古典音乐的三维声拾音——拾音方式比较分析与应用案例

曹 勐，周朔然

（1.中国音乐学院，北京 100101 ；2.麦吉尔大学，加拿大 蒙特利尔）

近年来，针对古典音乐的三维声拾音技术，从理论研究到实践探索都取得了大量成果，笔者在《古典音乐的三维声拾音——三维声重放与三维声拾音阵列》[1]一文中着重讨论了古典音乐三维声中的声重放方式和三维声拾音阵列问题，在此基础上进一步讨论针对古典音乐的具体拾音方式和案例，希望能够给国内的古典音乐三维声录音研究和实践以启发和借鉴。

目前常见的古典音乐的三维声拾音方式很大程度源于双声道立体声和环绕声拾音方式的拓展。通常古典音乐的拾音系统分为主传声器组、辅助传声器组和环境传声器组三部分。古典音乐的三维声拾音方式主要根据主传声器组的拾音功能进行划分，分为整体式和分离式两大类。

1 整体式拾音方式

1.1 基本定义

整体式拾音方式通常由主传声器组和相应声部的辅助传声器组成，其主传声器组为一个三维声拾音阵列，负责拾取整体声场各个方向入射的声音（同时拾取直达声、早期反射声、混响声等），如图1所示。整体式拾音方式中往往没有明确的主传声器和环境传声器之分，而是将其视作一个整体。其中的主传声器组可以选用典型三维声拾音阵列（见《古典音乐的三维声拾音——三维声重放与三维声拾音阵列》[1]中所列的三维声拾音阵列），如2L Cube、AMBEO Cube、PCMA 3D、ORTF 3D、OCT 3D等，当然亦可根据实际情况自行设计。

图1 整体式拾音方式示意图

1.2 整体式拾音方式的特点

由于整体式拾音方式由一组主传声器阵列完成直达声、早期反射声和混响声的整体拾取，因此需要录音师根据音乐内容和场地情况，合理选择不同的三维声拾音阵列，并仔细调整阵列的摆放位置以及距声源的距离，实现控制直达声、早期反射声和混响声等不同声音成分的拾取比例。另外，需保证水平方向声像定位连贯性，而垂直方向应避免违背大众聆听习惯的过于夸张的垂直声像变化。因此以拾取环境声场信息为主的三维声拾音阵列（如LDK Cube、Hamasaki Cube等）不在此类方式的考虑范围之列。

整体式拾音方式既适用于传统舞台再现现场音响模式的录音创作，也适用于将聆听者置身于乐队之中的创意性音响模式的录音创作。针对前者的拾音方案应更加注意前方水平方向重放声像的稳定性，三维声拾音阵列上方和后方声道更多地用于改善和突出重放音响的空间印象。针对后者的拾音方案则更强调整体重放三维声场的连贯性，强调均匀、平衡、自然、统一的音响效果。

1.3 整体式拾音案例

1.3.1 案例1：中国国际音乐大赛（钢琴）决赛现场录音

录音时间：2019年5月18日

录音场地：中国音乐学院国音堂

节目形式：钢琴协奏曲

拾音方式：传声器布局设置如图2所示，主传声器采用Ambeo Cube三维声拾音阵列，如图3所示，全部使用森海塞尔MKH800twin传声器，下层传声器距舞台高度约3.5 m，传声器间距1.5 m，传声器主轴均斜向下指向乐队弦乐组，如图4所示；辅助传声器包括弦乐每个声部1支辅助传声器，木管声部2支辅助传声器，如图5所示，以及独奏钢琴一对立体声传声器，如图6所示。

图2 中国国际音乐大赛（钢琴）决赛——拾音位置图

图3 中国国际音乐大赛（钢琴）决赛——Ambeo Cube阵列

图4 中国国际音乐大赛（钢琴）决赛——Ambeo Cube阵列与乐团的位置

图5 中国国际音乐大赛（钢琴）决赛——乐队布局与辅助传声器位置

图6 中国国际音乐大赛（钢琴）决赛——钢琴辅助传声器位置

拾音效果说明：本拾音案例体现出极其自然温暖的音色和极好的空间感和包围感。由于MKH800twin传声器的指向性调整非常灵活，给后期制作提供了相当自由的处理空间。最终制作的版本中，L、C、R、TL（左上）和TR（右上）的传声器调整为指向舞台的宽心形指向性，而Ls、Rs、TLs（左后上）和TRs（右后上）的传声器调整为指向观众席斜后方的宽心形指向性。

