傳聲器的立體聲原理 錄音手冊-第二章
人類對立體聲的研究已有近百年的歷史了。立體聲音響給人們帶來聲音美的享受，這是單聲道音響無法比擬的。立體聲技術發展如此快并被人們認可是它給聽音人以臨場感、真實感，其主要原因是兩只揚聲器輻射的聲音塑造了聲源方位，即立體聲。
人耳對聲源方位的判斷
人的聽覺不僅涉及聽覺器官本身，還涉及視覺，甚至觸覺等生理、物理、心理等綜合因素。我們主要從聽覺角度討論。
人耳除了聲音有響度、音調、音色的主觀感覺外，還有對聲源的空間印象感覺，即對聲源的定位能力。
人有雙耳，雙耳之間有一定的距離（約17cm），若一點聲源偏離聽音人前方主軸方向，到達兩耳的聲音就會產生差別，聽覺系統根絕這些差別就可以判斷出聲源的方位，這一理論是“雙耳效應”理論。雙耳效應理論認為：人耳對聲源方位的判斷能力是根據由于雙耳距離差引起的以下四個物理因素產生的：
1。聲音到達雙耳間的時間差
2。聲音到達雙耳間的強度差
3。聲音低頻分量由于時間差產生的相位差。
4。由于人頭對高頻分量的遮蔽作用產生的音色差。
時間差反映聲音到達雙耳先后造成的相對時間差異，強度差則反映聲音在空氣中傳播由于距離造成的衰減差異，這些都是很好理解的。相位差和時間差是密切相關的，也可以說是時間差派生出了相位差。低頻聲音的波長很長，在常溫中20kHz的波長是17cm，200 Hz是1.7m，因而在時間差產生的相位差在一定數量值內，可以作為判斷聲源方位的信息。而高頻聲音的波長短，例如10 kHz是3.4cm，20 kHz是1.7cm，時間差會產生很大的相位差，甚至超過360度，即開始另一個波長，所以相位差作為判斷聲音方位的信息已經無任何價值，以為已經無法分辨相位是超前還是滯后，因而被稱為“混亂的相位差”信息。所以，時間差對幫助判斷各個頻率的聲音方位都起作用，而相位差只對低頻聲音起作用。
揚聲器立體聲重放系統
在揚聲器立體聲重放系統中，聽音人聽到的是與單聲道重放差異較大的聲音，是十分復雜的聲音疊加，當然，也給立體聲研究提出許多需要解決的問題，其中最主要的是聽覺的聲像和聲像的位置。
聽音人在一定條件下（兩揚聲器的信號完全一致）感覺不到兩個聲源的存在，而是感覺好象在兩個揚聲器之間有一個空間點在發聲。這個發聲點就是聲像，因為這個點實際不存在，所以也稱幻象聲像，或虛聲像。幻象聲像的產生是人們成功地利用了“雙耳效應”的理論。正是由于幻象聲像的存在才使聽音人能夠在聽音活動過程中感受到聲音方位的變化，使再現聲音的方位信息成為可能。“雙耳效應”理論是立體聲理論的基礎。當然，聽音人再立體聲重放系統中的聽音與在自然狀態下聽音是不同的。
在立體聲重放系統中若在一定范圍內調整兩揚聲器間信號的時間差或強度差，聲像就會從兩揚聲器連現的中心點沿著這條連線向其中一只揚聲器便宜，并定位在某一點上。這個現象就是立體聲重放的基礎。某一聲像的定位是兩只揚聲器發出的兩個聲音重疊后到達聽音人雙耳的結果。也就是說，聽音人的每一只耳朵聽到的聲音都包含來自兩只揚聲器的聲音。
使用揚聲器系統做立體聲重放時需要有三個前提條件：
1。來自兩只揚聲器的聲音信號不應該含有反相成分（反相信號將游歷到兩揚聲器連線以外，是無法定位的“漂移”聲音）
2。兩揚聲器通道間的時間差、強度差信息應保持在一定的量值范圍內。
3。聽音人應處于揚聲器立體聲重放系統的一定范圍內，即處于立體聲聽音范圍內。
時間差的聲像定位
我們知道，在揚聲器立體聲重放系統中，若兩揚聲器的信號一致，即不存在任何差別的情況下，聲像定位在兩揚聲器連線的中點C上。若兩只揚聲器間的信號存在時間差信息，即一只揚聲器相對另一只揚聲器的聲音滯后，聲像就會從C點沿兩揚聲器連線向聲音未延遲的揚聲器方向偏移。時間差用△t表示。△t值越大，聲像偏移越大。實驗證明，當△t=1.5ms時，聲像定位在未延遲的揚聲器上。
