第一件被評論人提出演說的,乃是身為今日聲音再生媒體的唱片的極限問題: 音樂所要求的動態範圍與唱片所能提供的動態範圍(The Dynamic-Range Requirements of Music and the Dynamics-Range Capabilities of Phonograph Records)。簡單的說,動態範圍就是在已知錄音狀況下,最響聲和最輕聲之間的比例,這個比例以分貝(dB)表示。動態範圍的低端極限,決定於某一點,在該點我們的聽力,將受到室內雜音、唱片或錄音帶的嘶嘶聲或其他雜音的矇蔽,以致於無法聽清楚音符的尾韻。動態範圍的高端極限,則決定於我們欲聽的最大音量或錄音再生系統的限制(例如失真或唱頭的差異循跡Mistracking)。而整個系統的可用範圍,則介於此二極限之間。
音響迷為什麼喜歡調大音量?
評論人主席Daniel Queen首先展開論題,他發現在音樂演奏中,音壓準位峯值(Peak Sound-Pressure Level)超越120dB(譯註2)是司空見慣的,某些重要頻率甚至高達125dB。在動態範圍的低端,良好的錄音室可能具有30dB的雜音準位(經加重Weighted 註3)(含空氣調節器、街車以及其他來源的雜音)將這些不受歡迎的雜音,自總量中扣除,上於90至95dB的潛在範圍供音樂使用。為了掌握這個範圍Queen提議整個傳輸媒體(即從空白母帶,以迄完成品的唱片)至少應有高於100dB的信號雜音比: 不論是搖滾樂或古典音樂,若想將整個範圍(譯著: 意指個音樂動態範圍)都通過峯值準位與背景雜音比低於100dB(譯註: 即系統所能提供的動態範為少於100dB)的系統,則必需做一些犧牲......。在這範圍中(即完整未有犧牲的動態範圍)包含了一些消費大眾所認為是不容忽視的信號。
Queen的數據,與音樂廳內演奏時的測試非常相符。雖然,在此要指出,只要有一個聽眾的存在,背景雜音即會大幅度的增加。對於這個背景雜音的問題,Elmar Stetter指稱,極少有起居室會安靜得近乎全空的音樂廳一般。「在平常的市區住宅,我不知道你能期待有多少的雜音準位,但我猜想他們總在40dB至50dB之譜」。關於最大響度,他發現有過份其詞的描述,有的鄰居在抱怨他們的牆壁開始在振動了。因此,照Stetter的觀點,一張有著全部100dB動態範圍的唱片,常常會迫使使用者,不停地往返於他的舒適的座位與音量控制之間,交互地調大音量,使最弱音高於背景雜音,和調小音量,使最強音時不致使隔鄰的牆壁或天花板的灰泥掉下來。
考慮這些,問題變成: 針對一般家庭的再生用途,我們是否需要一張,比目前使用的更大動態範圍的唱片。假如是的話,又當如何來取得呢?David Blackmer指稱,使用雜音抑制處理(Noise-Reduction Process)(在母帶或唱片本身),可以保持完整的動態範圍。音樂的短暫過渡期(Transient)──即一個音符剛開始(Attack)的最初數千分之一秒期間──可能比平均響度要高出20dB。這些瞬間尖峰的真實響度準位,並不在耳朵(你的或你的鄰居的)留下痕跡,但是他認為,它們確實構成音樂裡,情緒衝擊重要的一部份,所以為了保持音樂的真實性,實有必要予以保留。依其觀點,要這麼做,在製作唱片時,應將音樂的響度範圍予以壓縮(Compress),例如,從90dB壓縮至45dB,在這限度內,能將唱片刻製得好到超過唱片本身表面的殘留雜音,並且在大音量時,也不致到達失真的起始點(The Onset of Distortion 註4)。然後再經由接收機或擴大器中已有的互補擴張器(Complementary Expander),將它們恢復到原有的動態範圍。這就形成一種的音量準位編碼(Volume-Level Encoding),就某些方面而言,類似於目前習用的RIAA頻率響應編碼(Furequency-Response Encoding)或等化作用(Equalization)。
大多唱片均經動態壓縮
John Bittner對這個方法反應非常悲觀。他覺得雜音抑制編碼,如果使用於唱片上,則路因公司將要說:「只要是顧慮表面雜音的話,我們大可不必再對品質管制操心了」,而品質終將回落到他們的起步階段。Bittner繼續又說,目前立即就能做出低雜音的唱片來; 以他的公司來說確實如此,而在歐洲更是一向如此,Bittner認為,目前這種技術的不被採用,問題首先乃在於多數的大眾並不需要它,其次,錄音公司對它也不感興趣。