1.3.2 案例2：邹翔钢琴独奏专辑录音

录音时间：2021年8月18日

录音场地：国家大剧院录音棚

节目形式：钢琴独奏

拾音方式：主三维声拾音阵列下方为5支全指向传声器，上层指向斜上方的为4支心形传声器指向，全指向传声器采用DPA4006，上层心形传声器选用Schoeps MK4，各传声器间距和位置关系见图7所示；辅助传声器包括置于钢琴高音区的一对森海塞尔MKH800twin(心形指向)和低音琴弦延长线上的一对八字形指向Royer R122铝带传声器。

图7 邹翔钢琴独奏专辑录音 三维声拾音阵列位置

拾音效果说明：此次钢琴录音的声学环境是一个相对较为活跃的录音棚，但是录音棚的混响听感略显浑浊，高频有轻微的颤抖回声。为了获得更加干净的拾音效果，录音师对拾音环境进行了简单的声学调整，如图8所示，在钢琴的下方和后方分别设置了地毯和吸引板，使整体声音更加干净但又保留了一定反射和混响声能量。传声器调整方面，通过调整下方5支传声器的电平，在下层5只扬声器间形成了连贯统一、包围感较好的环绕声场；而上层传声器由于选择心形指向性和控制主轴指向角度，其与下层传声器间形成了一定的信号分离度，也确保了上方和后方的反射声及混响声的拾取效果。但与音乐厅、教堂等大空间长混响时间的声学环境相比，录音棚在混响时间、空间感等方面仍有较大的欠缺，因此为了获得更好的声音效果，最终制作时仍需要使用人工混响对混响时间、空间听觉尺寸等方面进行补偿。

图8 邹翔钢琴独奏专辑录音——三维声拾音阵列、辅助传声器位置及声学环境调整

2 分离式拾音方式

2.1 基本定义

分离式拾音方式采取主传声器组、环境传声器组和辅助传声器组的三层传声器布局，如图9所示。其中主、辅传声器组主要负责声源的直达声和早期反射声的拾取，目的是获得直达声的平衡、稳定的声像定位和声源宽度。主传声器组一般不采用三维声拾音阵列，其传声器的选择使用与传统立体声的主传声器组相似。环境传声器组主要负责拾取混响声，采用三维声拾音阵列拾取三维环境声场信息，目的是呈现三维声场的包围感和空间感等。

图9 分离式拾音方式示意图

2.2 分离式拾音方式的特点

分离式拾音方式更倾向于创造一种声源直达声主要在前方，反射声、混响声从侧、后、上方传来的音响效果。如果遇到观众席也布置有声源的情况，环境传声器组的三维声拾音阵列可以承担重放相应声源声像位置的作用，当然也可以通过为这些声源设置辅助传声器使重放声像更加准确、稳定。

主传声器组的摆放位置通常处于音源上方或斜上方，通常高度在2.5～4.5 m之间。环境传声器组的三维声拾音阵列则摆放距声源较远，位于音乐厅观众席上方，拾取厅堂的三维混响声和各种方向的反射声。主传声器组与环境传声器组之间的距离较远，信号的分离度较高。分离式拾音方式重放的三维声场是由环境传声器组拾取的三维环境声场，因此与整体式拾音方式不同，环境传声器组的三维声拾音阵列需要对直达声能量进行必要的抑制，减少其与主传声器组之间的直达声串音，可以通过拉大与主传声器组的距离和利用传声器的指向特性规避直达声。当然，常见的三维声拾音阵列大都可以用于三维环境声的拾音，特别是LDK Cube和Hamasaki Cube这类不注重前方直达声声像重放效果的三维声拾音阵列往往更容易获得均匀自然的三维环境效果。