著名的“哈斯效應”（Haas Effect）理論認為：當△t在3—30ms之間稱“第一波前臨界值”，聲音聽起來來自未延遲的揚聲器，另一個揚聲器聲音的存在不明顯。當△t在30—90ms時，便聽到來自延時的揚聲器的聲音，聽到兩個明顯的聲源。在揚聲器立體聲重放系統中，當△t=1.5ms時，即可滿足在揚聲器一側的聲像定位，即聲像停留在揚聲器的位置上。根據“哈斯效應理論，△t在1.5ms以上繼續增加，聲像也只停留在聲音未延遲的那一個揚聲器上，所以說，就聲像在揚聲器連線上定位而言，大于1.5ms的△t值無意義。
強度差的聲像定位
理解了時間差的聲像定位，就會很好理解強度差聲像定位。當兩揚聲器的聲音信號不存在時間差，只存在強度差時，聲像也會產生偏移，強度差用△L表示。當△L=0時，聲像定位在兩揚聲器連線的中點C上，隨著△L的增加，聲像向強度高的揚聲器方向偏移。當△L在15—25dB之間，聲像就定位在強度高的那一只揚聲器上。在實踐中，一般采用△L=18dB作為滿足聲像定位在揚聲器一側的強度差值。
△L中的L是英語Level的字頭，強度差也可以用△P表示的，P是德語Pagel的字頭。強度差所定義的兩個信號之間的差別在錄音工程中它是有兩個含義，一個是指揚聲器中兩個信號之間的強度差，也稱聲級差；另一個指電路中電信號強度的差，也稱電平差，他們都用dB表示。對這兩種強度差信號之間異同的區分是必要的。聲級差總是與聲音的頻率相關，比較復雜一些。而在立體聲重放中立體聲重放中電平差同頻率的關系不大，也就是說聲音頻率在揚聲器立體聲重放系統中對聲像定位的影響不大。
時間/強度差對聲像定位的共同作用
在立體聲拾音中，由于傳聲器的設置不同，便形成了不同的拾音方法。有些拾音方法拾取聲道間的時間差，有些拾取聲道間的強度差，還有一些拾音方法既拾取聲道間的時間差，也拾取強度差，用這種拾音方法拾取的聲音信號在立體聲重放中時間差和強度差共同完成聲像定位。就聲像定位而言，時間差和強度差具有同樣的意義，聲像的偏移比時間差和強度差單獨的總用大，是二者的疊加。
耳機立體聲重放
使用揚聲器做立體聲重放在錄音和聽音活動中處于主導地位，但在有些場合使用耳機做立體聲重放還是具有一定的優點。尤其是從20世紀70年代開發的人頭立體聲拾音技術，要求必須使用耳機做立體聲重放。
用耳機做立體聲重放的優點：
1.耳機價格相對揚聲器便宜很多，用很小的開支，就可得到同揚聲器相同甚至更好的帶寬和更高的聲壓。
2.使用耳機聽音突出的優點是聽音房間的聲學特性對聽音沒有影響，這一點對有些聽音房間存在聲學缺陷或當聽音者聽音房間不熟悉、不適應時尤為重要。
3.耳機具有對噪聲和雜音比揚聲器更高的分辨率，在同樣的電平情況下，耳機可比揚聲器提高10dB的雜音電平。比如數字錄音中的糾錯雜音，用耳機就很容易鑒別出來。這一點對錄音師無疑是有益的。
4.另外，使用耳機重放不受聽音人位置的限制，無論有多少人需要同時使用耳機聽音，所有聽音人都可聽到完全同樣的音響。所以，許多聽音試驗都是用耳機監聽。
使用耳機聽音的缺點是隨著人頭的擺動，聽音人感覺的聲像也在擺動，人們往往不習慣這種在自然聽音狀態下不可能出現的結果，使聽音人感到聲音不自然。
使用耳機聽音與使用揚聲器聽音的最大區別，也是使用耳機聽音最大的特點是“頭中定位”現象。人在自然界里聽音時，聲像定位是在聽音人人頭外完成的，揚聲器立體聲重放的聽音也是這種情況。在某些條件下，聲像也可在人頭中定位，這個前提就是用耳機做立體聲重放。在使用耳機立體聲重放時，聲像的定位在聽音人雙耳連線上完成。這種聲像定位稱作“頭中定位”，也稱作“側”定位(Lateralisation)。頭中定位在直線上的聲像位置是前后“漂移”的，不確定的。
