录音技术：从单声道到双声道

1877年，美国著名发明家托马斯•爱迪生发明了留声机的最初形式——滚筒式留声机，由此，人类进入了单声道的录音时代。声道，顾名思义，即声音的传输通 道。由此类推，单声道的概念就是一个声音的通道，在这样的情况下，声音传输的路径是唯一的，没有其他道路可走。与此对应，拾取声音的传声器也是唯一的。整 合以上释意，完整的单声道指的是用一个传声器拾取声音，用一个扬声器进行放音的过程。
 
    这一过程可以简单概括为：把来自不同方位的音频信号混合后统一由录音器材记录下来，然后再用一只音箱进行重放。在单声道的音响器材中，能够感受到的声音参数主要有：
 
    声音的一维空间定位。也就是声音的前后位置，而对声音的左右移动根本无从谈起，更别提声音的三维空间定位了。尽管我们在日常的生活环境中，随时都可以从空 间的各个方位感受立体声音，但是由于受到技术条件的限制，直到1958年，人们的记录和播放音频的方式才得以改变。
 
    声音的音色。这一参数不论用何种传输方式，都可以较为清晰明确地辨认。
 
    声音的音量。这一参数不取决于声道的数目。
 
    以上三个参数最终决定了声音重放时的效果。声音的重放效果相对于真实的自然声音来说，是简单化了的，是失真了的。
 
    把这样简单化、失真的声音放置到广播电视中，特别是对声音要求比较高的文艺节目中，节目质量便大打折扣。一旦遇见现场直播的高水平音乐表演，这种劣势就更加明显了。
 
    除此之外，单声道的另一大显著缺点还在于：其伴音只能用一种语言进行广播，对多民族、多语言的中国国情而言，是非常不合适的。以此为出发点，声音传输的通 道应该增加为双声道，双声道带来的是双伴音，能够同时播放两种语言，这样的声音传输方式，也为以后的立体声创造了条件。
 
    总体来看，单声道是比较原始的声音复制形式，大多数采用的是早期的声卡。而一旦通过两个扬声器回放单声道信息的时候，人耳的感觉便产生了严重的偏差，我们能够非常明显地感觉声音是从两个音箱中间传递过来的，没有任何方位感、立体感。
 
    再来引入双声道的概念。与单声道相对应，双声道简单地说就是两个声音的通道。而在电路中，它们却不是简单地传递同一信号，它们真正传递的东西是不一样的。
 
    最初出现双声道的目的是为了实现立体声，然而，这一目的却因为技术的限制而遭遇了重重障碍。但也是因为这一目的，双声道经常被不知其具体演变历程的人误等同于立体声。
 
    双声道实现立体声的原理可以分为几个步骤：
 
    一、在空间内放置两个扬声器，它们之间互成一定角度。
 
    二、信号处理：信号在进入声道以前，要经过一定的处理。其原则是模仿人耳在自然界听到声音的物理学原理——双耳效应。
 
    双耳效应是人们依靠双耳间的音量差、时间差和音色差判别声音方位的效应。
 
    其基本原理是：如果声音来自听音者的正前方，此刻由于声源到左耳和右耳之间的距离相等，因此声波到达左、右耳的时间差、音色差等参数均为零。我们所感受到的声音也就都来自正前方，没有一点左或右的偏移。
 
    具体来说，双耳效应声源产生了四种差异。
 
    声音到达两耳的时间差。由于左和右两耳之间存在一定距离，因此，除了来自正前方和正后方的声音之外，其他方向传来的声音到达两个耳朵的时间就有先后，从而造成了时间差。例如，声源偏向右边，声音就必然先到达右耳，后到达左耳。声源越是偏向某一边，时间差也就越大。
 
    声音到达两耳的声级差。人的左右两耳之间的距离虽然很近，但是由于头颅对声音的阻隔作用，声音到达两个耳朵的声级就有可能不同。如果声源偏左，左耳感觉到的声级就大一些，而右边耳朵的声级就会小一些。
 
    声音到达两耳的相位差。声音是以波的形式传播的。而声波在空间不同的位置上的相位也是不同的，当然除非它们之间的距离是一个波长。同样由于两耳在空间上的 距离，声波到达两个耳朵的相位就有可能出现差别。而耳内的鼓膜也是随着声波而振动的，这个振动的相位差也就成为了我们判断声源方位的一个重要因素。另外相 位差定位的感觉是否明显，同声音的频率也有关联：频率越低，相位差定位感觉越明显。
 
    声音到达两耳的音色差。如果声波从人耳的右侧某个方向传过来，则需要绕过头部才能到达左耳。波长的绕射能力同波长与障碍物尺度之间的比例有关。人头的直径 大约为20厘米，也就相当于1700Hz声波的波长，所以频率为1000Hz以上的声波绕过头颅的能力比较差，衰减也就相对大一些。通俗地说，同一个声音 中的各个部分绕过头部的能力是不同的，频率越高，分量衰减就越大。于是人的双耳听到的音色就会出现差异。除非声音从人的正前方或正后方而来，否则两耳听到 的音色就会存在差异，这种差异也成为人们判断声源方位的一种依据。
 
    三、经过处理的信号进入两个声道。表现在电路上，就是两个声道在相位上的差别。这样，当人站在两个扬声器的轴心线相交点上听声音的时候，就能够感受到立体声效果。而实际上，双声道实现的立体声远远达不到理想中的效果。
 
    虽然双声道所实现的立体声达不到理想效果，但它依然有用武之地。双声道目前最常见的用途就是卡拉OK和VCD碟片。
 
    在卡拉OK中，乐手和歌手的声音被分成了两个声道，而MTV碟片中，音乐伴音和原唱也是分开的，如果需要自己演唱并配合伴奏，只需要去掉其中一个声道的原 唱声就可以了，这能够通过影碟机的声道进行自由转换。同理，VCD中，普通话配音和其他语言配音也被分成了两个。
 
    毕竟，双声道不能带来一种完善的真实声音重放效果，因此从双声道向立体声的演变，是一个必然的趋势。