鉴于分离式拾音方式的特点，其很难像整体式拾音方式实现聆听视角的转变，主要适用于呈现传统舞台再现式的音响模式，体现音乐厅观众席聆听的视角。但是由于各组传声器间拾音功能的划分较为清晰，分离式拾音方式对传声器摆放位置的约束相对较小。录音师可以根据作品、场地等情况灵活、方便地调整各组传声器。后期混音时也可以根据录音师的喜好和作品的需要较为自由地调整各组传声器间的音量比例，控制各声音成分（直达声、早期反射声和混响）的组合关系。需要特别注意的是，由于主传声器组和环境传声器组的间距较大，两组信号间存在较大时间差，为了获得整体性、统一性较好的音响效果，混音时需要考虑对主传声器组进行适当的延时处理，以补偿两组传声器间的距离差。

2.3 分离式拾音案例

2.3.1 案例1：国家大剧院贝多芬第九交响曲现场录音

录音时间：2017年8月9日

录音场地：国家大剧院音乐厅

音乐形式：交响合唱

拾音方式：该录音采用分离式拾音方式，传声器分布如图10所示。主传声器组由AB立体声传声器对加2支侧展传声器，共4支组成，均采用DPA4006全指向传声器。其立体声传声器AB间距50 cm，位于指挥斜上方，距舞台高度为3.8 m，如图11所示。环境传声器组采用LDK Cube，7 m×7 m×3 m全指矩阵的三维声拾音阵列，下层传声器距观众席高度为8 m，前排环境传声器组距主传声器组水平距离为7 m。辅助传声器包括弦乐每个声部2支心形传声器，木管和铜管组每个声部1支心形传声器，打击乐声部2支心形传声器，舞台后方合唱4支扇形指向传声器（MG KEM975），如图12所示，以及四位领唱每人1支心形传声器。

图10 国家大剧院贝多芬第九交响曲现场录音——拾音位置图

图11 国家大剧院贝多芬第九交响曲现场录音——主传声器与乐队的位置

图12 国家大剧院贝多芬第九交响曲现场录音——合唱辅助传声器位置

拾音效果说明：本次录音是近年来国内古典音乐三维声录音中的精品，获得了2018年第一届全国三维声制作大赛的二等奖。由于采用了分离式拾音方式，主传声器组与环境声的三维阵拾音列可以非常自由地调整各自的音量，可获得理想的直达声、早期反射和混响声平衡关系。LDK Cube的超大间距和全指向传声器使阵列中传声器间的信号相关性非常低且低频响应更好，因此重放出的三维声场包围感和空间感非常令人满意。当然，由于主传声器组、辅助传声器组和环境声三维拾音阵列的间距过大，后期制作时为了声音的整体性，也对辅助传声器和主传声器加入了必要的延时补偿。

2.3.2 案例2：李艺花管风琴独奏静场录音

录音时间：2018年12月19日

录音场地：国家大剧院音乐厅

音乐形式：管风琴

拾音方式：采用分离式拾音方式，传声器的分布如图13所示。主传声器组为AB加侧展的立体声拾音方式，如图14所示，AB传声器对间距1 m，位于常规的音乐会主传声器位置，高度距舞台面7 m，传声器均为DPA4006全指向。环境传声器组为超大间距的上下两层布局，上层距观众席地面约10 m，使用4支全指向传声器，传声器距离为8 m×7.5 m的矩形，如图15所示；下层使用4支界面传声器，贴于观众席过道地板上，如图16所示。近距离的辅助组由4支全指向传声器组成，位于管风琴音管中上2/3处，距舞台台面高约12 m，如图17所示，其中中间一对4006传声器间距1 m，拾取正面音管的声音，而两侧2支森海塞尔MKH8020传声器拾取左右两侧音管的声音。

