZHAO

我们的试验当然不能影响万老师的正常录音。在万老师确定了全部的话筒位置之后，全向拾音装置才选择了自己的位置：面向呈扇面排开的交响乐队，110度角能够覆盖整个乐队的中间位置，高度1.9米。合唱的拾音与交响乐的拾音方法相同。

白毛女乐队录音现场

民乐部分、民族打击乐部分、角色演员的演唱部分都是在中国剧院的录音棚进行的。录音棚大约120平米，声学条件很好。录音师仍然是万小元先生和李巍先生。民乐每次只收录1件，全向拾音装置与声源之间的距离为2米，高度为1.7米（民打、演唱部分的录音高度不变）。民打是一次收录的，全向拾音装置距声源中心2.5米。演唱部分每次录1人，全向拾音装置距声源2米。

6. 混合录音

与传统混音相一致的技术手段我们就不列举了。我们在这里重点介绍：在输入单元重塑完整的耳机声场、在输出单元引入变物理动态为心理动态的健康收听概念、在监听单元搭建低码率母带监听环境以及压缩编码的输入单元预补偿。

6.1 重塑完整的耳机声场

常规的扬声器收听模式的声像定位和重塑声场完全依靠PANPOT的移动来完成，前面已经说过，这种方式并不适合耳机收听模式。当然我们也需要将全向拾音装置拾取的素材进行声像定位，但方法完全不同。

在混录《白毛女》的全过程中，所有通路的PANPOT状态如下：全向拾音装置的左话筒永远处于全左位置，全向拾音装置的右话筒永远处于全右位置。板胡需要安排在声场偏左的位置，就引入时间差进行声像定位。具体方法：在板胡演奏的时候，我们采用了全向拾音装置拾取板胡的声音，当时我们并没有想好在重塑耳机声场时的板胡位置，所以拾取板胡信号时一定要选择声音质量最好的位置——全向拾音装置的正前方。当混录时不加任何处理，则板胡的声像位置为中。当板胡左的通路条件保持不变，在板胡右的通路加入适量的延时，板胡的声像就向左产生了偏移。偏移的程度完全取决于右通路的延时时间。

6.2 耳机收听环境下的哈斯效应：

当两个强度相等而其中一个经过延迟的声音同时到达聆听者耳中时，如果延迟在30ms以内，听觉上将感到声音好像只来自未延迟的声源，并不感到延迟声源的存在。当延迟时间超过30ms而未达到50ms时，则听觉上可以识别出延迟声源的存在，但仍感到声音来自未延迟的声源。只有当延迟时间超过 50ms以后，听觉上才感到延迟声成为一个清晰的回声。这种现象称为哈斯效应，有时也称为优先效应。（这是选自著名技术网站对哈斯效应的描述）

著名的哈斯效应是立体声诞生、发展过程中的基础理论，它的影响力和历史贡献有目共睹。全向录音工作室就哈斯效应在耳机收听模式下和扬声器模式近场监听条件下进行了比较，结果出乎我们的预料。在耳机收听的环境下1ms已经开始偏移了，15ms就能够听到明显的双声，而绝不是哈斯效应阐述的50ms才听到双声。哈斯效应关于同频同相两个信号延时量的阐述仅仅适合扬声器收听的模式，而且缺少了两个先决条件：

1. 扬声器的间距以及扬声器与收听者的距离。设想一下，两只扬声器和听者之间的距离为10米、3米、0米这个测量的结果能够一致吗？同理用在耳机收听模式上，就好比您拿一把尺子在3米以外测量1毫米精度的物体长度；

2. 测试声场的条件。仅从主观听觉数据来讲，在消声室和音乐厅的感受就会截然不同。

看到这里可能有人会说：“你敢质疑哈斯效应！……”不是，我们非常尊重前辈们以及前辈们的研究成果，我们仅仅是如实说出了我们的试验结果。

在模拟录音年代，录音师没有条件验证延时在左右扬声器之间的关系。如今数字调音台的通路可具备延时的功能，就给录音师开启了一扇全新的大门。我们还可以给您一个更简单的证实方法：请联系全向录音工作室的张立新、陈曦，以邮件方式索取本文中提到的所有试验录音的DEMO，您将《节拍器延时0-40毫秒延时试验》的DEMO分别在您的扬声器系统和耳机系统中感受一下，用6分钟时间证明一个能够让您受益整个职业生涯的结论。

广播电视飞速发展的今天，高清节目已经普及，而电视节目的音频仍然以单声道为主。当然我们也不可否认，从技术流程上，的确是从设备到网络到播出都可以实现立体声还音了，但是节目制作时还是以单声道为主。立体声和单声道的兼容性也是衡量节目质量的重要标准。全向录音技术独特的重塑声场的方法可得到完美的兼容性，因为我们的时间差定位和重塑声场的方法可以使左右声道中的声音信息几乎是完全一样的。当你需要单声道时，直接关掉左右的任何一路就好了。传统录音中因使用多话筒而产生的梳妆滤波现象永远不会发生，因为被支撑体隔离后的两支话筒完全可以视为各自独立的单话筒，而单话筒录音不存在相位问题，就这么简单。需要说明一下的是，前文提到过双话筒立体声的产生要素是时间差、强度差、音色差，那么为什么不用音色差进行声音定位呢？首先，音色差是一个自然产生的结果，在一个完整的声场中，支撑体对于两只话筒都是大约50%的区域遮挡，50%的区域反射，又互为相反，其效果没有办法用人为的技术手段模拟。再者，没有一个录音师会在大量考虑取舍的混录过程中放弃满意的声音效果而去完成声向定位。

