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實像和虛像的區别通俗易懂

圖文 更新时间:2024-10-12 00:38:38

首先說一些基礎的東西。人耳為什麼能辨别聲源的方位和距離,為什麼聽一個聲源發出聲音時,知道它的位置,即便是蒙着眼睛?是因為聲源發出的聲音到達左右耳的距離和時間不同。我手繪了一張圖。看它的上半部分,描述的就是一個聲源發出的聲音達到左右耳的情況。由于聲源偏左,因此先到達左耳、後到達右耳,有一個時間差。為簡化讨論這裡不談反射聲,隻說直達聲,也不考慮HRTF(頭部相關函數)。盡管聲波在空氣中的傳播速度每秒三百四十米,這點時間差很微小,但是不要小看了人腦的運算處理能力——它就是能根據這點點時間差判别出聲源的方位!所以人腦是一個奇迹,不要小看了人腦。因此人聽到聲音後,會瞬間知道其方位,即便蒙上眼睛,也會在頭腦裡形成一個“結像”。比如有一把琴在圖中的位置拉奏,那麼人腦會形成一個琴的結像。請注意,這個結像是“實像”(Real Image),是來自聲源的聲波直接傳遞到人耳後的時間差形成的。下圖的上半部分描述了這個情況。   

實像和虛像的區别通俗易懂(對兩聲道重播的局限性的認識)1

下面我們看兩聲道重播系統是如何制造出方位感和結像的。圖的下半部分就描述了這種情況。  在一個兩聲道重播系統中,所謂“聲源”其實就是左右兩個喇叭。播放音樂時,就這兩個聲源。如果排除牆壁反射的因素,隻考慮直達聲,它能營造出的“虛拟聲源”可以在兩個喇叭之間的任意位置。兩聲道立體聲系統靠什麼來制造聲音方位感呢?靠的是左右聲道的信号差。換言之假如要制造出一把琴在偏左的位置演奏,那麼左聲道的信号就應該比右聲道強一些(具體強多少決定了偏左的位置)。假如左右聲道的信号強度完全相同,那麼結像一定是在中間位置。我手繪的圖的下半部分描述了一把偏左的琴通過兩聲道系統重播時,被人耳聽到、形成結像的情況。注意一點:這裡形成的琴的聲音結像,是一個虛像(Virtual Image)。這個“結像”并不是由一個真實在這個位置發聲的聲源到達人左右耳的時間差形成的,而是由來自左右兩個喇叭發出的聲音的強度差,在人腦中形成的。對比圖的上下兩部分,雖然同樣人腦能形成一個偏左的結像,但是形成的機理是不同的,因此得到的“結像”事實上也是不同的。我把上面那種情況稱為“實像”,下面的情況稱為“虛像”。 兩聲道系統播放出來的結像,都是“虛像”。哪怕是完全在正中間的結像,也是虛像。當我們聽唱片裡歌手的演唱時,歌手的結像大多數是在正中間的(左右聲道信号完全相同),但這個正中間的結像,和真的在這個位置有一隻喇叭在發聲,仍是不同的!

舉一個簡單例子:立體聲兩聲道系統,是可以播放單聲道音樂的。它播放單聲道唱片時,很簡單左右兩個喇叭發出的聲音是完全相同的,這樣始終在兩個喇叭的正中間形成聲像(虛像)。但是,這不是單聲道唱片的理想播放形式。單聲道唱片的理想播放形式,就是用一隻喇叭來播放!為神馬?因為一隻喇叭播放出來的聲音,就是實像!把一隻喇叭放在聽者的正前方,播放單聲道唱片,這樣得到的實際效果,要明确、清晰、毫無疑問地好于用兩隻喇叭來播放。聽到的聲音更“實”,因為是實像。對這點若有不信的,實際試一試就知道了。

實像和虛像的區别通俗易懂(對兩聲道重播的局限性的認識)2

道理說完了。其實是一個很簡單的道理。兩聲道錄音和重放,毫無疑問是人類二十世紀的一大創造發明,但它并不是完善的。通過兩個聲道記錄信号、兩隻喇叭重放得到的結像始終是“虛像”,和真實形成的實像是有差距的。了解了這點,我希望發燒友們對兩聲道立體聲系統的聲場能力、結像感,不要有不切實際的拔高和誇張。從生活經驗來看,通常喜歡神化和拔高的,是在一個人對某事物還沒有了解很透徹的時候。對一些偶像明星的無條件崇拜,也往往來自于對其人并不能深入了解。Familiarity breeds contempt。這句來自伊索寓言的道理,我以前曾經說過一次,自從我在初中時讀到這句,直到現在,對它的深刻道理,無比欽服。當我們實際了解了兩聲道錄音産生“結像”的機制,就無需對hi-fi錄音及重播系統的某些方面去神化和誇張了。客觀地說,局限性真的是很大的。哪怕是一些頂級優秀的錄音,頂級的回放系統,和真實的現場相比,還是差距很大的。