因為在用耳機聆聽供揚聲器重放的立體聲節目源時會出現聲混亂現象，所以在使用房間立體聲錄音時用耳機監聽聲像情況應是絕對禁止的。（監聽其他情況，比如清晰度噪聲情況是可以的，有時也是必要的）。
用“Walkman”聽立體聲節目源都是使用耳機重放，但是，這些節目都是用“人頭立體聲”方法錄音的，許多國外出版發行的這些音像制品封面上有“人頭”標記。西方一些國家還有“人頭立體聲”廣播，也必須用耳機聽。
立體聲簡介
聲音在空氣中的傳播是轉瞬即使的，為了能夠將在某時、某一環境下發出的聲音異時異地轉移，必須將這一聲音信號轉換稱機械、光、磁和磁光等信號進行記錄，需要時再將這些存儲的信號還原為聲信號。這個將聲信號向可記錄的編碼信號轉換、并將該信號借助一定手段還原的過程是錄音技術。根據聲音轉換之后記錄使用的聲道數量又將錄音技術分為若干種。使用一個聲道進行錄音和重放的稱為單聲道錄音。使用兩個聲道，并且兩個聲道再錄音再放音的過程中是相互獨立、不互相干擾，但兩個聲道信號又有聲學上關聯叫雙聲道立體聲，近些年來又出現了有更多聲道的全景立體聲，即環繞立體聲。
單聲道 單聲道錄音是只使用一個聲道的聲道轉換技術。在錄音時，單聲道錄音只使用一只傳聲器，或者將若干只傳聲器拾取的聲音信號混合稱為一個聲道的記錄信號。聲音重放時一般使用一只揚聲器，或者使用若干只揚聲器重放相同的信號。可以說，單聲道錄音的聽音是比較“自然”的。單聲道聲音信號中較好地保留了原聲場中除了左右信息以外的其他主要聲音成分，包括原聲群發生幻將的聲學特性、聲群的縱深等。單聲道錄音在使用相同的第二只或更多只揚聲器做重放時，聲音就有些不自然了。因為在重放房間中，揚聲器不僅向聽音人直接輻射聲能，還會向頂棚、前面、地面輻射聲能。這些界面的聲反射使聲音延遲，防礙了聲相定位，尤其對語言聲是十分不利的。單聲道錄音最大的缺陷是聲音還原時所有的聲音都來自一個方向，即聲源是一個點。
雙聲道立體聲 雙聲道立體聲無疑問能重放出比單聲道豐富得多。
人耳對聲源方位的判斷
人的聽覺不僅涉及聽覺器官本身，還涉及視覺，甚至觸覺等生理、物理、心理等綜合因素。我們主要從聽覺角度討論。
人耳除了聲音有響度、音調、音色的主觀感覺外，還有對聲源的空間印象感覺，即對聲源的定位能力。
人有雙耳，雙耳之間有一定的距離（約17cm），若一點聲源偏離聽音人前方主軸方向，到達兩耳的聲音就會產生差別，聽覺系統根絕這些差別就可以判斷出聲源的方位，這一理論是“雙耳效應”理論。雙耳效應理論認為：人耳對聲源方位的判斷能力是根據由于雙耳距離差引起的以下四個物理因素產生的：
1。聲音到達雙耳間的時間差
2。聲音到達雙耳間的強度差
3。聲音低頻分量由于時間差產生的相位差。
4。由于人頭對高頻分量的遮蔽作用產生的音色差。
時間差反映聲音到達雙耳先后造成的相對時間差異，強度差則反映聲音在空氣中傳播由于距離造成的衰減差異，這些都是很好理解的。相位差和時間差是密切相關的，也可以說是時間差派生出了相位差。低頻聲音的波長很長，在常溫中20kHz的波長是17cm，200 Hz是1.7m，因而在時間差產生的相位差在一定數量值內，可以作為判斷聲源方位的信息。而高頻聲音的波長短，例如10 kHz是3.4cm，20 kHz是1.7cm，時間差會產生很大的相位差，甚至超過360度，即開始另一個波長，所以相位差作為判斷聲音方位的信息已經無任何價值，以為已經無法分辨相位是超前還是滯后，因而被稱為“混亂的相位差”信息。所以，時間差對幫助判斷各個頻率的聲音方位都起作用，而相位差只對低頻聲音起作用。
揚聲器立體聲重放系統
在揚聲器立體聲重放系統中，聽音人聽到的是與單聲道重放差異較大的聲音，是十分復雜的聲音疊加，當然，也給立體聲研究提出許多需要解決的問題，其中最主要的是聽覺的聲像和聲像的位置。