由於被特別地問到,Bittner強調(唱片的)發行,純粹是一件經濟問題。例如,你可以快速的印製一張唱片,也可以慢速的印製一張唱片,而通常採用較長週期的製作,多半能得到較低雜音的唱片來。但是,如果你以40秒鐘而不是30秒鐘來製作一張唱片,則你的日產量將會大為減少,因此,這也就需要在你的品質和產量之間,來個討價還價了。
聽眾間有位工程師,提出一個相關論題:「以杜比或dbx,我可將80至90dB的動態範圍加諸母帶之上──這已經超過一般人在家中所能聽到的範為了。而我必須對刻板機(Disc-Cutting Lathe)的操作員打岔,教他不要加入太多的高頻能量。同時,假如我不使用正確的整體準位,那些擁有價值25美元的手提唱機的黏輕孩子們,由於其裝備在雜音、輸出功率和循跡問題方面所受的限制,就無法播放這些唱片了。我曾經把一些古典的體裁,和合唱作品混合編排在同一標籤內,結果發現,基於它要供給大多數消費者使用的緣故,他們將它的動態範圍做了一番壓縮」。聽眾席傳來讚許的掌聲,更強調了這種屬於經濟上的左右為難; 顯然,能對這種事情做最終決定的,是管唱片公司帳篤的帳房先生,而不是那些擁有達到藝術境界裝備,而又企望能聽到真實動態範圍,對音響極其考究的音響愛好者。
RCA及Shure都有高見
這時討論又岔入許多論題,從Recycled(回鍋的舊料)Vinyl(按Bittner的意思,用量可以多達30%,而雜音較大的Styrene取代物則僅能用於低品質的45轉唱片)的採用,一直到使用耳機(Headphone)收聽,在大音量時對聽力造成波壞的潛在危機,主席Queen,藉一個問題將討論帶回主題,他問RCA的發言人Joseph Wells: 在信號密度為一般立體唱片兩倍的CD-4四聲道系統中,較大的動態範圍會有什麼效果。Wells回答: 四聲道的信號(那些經過超聲頻調制過,再生時又經過解調的部份)已經是經過雜音抑制程序了。所謂的「基本帶」(Base Band)──即一般立體聽眾從四聲道唱片所能聽到的部份──否則,因為它此後不再與現行的立體裝備通用。Wells又指出:「RCA發現,由於信號密度的增加,CD-4用的唱片品質必須提高,而我們也發展出新的混合物(譯註: 做唱片用的材料),和新的技術」。
接著,Shure廠的Bernard Jakob也捲入這場討論。由於唱片溝紋每增加一次擺動(即增加信號密度),即導致唱頭做更多的工作。雖然Blackmer所建議的壓縮──擴張式雜音抑制處理,確實可減少唱針的平均速度,Jakob則更關心在高頻的信號尖峰時,所引起的循跡問題。「當頻率在6,000Hz至10,000Hz地帶時,這些短暫的持續時間,加速度高達重力加速度的2,000至3,000倍之譜」。僅次於Blackmer,他希望雜音抑制系統,在這方面能有所助益,但他也擔心,有了這種能降低平均與尖峰速的壓縮系統,錄音工程師們會將它用來更進一步的增加那些速度,而根本放鬆了對唱頭的要求。Jakob也附和早先Stetter的顧慮: 假如一般家庭的背景雜音是40dB,而你想要播放一張動態範圍60dB的唱片,調整音量至你能聽清最弱音時,可能導致在最強音時,音壓高達100dB,是否(多數的)消費者願意,他們能忍受嗎?
這些問題,自然引出許多有關一般收聽環境的雜音準位問題的討論。大多數的評論人同意習用的估計(經加重過以避開極低頻率),一般家庭的雜音準位為30至40dB之間。但某些人的見解是,雖然經過加重,這個雜音數據仍然受到低頻雜音的支配。假如高頻的雜音較少(在音樂上這點很重要),是否可減輕對音樂的矇蔽(Mask),而可將音量控制調到較低位置?由於沒有客觀的數據,評論人對此點無法一致同意。但是原則上大家同意,在不同的環境下的聽者──如在汽車上、市中心的公寓或鄉間清靜的房子──可能有顯著的不同。為了獲得最大的滿足,隨節目體裁之不同,動態範圍之要求也不能相通用。理論上,收聽環境的雜音準位,是錄音人員無法操縱的一項因素,重播裝備應能允許收聽人,僅賴轉動旋鈕就能選擇他所喜歡的音量準位和音量的(動態)範圍,至少,這點提議是整個評論人所能一致通過的。
由視頻唱片到音頻唱片?