6.3 变物理动态为心理动态

混合录音是一个不断考虑取舍的过程。从某种意义上说，调音台不是传说中的高保真，而是专门制造失真的机器。这种说法一定会招致很多质疑。但事实上，加入均衡器后频响已经产生了失真，加入了压缩后又让动态产生了失真，再加入了混响便让声场也产生了失真。我从事了40余年的录音工作，使用的所有技术手段都是为了最终收听效果，完美的失真是非常必要的。

前面我们已经讨论过“戴耳机会聋”的话题。为了避免听力水平下降的办法首先是减少动态，但音量压缩用的不得当，会产生很多问题。例如：频响变差，声音失去光泽等等。如何大幅度引入音量压缩而又不被察觉，用善意的动态失真保护我们的听力水平才是我们应该认真研究的课题。

解决办法：我们采用Orban公司的5段动态处理单元。将这个动态处理单元配置在主输出单元，调整参数此处省略。举例：当低频信号被压缩时，中、高频的信号没有压缩或者小幅度压缩，耳朵没有察觉到。经过五段处理后的信号需要进行混合，这台动态处理单元的优越之处是可以人为的干预。这个功能很实用，我知道的所有调音台都不具备此功能。利用5段的混合功能可以轻而易举地调校出节目的风格、录音师的风格甚至频道的风格。比如：重低音、富有弹性、更加明亮。具体工作流程此处略去。通过这个动态处理单元，常规的压缩量在-10dB左右，而瞬间的峰值压缩量将达到-22至-24dB。我们用能量的概念解释一下：压缩20dB，相当于90%的能量被忽略，而实际听感上却不易察觉。

6.4 低码率监听环境的建立

在现行节目交换中，唱片公司、录音工作室负责提供无压缩录音的WAV格式的节目给音乐网站，由音乐网站进行压缩编码后推送给听众。而我们工作的目标是要把录音棚的音效送到每一位听众耳中，全向录音工作室强烈建议业界同行在制作WAV格式母版的同时也能制作一版符合音乐网站推送标准的压缩编码母版。那么制作压缩编码母版当然要在压缩编码后的监听环境下制作了，这就是搭建低码率监听环境的原因。

6.5 压缩编码预补偿的实施

如图所示，我们在全向录音制作系统的监听环节上增加了一个切换开关，用来切换调音台主输出单元的信号与经过压缩编码→流媒体播出→internet传输→用户接收→软解码后节目重放的信号。整个信号的流程完整的模拟了从录音棚交母带后经由音乐网站到达最终听众的全信号流程。重放的节目信号就是终端用户的信号。在这个流程中会有压缩编码损失，会有传输损失，会有解码重放的损失。我们将主输出单元送出的信号和低码率监听环境的信号进行比较，是可以感受到信号损失的情况的。根据低码率监听环境的声音效果，对输入单元的信号进行预补偿。举例，如主输出单元的输出＝10，经过低码率监听环境变成了8；我就在输入单元增补，让主输出单元输出＝13，再经过低码率监听环境可能就是您需要的10了。

那么为什么是在输入单元进行预补偿而不是主输出单元呢？首先，经过压缩编码的损失不是一个固定的常数，它会根据音乐本身产生变化。再者，有一点要明确的就是，不是所有的声部都需要进行预补偿。最常见的是泛音损失，在多轨分声部的素材中，有些声部可能不需要泛音或者泛音很少，例如木管组，那我们就要避开它去对其他声部进行预补偿。另外，空间信息的损失也比较常见。这样录音师手里将有2个母版；WAV格式的没有压缩编码的母版和经过了预补偿的压缩编码母版。后者用于音乐网站以保证接近录音室母版的最终收听效果。

到此全向录音技术介绍就结束了，感谢关注并欢迎讨论。全向录音专利技术应用的领域广泛，有关全向录音专利技术的技术合作、技术拓展以及商业化运作，请直接联系我的联合撰稿人张立新先生。有需要收听我们试验录音DEMO请直接联系张立新先生。有希望进一步了解技术细节的请联系陈曦录音师。全向录音工作室与北京电影学院声音学院达成了初步的合作协议，童雷院长将参与和领导全向录音工作室后续的研究工作。全向录音工作室期待着更多同行的关注和支持，我们欢迎各种形式的合作。再一次感谢曾经帮助过全向录音工作室的公司和个人，感谢World Show提供的帮助。

全向录音工作室期待着更多各界朋友们的关注和支持，无论您是广大听众的一员，还是可爱的发烧友、有追求的录音师、负责任的权威专家、录音专业的教授们等等，我们欢迎各种形式的交流与合作。

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：

第三部分：

1. 音频：3D舞台剧《白毛女》选段：《恨似高山仇似海》、《红头绳》

演唱：喜儿——雷佳   杨白劳——高鹏

2. 视频：歌剧《阿依达》节选之男声独唱片段、混声合唱片段

演唱：中央音乐学院声乐歌剧系老师及学生  场地：深圳大剧院

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。

（下期将推出《全向录音工作室告诉你如何选择耳机》，敬请关注。节选部分精彩内容——论3种耳机类型的比较：1、耳塞式耳机；2、骨导式耳机；3、耳罩式耳机）

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