聽音人在一定條件下（兩揚聲器的信號完全一致）感覺不到兩個聲源的存在，而是感覺好象在兩個揚聲器之間有一個空間點在發聲。這個發聲點就是聲像，因為這個點實際不存在，所以也稱幻象聲像，或虛聲像。幻象聲像的產生是人們成功地利用了“雙耳效應”的理論。正是由于幻象聲像的存在才使聽音人能夠在聽音活動過程中感受到聲音方位的變化，使再現聲音的方位信息成為可能。“雙耳效應”理論是立體聲理論的基礎。當然，聽音人再立體聲重放系統中的聽音與在自然狀態下聽音是不同的。
在立體聲重放系統中若在一定范圍內調整兩揚聲器間信號的時間差或強度差，聲像就會從兩揚聲器連現的中心點沿著這條連線向其中一只揚聲器便宜，并定位在某一點上。這個現象就是立體聲重放的基礎。某一聲像的定位是兩只揚聲器發出的兩個聲音重疊后到達聽音人雙耳的結果。也就是說，聽音人的每一只耳朵聽到的聲音都包含來自兩只揚聲器的聲音。
使用揚聲器系統做立體聲重放時需要有三個前提條件：
1。來自兩只揚聲器的聲音信號不應該含有反相成分（反相信號將游歷到兩揚聲器連線以外，是無法定位的“漂移”聲音）
2。兩揚聲器通道間的時間差、強度差信息應保持在一定的量值范圍內。
3。聽音人應處于揚聲器立體聲重放系統的一定范圍內，即處于立體聲聽音范圍內。
時間差的聲像定位
我們知道，在揚聲器立體聲重放系統中，若兩揚聲器的信號一致，即不存在任何差別的情況下，聲像定位在兩揚聲器連線的中點C上。若兩只揚聲器間的信號存在時間差信息，即一只揚聲器相對另一只揚聲器的聲音滯后，聲像就會從C點沿兩揚聲器連線向聲音未延遲的揚聲器方向偏移。時間差用△t表示。△t值越大，聲像偏移越大。實驗證明，當△t=1.5ms時，聲像定位在未延遲的揚聲器上。
著名的“哈斯效應”（Haas Effect）理論認為：當△t在3—30ms之間稱“第一波前臨界值”，聲音聽起來來自未延遲的揚聲器，另一個揚聲器聲音的存在不明顯。當△t在30—90ms時，便聽到來自延時的揚聲器的聲音，聽到兩個明顯的聲源。在揚聲器立體聲重放系統中，當△t=1.5ms時，即可滿足在揚聲器一側的聲像定位，即聲像停留在揚聲器的位置上。根據“哈斯效應理論，△t在1.5ms以上繼續增加，聲像也只停留在聲音未延遲的那一個揚聲器上，所以說，就聲像在揚聲器連線上定位而言，大于1.5ms的△t值無意義。
強度差的聲像定位
理解了時間差的聲像定位，就會很好理解強度差聲像定位。當兩揚聲器的聲音信號不存在時間差，只存在強度差時，聲像也會產生偏移，強度差用△L表示。當△L=0時，聲像定位在兩揚聲器連線的中點C上，隨著△L的增加，聲像向強度高的揚聲器方向偏移。當△L在15—25dB之間，聲像就定位在強度高的那一只揚聲器上。在實踐中，一般采用△L=18dB作為滿足聲像定位在揚聲器一側的強度差值。
△L中的L是英語Level的字頭，強度差也可以用△P表示的，P是德語Pagel的字頭。強度差所定義的兩個信號之間的差別在錄音工程中它是有兩個含義，一個是指揚聲器中兩個信號之間的強度差，也稱聲級差；另一個指電路中電信號強度的差，也稱電平差，他們都用dB表示。對這兩種強度差信號之間異同的區分是必要的。聲級差總是與聲音的頻率相關，比較復雜一些。而在立體聲重放中立體聲重放中電平差同頻率的關系不大，也就是說聲音頻率在揚聲器立體聲重放系統中對聲像定位的影響不大。
時間/強度差對聲像定位的共同作用
在立體聲拾音中，由于傳聲器的設置不同，便形成了不同的拾音方法。有些拾音方法拾取聲道間的時間差，有些拾取聲道間的強度差，還有一些拾音方法既拾取聲道間的時間差，也拾取強度差，用這種拾音方法拾取的聲音信號在立體聲重放中時間差和強度差共同完成聲像定位。就聲像定位而言，時間差和強度差具有同樣的意義，聲像的偏移比時間差和強度差單獨的總用大，是二者的疊加。