關於動態範圍、頻率響應和多聲道再生技術發展的動向又如何呢?這個問題引發出許多Teldec, Philips和RCA等,尚在研究中的彩色電視視頻唱片(Color TV Vediodisc)的議論。(視頻唱片,由於頻寬高達4,000,000Hz,自然需要一套完全不同的錄音,複製和再生技術。歐美的研究人員,已在從事機械式的、靜電式的和雷射光式的唱頭,來重播這種唱片。而這三方面也多有所成就,然而重播時間、轉盤速度和其他問題則仍待解決)。Bernard Jokob指出,在這些可用於音響方面的視頻唱片技術中,最為可喜的一件事是,音響方面所需的頻寬從此可以高到和視頻一樣,也就是說唱片的轉速(視頻用的通常是每分鐘1,500轉)可以降低,而播放時間可以增長,或反之,可以將播放時間,隨心所欲的拿來換取許多額外完全獨立的聲道──可以多達一打以上。
兩個和這些唱片有關的問題,立即被提出來: 信號是如何被錄在上頭的,以及信號是採何種方式錄下?已經發展成的視頻唱片,計有機械式的(就如同留聲唱片一樣,確實有經機械調制Physical Modulation的溝紋在上頭)和光圖式(Photographic)(一束光線在有光學圖樣的半透明唱片上掃描),還有,也可能採用一種磁性唱片,其上面帶有極細的磁軌溝紋,而可以類似錄音磁頭的傳送器讀取之。至於錄好的信號的型式,在本質上所有的音響都採用類比方式(Analog Form)儲存或播送。也就是說,任何可聽的現象(包括強度、頻率和相位)都有其直接的機械上(或磁性上)的類比加諸於錄音程序上,這些包括唱針的擺動範圍、擺動速度和唱片重播時的速度,但是還有一種儲存信號的方式,通用於計算機界,那就是數位記錄方式(Digital Recording)。簡言之,它就是將任何事項皆化成點的信號,以數值的方式編碼(Numerically Encoded)。這些點可以重播而轉換成和原先麥克風所產生的音樂波的電氣類比。當然這種電氣類比可以依次通過揚聲器,而轉換成類比的音響詞句。
或是由數位唱片?
數位技術的最大好處,就是一旦將音響信號做成數位方式,即可免除雜音的侵襲,失真和頻率響應的劣化,或者甚至轆聲和擺抖(Wow and Flutter),(因為頻率和時間是採電碼方式,而不再依賴轉盤的是否穩定轉動)。日本的某些公司,已經開始採用這種數位方式來製造唱片──即所謂的PCM(Pulse-Code Modulation 脈衝電碼調制)唱片。在Larry Klein的"Audio News",去年的7月號曾刊載過。錄好的信號(因為,LP唱片不適於做數位錄音的媒體,更何況消費者尚未擁有,是以重播這種數位錄音的唱片)最後一定要還原至類比型式,用以推動揚聲器; 或按日本的錄音格式,推動唱片刻版機。
許多評論人的意見認為,數位技術不久可能在家用娛樂媒體中扮演一個重要角色,但是在這個時刻到來之前,仍有許多的嚴重技術和經濟上的障礙必須排除掉。在這些問題中,Elmar Stetter約略的討論到,數位錄音比類比錄音需要更大的錄音空間,所以不論採用任何錄音媒介物,都必須要具有比現行的錄音系統更大的容量才行。當所要錄的數位信號,超過媒介物所能接納的容量時(或者重播時所能做的正確的環原),數位系統就處於過負荷,而產生顯著的失真。這種事實對於動態範圍實是一種嚴重的牽累。假如他們的限制能加以關照的話,數位技術本質上是極為理想的,但是過負荷簡直是一項嚴重的災難。數位系統固然可以設計得比類比方是更遠離過負荷,但是類比方式的過負荷是緩和的,它的失真是逐漸的增加,而不像數位方式,一旦過負荷是一下子變得一團糟。也許在下次的Midwest Acoustics Conference大會中,可以排定以數位技術為其焦點,將可使這件事情有更明朗的透視。
以上這些議論,是否容易做一結論?不錯,顯然,對於消費者的需要──由於缺乏一種客觀的數據來支持任何人的觀點──這些專家們的意見,仍存在有極大的差距。但也顯然可教人欣慰的是,以目前的技術,是以達到我們任何希望──假定其費用保持在合理的限度,又假定我們要做的,就是我們所(一致)同意的。我們已有了道路圖,我們也有了交通工具,剩下來的問題就是我們究竟想到哪裡去了?