图13 李艺花管风琴独奏静场录音——拾音位置图

图14 李艺花管风琴独奏静场录音——主传声器与侧展传声器位置

图15 李艺花管风琴独奏静场录音——上层环境传声器位置

图16 李艺花管风琴独奏静场录音——下层界面环境传声器位置

图17 李艺花管风琴独奏静场录音——近距离传声器组

拾音效果说明：为体现管风琴的声音特质，本次录音特别选择4支超大间距的界面传声器作为下层环境传声器。界面传声器具有频响宽、灵敏度高的特点，由其组成的环境传声器组可以重放出极其开阔的空间感和浑厚的音色。这样的三维声环境阵列与主、辅助传声器组配合在声音清晰度，饱满、丰富、宏伟的音色和大型音乐厅的厅堂空间感之间获得非常好的平衡。由于各组传声器间的间距过大，后期制作时同样对辅助传声器和主传声器加入了延时补偿。需要说明的是，由于环境传声器组上层的4支传声器间距比下层界面传声器组小，整个环境传声器组的听感会有上层音响空间不够开阔的感觉，后期制作时特别为TLs和TRs传声器的信号额外增加了延时量进行改善。若再有类似的录音项目，考虑上层也采用与下层相同的超大间距的界面传声器组，应该会有更理想的拾音效果。

3 两个相关问题的讨论

3.1 三维声拾音阵列的选择问题

笔者在《古典音乐的三维声拾音——三维声重放与三维声拾音阵列》[1]一文中已经对不同拾音阵列的拾音效果进行了分析比较，实际上不同类型的三维声拾音阵列各有特点，在具体工作中可以根据个人审美倾向、表演环境特点，以及具体音乐内容对音色和空间环境的要求进行设计和选择。

如果采用整体式拾音方式，当厅堂声学环境较好时，推荐使用由全指向传声器主导的偏时间差阵列，能够对音色和空间信息充分拾取，需注意传声器的间距不应过窄，否则无法保证足够的低频去相关性，影响声音的包围感；在声学环境略差或者较为强调声音清晰度时，可以使用时间差强度差复合阵列，此时指向性传声器可以避免对全方向反射声能的多次拾取，上层和后方传声器也可以有效抑制直达声能量，提高重放声像的准确度。偏强度差阵列由于整体音质和空间感包围感较差，用于古典音乐拾音时音响效果并不理想，因此使用机会较少，当需要特别强调安装的简易性、便携性，且追求清晰的声像定位效果时则可以考虑选用。

如果采用分离式的拾音方式，同样建议采用偏时间差阵列和时间差强度差混合阵列拾取三维环境效果，可以通过控制与主传声器组的距离和调整传声器的主轴方向，减小直达声能量增加侧向反射声的拾取。

3.2 关于上层传声器的选择和使用的问题

对于古典音乐录音而言，三维声拾音与双声道立体声、环绕声拾音的最大不同就是增加了上层传声器，上层传声器的选择和使用对重放三维声场起到至关重要的作用。古典音乐录音通常追求自然、与真实听感接近的音响效果。上层传声器的作用是建立声音三维空间的空间感和包围感，但还需要保证上下层信号的隔离度，减小上下层重放信号的相关性，因此应控制上层传声器的直达声拾取。

此外，录音师可以利用上层传声器有效控制垂直声像定位。实际上多数聆听者的现场经验，除了管风琴、乐队后方的合唱队等声部定位会出现明显的偏上外，其他大多数声源主要定位在下层。如重放时过分强调垂直声像抬升反而与聆听者听觉预期不符，给人突兀、不真实的感受。为了控制重放声像的过分上移，也需要控制上下层传声器拾取信号的声道隔离度。

现有研究表明，重放系统的垂直声像定位主要受强度差影响，在上下层传声器重叠（coincident）放置时，定位门限是9.5 dB；上下层间距（spaced）存在1 ms或10 ms延时的情况下，定位门限为7 dB（定位门限：上下层传声器强度差大于定位门限时，不会改变重放声像的垂直定位）[2]。

因此对于使用整体式拾音阵列而言，如果上层传声器选择心形或超心形指向性，通过主轴指向正上方或斜上方可以提高上下层信号隔离度，而且还可以减少上方直达声的拾取，混音时可以通过提高上层的反射声混响声音量，获得更充分的空间印象（空间感和包围感）。

