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  本文將提出一些比我第一篇文章「四聲道就足夠嗎?」更進一步的討論和資料,並且要回答幾封討論到原文說明的信件。我希望在閱讀本文時,你也能自己有所探討、收穫,同時將你對這些基本上尚未開發的題目之高見和其他業餘音響雜誌(TAA,The Audio Amateur)讀者共享。

  業餘音響雜誌的讀者最好先閱讀1975年十月份由黛安那˙多以區(Diana Deutch)在美國科學雜誌(Scientific American)所寫的「音樂幻想」。此篇文章係研討人類感知聲音的原理,其中一項抽樣事實是:人類感知左、右方的高低音位置不是靠音源位置而定,而是依人類到底哪半部腦子佔優勢而定。

  蘇瑪俄克先生(Mr. Sommerwerck)提到當有回響存在時,一隻耳朵能感知一些深度感,此言只屬部分正確而已。然而這種沒有位置的深度感是毫無用處的,這也正是我在原來文章所想陳述的另一面。我們知道在回響單音錄音有寬大的音響空間(誠如蘇瑪俄克先生所說的),但是它卻一點也不具真實感,在那種單音錄音裡我們就是無法辨別樂器位於哪裡。

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  聲音是由音源逐漸擴散成圓圈而形成的(看圖1),我們知道音源是真實而以三度空間存在,因為我們的耳朵/頭腦辨別出在我們前面特定位置的音源。頭腦能夠以由外向內縮小範圍接近擴散音源圓圈而完成此事,在本文文末我將再更詳細討論這種過程。

  房間效果(房間空間度和材料的頻率共鳴)和回響場效果僅是原來音源的音響糖衣,這些效果提供現場感,但除了告訴你音源在某一特定房間外,它們對定位(Localization)沒有幫助。許多立體器材評論家都稱讚忠實現場重播的特性,但他們經常把這個特性和音源的真正「現存」(Presence)混在一起。這種「現存」只有確定不移的定位和三度空間形像才能提供的。

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  以獨奏樂器為例(圖1),問題的產生是由於發出一連續音響能並且將它送進兩個或者多個分離聲道(圖2)。我們一直誤認為立體聲重現是多多少少正確的,而且一切要完善它就必須加以改善。廢話!立體聲重現除了在真正雙音錄音(binaural recording)和播放情況外,基本上是錯誤的,而且即使如此,它也不理想。

  桑非先生(Mr. Shanefield)認為高度感知,甚至連側方定位都不重要。因為一個人在一間演奏廳一閉上眼睛,此兩種特性只不過很明顯的被感知出來,對於大的回響空間,音源位於遠方,這就可能是正確,音源的兩側角度範圍(例如一個交響管絃樂團)是少於30度,而垂直角度範圍充其量只不過是幾度而已,小角度範圍使聽者要在範圍內不同音源定位很困難。雖然延遲反射確實來自管絃樂團直接音源外面的角度,但由於多重反射使得管絃樂器之定位變得模糊不清(圖3)。

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  然而假使一個人聽規模較小的音源,例如民謠歌手、爵士樂,或獨奏樂器演奏,音源就近得多,而且垂直和水平角度也變得大的多,因此也就使高度感知和定位變成重要得很(圖4)。

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  蘇瑪俄克先生和桑非先生都忽略了我原先所說的話:真實聲音並非僅由我們前面幾英呎的左右兩點而到達人們耳朵,使兩聲重現聲道變成四聲道還是起不了什麼作用。

  底下說明為什麼確實定位以立體重現是不可能:發出一個現場音源並且在聽者和音源之間安置兩隻麥克風和立體重播的全部附屬器材(圖2),我們所聽到的已不是原來聲音擴散圓圈,而是來自不接近正確距離和方向的兩個擴散圓圈,你的腦子感知這項過程並且總會使你知道你不正在聽現場音源,就這麼簡單,沒有公式花樣。

  在你的音樂室裡,二聲道、四聲道或64聲道還是不能重播原來擴散的連續圓圈。我們必須放棄想利用無數聲道來獲得聲音重播的觀念,而必須以三度空間音場來認定聲音,聲音必須就如它所產生的情況(三度空間)而重播。

  附帶說明:將單一音源確確實實重現再一間起居室裡的一個可行方法是將樂器和聲音在一間無迴響室錄音,然後使用單聲道和圓形放射器重播,然而這樣你就須每件樂器配上一聲道,也因此而在真實生活裡限制你在起居室裝置的聲道數,利用這種系統錄下任何種類的現場感是絕非可行的,一個所需的唯一臨場感就是起居室臨場感,這個臨場感和一個演奏者進入你的起居室演奏的那種臨場感一樣。