(譯自 Stereo Review Fed. 1975)
註1 Panel 原文中譯為陪審團,望文知義,必定是由一群人組成,各人發表各自的意見,為了音譯和原文相近,筆者譯為「評論人」。國外許多音響名廠,即經常以這種Panel Discussion方式來評估自身的產品。Panel的組成份子,可以是專家,也可以是一般音響愛好者,更可以是一般外行人,甚至是各色人等的組合。也有是某一段年齡的人群,也有是男女老少皆有的。總而言之,Panel Discussion是一種既像抽樣調查,又像公開討論的意見調查。隨預定銷售對象的不同,Panel的組成份子自然不同。這種Panel Discussion國內音響界何妨推行之?
註2 音壓強度準位(Sound-Pressure Level)一般以SPL簡稱之。首先應說明音壓的單位,通常以ub(Micro Bar)來表示,1ub=1 dyne/cm²的壓力強度。一個大氣壓力就是1b=10⁶ub。據說一般人所能聽到的最低音壓為0.0002ub,因此就將它定為測量SPL的參考點0dB。而將SPL以下式表示之
註3 加重Weighted國內有譯為「加權」的。約略地可從本文中得知,這是一種低頻衰減作用,目地可能是在補償人耳的低頻響應,其特性如下圖所示(蘇桑註:原文未附此圖); 一般稱為A-Curve。諸位或可看出,它與Fletcher-Manson的等響度曲線(在0 phon時)大約是互補的。
註4 失真起始點(The Onset of Distortion)諸位大概都看到過擴大器的測試報告,其中有一樣失真對輸出功率的曲線,當輸出功率高達某一程度(通常是在額定功率)以上時,失真大量的增加。其原因乃在於擴大器的電源供應,不足以勝任這麼大功率的電壓振幅,而產生截頭失真(Clipping Distortion)所引起的。
譯後雜感
動態範圍一直是音響界的問題,和這個問題連帶關係的就是唱片錄製時應否壓縮的問題,幾十年來一直未能解決,並非不能而是不為,誠如原文作者在文末的感慨。與這個動態範圍有關的,筆者常被人問道: 我想買一部擴大器,其功率應該要幾瓦才夠。老實說,我真要回答:「大哉問!但是我無可奉告」。因為你打算使用何種揚聲器,它的效率如何,你的收聽環境的雜音準位如何,你的房間牆壁的反射係數多大,以及其對聲音的頻率傳輸特性如何,我一概不知,教我如何答起。有人答得出來是每聲道35瓦,或若干若干,但他的答案是依據平均狀況所推算出來的,未必適合每一個人的狀況。筆者屢次搬家而音響設備一直是不變應萬變,結果屢次覺得音響效果皆不一樣,原因無它,環境因素故也。筆者擁有示波器,信號產生器雜音音壓表,標準麥克風等等設備,然而一直無法取得滿意的音響效果,最近增設了一部Sea Equalizer,乍用之下還滿意,用久了又覺得還是不行,根本的問題仍在室內的迴響。為了測試室內的迴響時間Reverberation Time,筆者試製了一個測試設備,幸而不甚成功,在此說幸而是有道理的,萬一成功了的話,我的房間將會為了改變迴響問題,而改變得一團糟。
對於擴大器的功率應有多大,提出問題的人,大致是音響方面的Beginner,而不是Mania的問題,但Mania,尤其是非職業性的Mania,更有它自己的一套理論,他會自尋解決之道。據說有一位Audio Mania,同時也是一個Photo Mania,他將照像的心得用在音響上,他認為唱頭和揚聲器必須夠水準,擴大器則無關緊要,就好比照像時,鏡頭和底片要好,暗房內的放大器則無關重要。因此,他專在這兩方面下功夫。每家音響器材公司,都推出他們獨特風格的產品,也就是在迎合各種不同特性的Mania的需要,音響業之所以持久不衰,大致就是這個原因吧! ───Fine───
後記: 原文提到dbx,筆者提供日文資料,留待唐老編找人接棒。
轉載音響技術第7期 JULY. 1976 唱片前途暗然無光?/羅哲 譯
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