不過,But,這裡轉折一下,錄音有時候是可以達到比現場在某些方面更理想的效果。這也是錄音的原理和方式造成的。舉個例子,當我們坐在音樂廳裡欣賞,我們離舞台上的音樂家肯定是有一段距離的。哪怕是最好的前排正中位置,也至少和演奏家隔着近十米的距離。但是錄音的時候,話筒可以直接湊到演奏家的面前,可以樂隊的每個聲部都安放一個話筒。這樣的好處是什麼?是可以近距離地記錄下很清晰的細節和質感,包括樂團裡每個聲部的細節。所以制作優良的唱片錄音,比起現場的聽衆(哪怕坐在最好的位置),能記錄下更多、更清晰的細部(Detail)。聽音經驗豐富的發燒友經常會有這樣的感受:制作優秀的唱片,聽起來的清晰度、細節、各聲部的分離度,往往比現場更好。就是這個道理。現場你隻能坐在一個固定位置聽所有的聲音,但制作唱片時,如果每個聲部都有一個話筒專門負責記錄,最後混音進去的“細節”,可以輕松地超越現場聽衆所能夠聽到的。​

實像和虛像的區别通俗易懂(對兩聲道重播的局限性的認識)3

也常有人提起這麼一個現象:某些唱片聽起來的聲場前後層次感(縱深),比現場拉得更開。比如樂團後排的銅管聲部,往往聽起來真的很“遠”,有很漂亮的縱深感。這是怎麼回事?在現場,由于聽衆的座位和樂團至少隔着十幾米,而樂團前後排的距離不過幾米,所以實際聽到的所謂“前後排縱深”,是不可能太漂亮的。往往覺得樂團發出的聲音是幾乎在一個平面上的。銅管聽不出多好的縱深。但制作錄音時,事實上可以通過技術手段很輕松地把那些“後排樂器”比如銅管,放到更深更遠的地方,使得唱片聽起來似乎有着超越現場深度的前後縱深感。我們必須了解在唱片上聽到的很多效果,并非錄制時現場觀衆位的實際效果,而是采用技術手段做出來的。由于現代錄音往往是采用多點話筒布置的,錄制一個樂團的時候,會布置多個話筒,重要的、希望凸現的聲部有專門的話筒“服侍”,所以在後期制作時很容易做出各種效果,比如每個聲部的細節交代得清清楚楚、前後排縱深做一定的誇張、聲部間更好的平衡,等等。 

所以,最終我稍微總結一下:現代兩聲道錄音技術,可以在一些方面,比如細節的保留方面,給出比現場觀衆席更理想的表現。也可以通過技術手段做一些誇張,比如,比現場更好的左右前後層次。然而,一個根本的局限在于我前面所分析的“虛像”的問題。由于是通過兩個聲道信号、兩隻喇叭來重播,我們所聽到的聲舞台、結像、方位感,始終受着明顯的妥協。突破這一妥協的方向在哪裡?由于我們不可能去改變人類大腦的工作機制,所以隻能改變我們的重播系統。很簡單,有越多的喇叭參與重播,音樂記錄在越多的聲道上,那麼可以得到更真實的效果。事實上聲學工程師們一直在向這個方向努力,早在七十年代就推行過四聲道播放系統(Quadrasonic Sound),可惜的是由于代價高昂,沒有多少消費者能承受而未能普及。那是現代環繞聲的先驅。當然今天我們所謂的“環繞聲”(Surround Sound)多數情況是用于表現電影而非純音樂制品,但是,假如音樂愛好者和發燒友們希望未來能欣賞到更為逼真、妥協更少的音樂制品,那麼多聲道是唯一的發展方向。可惜的是這個方向必然帶來更昂貴的重播系統——光是多個優質hi-fi喇叭的代價,就數倍于目前的兩聲道系統了。​

實像和虛像的區别通俗易懂(對兩聲道重播的局限性的認識)4

當代的環繞聲技術的發展,也正在向更多聲道、更多喇叭邁進。目前最頂端的Dolby Atmos技術,已經最大支持到128個獨立音軌、可使用最多64隻揚聲器播放。 因此,目前的兩隻喇叭播放的所謂Stereo立體聲,隻是目前人類家用消費者普遍能承擔的、明知嚴重妥協但隻能接受的方式而已。 

(完)

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