耳機立體聲重放
使用揚聲器做立體聲重放在錄音和聽音活動中處于主導地位，但在有些場合使用耳機做立體聲重放還是具有一定的優點。尤其是從20世紀70年代開發的人頭立體聲拾音技術，要求必須使用耳機做立體聲重放。
用耳機做立體聲重放的優點：
1.耳機價格相對揚聲器便宜很多，用很小的開支，就可得到同揚聲器相同甚至更好的帶寬和更高的聲壓。
2.使用耳機聽音突出的優點是聽音房間的聲學特性對聽音沒有影響，這一點對有些聽音房間存在聲學缺陷或當聽音者聽音房間不熟悉、不適應時尤為重要。
3.耳機具有對噪聲和雜音比揚聲器更高的分辨率，在同樣的電平情況下，耳機可比揚聲器提高10dB的雜音電平。比如數字錄音中的糾錯雜音，用耳機就很容易鑒別出來。這一點對錄音師無疑是有益的。
4.另外，使用耳機重放不受聽音人位置的限制，無論有多少人需要同時使用耳機聽音，所有聽音人都可聽到完全同樣的音響。所以，許多聽音試驗都是用耳機監聽。
使用耳機聽音的缺點是隨著人頭的擺動，聽音人感覺的聲像也在擺動，人們往往不習慣這種在自然聽音狀態下不可能出現的結果，使聽音人感到聲音不自然。
使用耳機聽音與使用揚聲器聽音的最大區別，也是使用耳機聽音最大的特點是“頭中定位”現象。人在自然界里聽音時，聲像定位是在聽音人人頭外完成的，揚聲器立體聲重放的聽音也是這種情況。在某些條件下，聲像也可在人頭中定位，這個前提就是用耳機做立體聲重放。在使用耳機立體聲重放時，聲像的定位在聽音人雙耳連線上完成。這種聲像定位稱作“頭中定位”，也稱作“側”定位(Lateralisation)。頭中定位在直線上的聲像位置是前后“漂移”的，不確定的。
因為在用耳機聆聽供揚聲器重放的立體聲節目源時會出現聲混亂現象，所以在使用房間立體聲錄音時用耳機監聽聲像情況應是絕對禁止的。（監聽其他情況，比如清晰度噪聲情況是可以的，有時也是必要的）。
用“Walkman”聽立體聲節目源都是使用耳機重放，但是，這些節目都是用“人頭立體聲”方法錄音的，許多國外出版發行的這些音像制品封面上有“人頭”標記。西方一些國家還有“人頭立體聲”廣播，也必須用耳機聽。
立體聲簡介
聲音在空氣中的傳播是轉瞬即使的，為了能夠將在某時、某一環境下發出的聲音異時異地轉移，必須將這一聲音信號轉換稱機械、光、磁和磁光等信號進行記錄，需要時再將這些存儲的信號還原為聲信號。這個將聲信號向可記錄的編碼信號轉換、并將該信號借助一定手段還原的過程是錄音技術。根據聲音轉換之后記錄使用的聲道數量又將錄音技術分為若干種。使用一個聲道進行錄音和重放的稱為單聲道錄音。使用兩個聲道，并且兩個聲道再錄音再放音的過程中是相互獨立、不互相干擾，但兩個聲道信號又有聲學上關聯叫雙聲道立體聲，近些年來又出現了有更多聲道的全景立體聲，即環繞立體聲。
單聲道 單聲道錄音是只使用一個聲道的聲道轉換技術。在錄音時，單聲道錄音只使用一只傳聲器，或者將若干只傳聲器拾取的聲音信號混合稱為一個聲道的記錄信號。聲音重放時一般使用一只揚聲器，或者使用若干只揚聲器重放相同的信號。可以說，單聲道錄音的聽音是比較“自然”的。單聲道聲音信號中較好地保留了原聲場中除了左右信息以外的其他主要聲音成分，包括原聲群發生幻將的聲學特性、聲群的縱深等。單聲道錄音在使用相同的第二只或更多只揚聲器做重放時，聲音就有些不自然了。因為在重放房間中，揚聲器不僅向聽音人直接輻射聲能，還會向頂棚、前面、地面輻射聲能。這些界面的聲反射使聲音延遲，防礙了聲相定位，尤其對語言聲是十分不利的。單聲道錄音最大的缺陷是聲音還原時所有的聲音都來自一個方向，即聲源是一個點。
雙聲道立體聲 雙聲道立體聲無疑問能重放出比單聲道豐富得多。
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