关于上下层的间距选择，有研究显示， 上下层间的间距在1.5 m范围内并保持定位稳定的情况下，上下层传声器间距对空间印象和偏好的影响是十分有限的[3]。

当然，这并不是说上层不可以选择全指向传声器，Morten Lindberg和Mick Sawaguchi等录音师对于阵列的上下层全部配置全指向传声器的方案同样录制出了广受好评的三维声录音作品。全指向传声器有很好的低频频响，如果控制好通路间的相关性，可以获得非常理想的空间印象（空间感和包围感）。当然，全指向传声器对垂直声像定位的影响是需要考虑的问题。根据人耳的听觉特性，声音的高频成分对声像定位起重要作用， Morten Lindberg采取了为上层传声器增加声学压力均衡（APE）①的方法增加高频的指向性，减少上层的直达声拾取；而Mick Sawaguchi则通过加大上下层传声器间距的设置来减少直达声能量。

在实际录音中，录音师对上层传声器的使用还要考虑其他诸多因素。比如录音环境类型、声学特性、乐队规模等。目前不少反响很好的采用以偏时间差阵列为主传声器的整体式拾音方式的录音作品，基本上都是在反射充分、混响时间较长的教堂、音乐厅等场地进行录制的。这种场地可以提供上方、侧方较强的反射声、混响声能量，从而助于实现空间感和包围感，但是在不活跃的录音棚环境中，这种方式就不一定是适合的选择。

另外，乐队规模也会影响上层传声器的使用。录制大编制乐队作品时上层传声器的调整和选择空间相对较小，上层传声器对垂直定位的影响相对小规模室内乐编制要大很多，尤其是舞台上方设置有大面积反声板的情况。即使上层传声器采用较强的指向性，仍然会拾取到乐队后排高频打击乐和部分铜管乐器通过反声板反射的早期反射声，抬高这些乐器的声像定位。这时可能需要在上层使用心形传声器，并将主轴指向斜后方，规避更多的直达声和上方早期反射声。此时采用分离式拾音方式会比整体式在传声器设置和调整张更加方便灵活。

综上可见，上层传声器的选择和调整不是一成不变的，而且不同录音师的审美喜好差异很大，因此每次录音都需要根据当时的具体情况灵活选择和调整。

4 结语

实现古典音乐三维声拾音的基础是三维声拾音阵列，录音师不仅要熟悉现有三维声拾音阵列的设计思路和音响特点，更需要在实践中根据特定的环境和声源特点灵活地运用。文中对古典音乐三维声拾音方式进行了初步的梳理和总结。但由于目前针对三维声音乐录制技术的研究还处于起步阶段，研究结论大多是基于环绕声和少量三维声录制实践的总结，缺乏深度、客观、系统化的理论研究和基于大量对比录音的主观评价实验分析，亟需更多的专家学者和资深录音师广泛参与到音乐三维声录制技术的研究之中。笔者对未来的研究方向提出如下建议以供参考：

1）使用同一声源的条件下，在各种不同环境中组织较大规模的三维声拾音阵列对比拾音实验，以便获得更加客观、系统和全面的数据；

2）完善古典音乐三维声重放音响的主观评价标准，探索更适用于三维声空间属性描述的主观音质评价参量；

3）探索针对不同重放系统间（不同的布局的扬声器系统、耳机重放系统）的三维声拾音方法的兼容性问题。

三维声技术的运用不仅带来了更好的音质和更加身临其境的包围感和空间感，还推动了音乐音响创作多样化发展，它已成为古典音乐录音新的发展方向。希望越来越多的录音师和艺术家意识到三维声技术的优势，积极参于到古典音乐的三维声录音创作中。

注释：

①APE（acoustic pressure equalizer），声学压力均衡器，运用于传声器的一种球形附件，利用球型表明的衍射来改变传声器膜片附近的声场，从而提升传声器的中高频、高频响应，并增加高频指向性。