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如何防止話(huà)筒拾音的聲學(xué)相位抵消

設(shè)想一下你以單聲道的模式為一個(gè)吉他歌手做擴(kuò)聲,一支話(huà)筒拾取人聲,另一支話(huà)筒拾取箱琴。

人聲聽(tīng)起來(lái)比較古怪,有點(diǎn)“空”,同時(shí)有濾波器之類(lèi)的效果聲。為什么會(huì)這樣?主唱話(huà)筒拾取歌手的演唱,同時(shí)拾取箱琴的話(huà)筒也串入了歌手的聲音(見(jiàn)圖1)。吉他話(huà)筒離主唱話(huà)筒的距離大概有一英尺。因此,吉他話(huà)筒中拾取的人聲相對(duì)于主唱話(huà)筒有一定的延時(shí)。所以,有兩個(gè)“人聲”混合在一起,一個(gè)是直接聲,一個(gè)是含有延時(shí)的聲音。

當(dāng)兩支話(huà)筒的聲音混合在一起,等電平延時(shí)信號(hào)的中心頻率將抵消。從頻譜上看,在兩個(gè)信號(hào)頻率重合的地方會(huì)出現(xiàn)連續(xù)的凹陷,這里就是聲音抵消頻率。這種現(xiàn)象稱(chēng)作“梳狀濾波器效應(yīng)”,因?yàn)閺念l譜上看象是朝下的梳齒。

一般來(lái)說(shuō),如果兩支話(huà)筒以不同的距離拾取了同一個(gè)聲源,而且它們的信號(hào)被混合到一個(gè)通道,就可能出現(xiàn)相位抵消。頻譜上凹陷的位置,是聲波中心頻率反相的結(jié)果。聲音聽(tīng)起來(lái)像是加了少量的柔軟的flanging效果。

事實(shí)上,我們分析一下flanger效果的原理就知道其中的道理。Flanger效果是通過(guò)一個(gè)0到20毫秒之間自動(dòng)掃描的數(shù)字延時(shí)產(chǎn)生的,flanger效果就是“梳狀濾波器效應(yīng)”,在軟件的頻譜上看是一個(gè)上下滑動(dòng)的濾波器。

3:1原則

為了減少兩支話(huà)筒之間的相位抵消,我們必須遵守話(huà)筒擺位的3:1原則:話(huà)筒之間的距離不少于單個(gè)話(huà)筒與聲源距離的3倍(見(jiàn)圖2)。例如,兩支話(huà)筒離聲源的距離都是4英寸,那么話(huà)筒之間的距離至少是12英寸才可以避免相位抵消。

3:1原則是怎么被定義的?它是由下面這些事實(shí)決定的

當(dāng)你將一個(gè)延時(shí)信號(hào)等電平的與直接聲混合,將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)嚴(yán)重的梳狀濾波器效應(yīng)。但是當(dāng)你將直接聲和延時(shí)信號(hào)按不同的電平來(lái)混合,梳狀濾波器效應(yīng)就會(huì)減小。

一支話(huà)筒拾取的干凈的聲音,我對(duì)下面的通道加了5毫秒的延時(shí),模擬兩支話(huà)筒不同距離拾音時(shí)產(chǎn)生的梳狀濾波器效應(yīng)。

一般來(lái)說(shuō),當(dāng)延時(shí)信號(hào)低于直接信號(hào)9dB的時(shí)候,梳狀濾波器效應(yīng)大概在+/- 1 dB左右,幾乎聽(tīng)不出來(lái)。(穿插我以前的研究成果:在一次錄音中,我突然發(fā)現(xiàn)了梳狀濾波器效應(yīng),于是開(kāi)始檢查錄音系統(tǒng)。后來(lái)我發(fā)現(xiàn)數(shù)字錄像機(jī)的返回監(jiān)聽(tīng)信 號(hào),又被按送入錄像機(jī)。因?yàn)閿?shù)字錄像機(jī)的帶后延時(shí),就造成了梳狀濾波器效應(yīng)。經(jīng)過(guò)研究,延時(shí)信號(hào)在低于直接信號(hào)12dB的情況下,梳狀濾波器效應(yīng)就已經(jīng)不 太明顯。后來(lái)我在電視臺(tái)做嘉賓訪(fǎng)談?lì)惞?jié)目錄音的時(shí)候,就將這個(gè)研究成果應(yīng)用到實(shí)踐中。當(dāng)某人講話(huà)出現(xiàn)梳狀濾波器效應(yīng)的時(shí)候,我利用調(diào)音臺(tái)上的Solo功能 分析出哪個(gè)話(huà)筒過(guò)多串入了這個(gè)人的語(yǔ)言信號(hào),并努力將這個(gè)串入的電平維持在低于說(shuō)話(huà)人電平的12dB以下。)

對(duì)延時(shí)信號(hào)通道衰減9dB,梳妝濾波器效應(yīng)變的不明顯。

我們是如何確定那個(gè)遠(yuǎn)處話(huà)筒拾取的延時(shí)信號(hào),低于近距離拾音話(huà)筒9dB?只要兩支話(huà)筒符合3:1原則,根據(jù)反平方定律,當(dāng)距離增加到三倍的時(shí)候電平衰減9.54 dB。(這里有個(gè)條件,兩支話(huà)筒的增益和靈敏度完全一樣。)

所以3:1原則保證了遠(yuǎn)處話(huà)筒的拾取的延時(shí)電平低于9 dB,因此混合信號(hào)的梳狀濾波在+/- 1 dB或更低,如果話(huà)筒的擺位按照4:1以上的比例聲音會(huì)更好。3:1原則只是避免容易被聽(tīng)見(jiàn)的梳狀濾波器效應(yīng)的最低標(biāo)準(zhǔn)。

設(shè)想一下下面的這種情況,主唱話(huà)筒近距離拾音,歌手的聲音非常大,遠(yuǎn)處話(huà)筒拾取吉他,但吉他的聲音很小。話(huà)筒雖然按照3:1原則擺放,但是你不得不增大吉他 話(huà)筒的增益,因?yàn)榧穆曇籼。如果這樣,你可能就破壞了9 dB的電平標(biāo)準(zhǔn),因?yàn)榧?huà)筒的增益太高,歌手演唱的聲音很大。

這個(gè)時(shí)候就不光是3:1擺位原則可以解決的了。理想情況下,兩支話(huà)筒拾取同一樂(lè)器的電平低于9 dB可以得到不錯(cuò)的音質(zhì)。但9 dB只是最低要求,不是正好達(dá)到9 dB就可以獲得好的效果。

 

這里有一些避免兩支話(huà)筒之間相位抵消的技巧

-近距離拾音,利用EQ衰減過(guò)度的低頻。

-將樂(lè)器之間距離拉開(kāi)。

-利用拾音器代替話(huà)筒。

-對(duì)主唱話(huà)筒做1毫秒的延時(shí)。主唱話(huà)筒和吉他話(huà)筒拾取的信號(hào),在時(shí)間上就對(duì)位了。

-使用指向性話(huà)筒,一支向上,一支向下。例如,主唱話(huà)筒從下往上,吉他話(huà)筒從上往下。-如果使用兩支心型指向話(huà)筒,方向相反,兩支話(huà)筒之間的距離在低于3:1原則的情況下,還是可以得到不錯(cuò)的音質(zhì)。

另外一些防止相位抵消的技巧:不要用兩支話(huà)筒拾取一個(gè)聲源。例如,只用一個(gè)話(huà)筒拾取演講者的語(yǔ)言。在某些情況下,如果你必須使用兩支話(huà)筒混合到一個(gè)通道,請(qǐng)將兩支話(huà)筒的話(huà)筒頭靠在一起。通過(guò)這樣的方法,兩支話(huà)筒之間沒(méi)有延時(shí),也就自然不會(huì)出現(xiàn)梳狀濾波器效應(yīng)。

一些例外的情況

什么情況下可以用兩支話(huà)筒以不同的距離拾取同一聲源?在立體聲錄音的時(shí)候。這時(shí),你得到的不是相位抵消,是聲像。樂(lè)器在音箱中的位置取決于兩支話(huà)筒之間的延時(shí),電平和你控制的聲相位置。

設(shè)想將一支話(huà)筒的聲相放到極左,另外一支放到極右。如果兩支話(huà)筒之間的延時(shí)位0毫秒,兩支話(huà)筒的電平一樣,聲相將在兩只音箱中間。如果有0.5毫秒的延時(shí),聲相將偏離中間一半的位置。如果延時(shí)達(dá)到1.5毫秒,聲相將完全偏到某一只音箱。

(Bruce Bartlett是國(guó)際頂級(jí)的話(huà)筒技術(shù)工程師/自由撰稿人,同時(shí)他也是錄音師,音頻雜志記者。)

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