  在一般傳統錄音方法,臨場感提供你對聲音產生於房間的特定感覺,但由於臨場感是無方向性,回到十聲道的臨場感確實效果不錯,這樣就能幾乎使你置身於原錄音現場,但還不能使演奏者和你同臨那個房間。

  在真正聲音重播裡,一個人能有辦法在重播音源周圍弧形180度走動,並指出演奏者在弧形範圍內的確定位置和確定高度(圖4圖5)。事實上,正如圖示,你應該能感覺你能將腳穿過重播器和踢到演奏者的腳脛,這種確實的重播你一定無法從傳統立體聲裡獲得,假如能夠的話,那你很可能所吃的飯和我的不一樣。

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  現在我們要來討論理想重播系統的理論原理,在圖4圖5裡,平面代表拾音和重播面,我們能看出聲音圓圈好像穿越平面而過,這也正是我們所希望的,我們希望聲波和原音完全不變形,不變位置穿越這個 平面,只不過由錄音到重播有時間延遲而已。這個錄音一重播平面具有使一個人能繞過平面轉角,或繞過演奏者而聽的有趣能力(圖6)。

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  這種特性就像親書文件一樣,使一個人感受三度空間的物體形象,這個平面相當於將你的音樂室和錄音地點開個洞連接起來,誠如我以前提過的,你應該能感覺到你能穿越過重播器,就好像他和其後的牆壁不存在一樣。

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  平面的工作原理是他會像原音那樣在相同的位置發半圓形音,而且由音源到錄音電平的距離成比例的不同大小,愈接近平面的音源,則在平面上的聲音圓圈半徑愈縮小,因此弧度也就愈大,而音源愈遠,相反情況也成立:二圓圈愈大,弧度愈小。

  在原音重現時,這些圓圈就按照原音那樣的大小和位置重現在錄音平面上,這個過程包括三度空間的聲音圓圈而並非將其分割為若干數目的獨立聲道,傳統立體聲的其中一個問題就是它產生二個以喇叭為中心固定大小的聲音圓圈,而根本就未考慮到原來圓圈是來自三英呎外或一英哩外的音源。

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  現在我要說明即使不用雙聲錄音和重播,你仍然能夠感知聲音的到達角度,不管是來自你頭部的正左方,前面或左方,聲音並不會像經過耳機那樣穩定地直接由左右方到達耳機振膜,至少要成半圓形才能使腦子搞不清到達角度,在這種情況下,腦子總會有將聲音更確實集中在其原來位置的傾向,當然理想的耳機總會送出和從原來音源相同方向的聲音。聲音定位的過程不僅包含兩耳之間的音幅差,構成定位過程的一些因素如下:

  音幅差異:假如聲音在你左方(圖9),你的左耳會比右耳聽得更響,當聲音在前方或正後方,則聲音在兩耳以同等強度被感知。

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  頻率差異:頭部對於高頻就是一道障礙,假使具有許多諧音的1KHz聲音(圖9粗線)出現在你的左方,你的左耳將會聽到基本音和所有泛音,但你的右耳大部分聽到基本音,諧音(圖9細線)會消失或大大衰減,因為右耳就在頭部的音響遮蓋處(圖9諧音細線由右耳消失),這就為什麼傳統立體錄音以耳機聽起來不自然,只要音源在聽者的某一側,兩耳都有諧音,然實際上其中一耳並不聽到。

  相位差異:當音波波長的長度長達英吋時,其中一耳會在另一耳之前聽到數個波長的特定音波(圖9:右耳比左耳慢四圈聽到「A」音波),還有另一種能用麥克風偵聽出來和相位有關的效果,此種效果也能影響人類聽覺,當聲音音長變得很小以致麥克風振膜能承受很多波長時,來自和振膜平行方向的聲音能引起由相位增強和互消的嚴重疏濾頻(comb filter frequency)效果,任何一位內行的錄音師都知道你絕不能將麥克風振膜平行對於音源到達方向而錄音,這種效果也可能發生在耳內,耳內出現這些相位干擾可能會幫助腦子做定位判斷,尤其對於位在聽者前方的音源更是如此。

  最後在結束前,記住耳朵只不過是負責另一個更複雜器官──頭腦的感知前哨而已。它能接受所有前述的聲音差異並正確計算出空間音源的方向和深度,要欺騙這個奇異器官使其認為某一錄音聲音是絕對真實就必使用比二或四聲道聲音重播更複雜的過程。

  對於那些想進一步做實驗的人,光學電子公司已發展一套能將任何示波器轉變為三度空間顯示系統的套件,價格大約$147/kit,這套件的類比模件能產生空間和幾何空間,360度迴轉,插入焦點深度和雙視深度,我相信這套有趣的套件能使實驗者看出需要三變數顯示複雜現象。有興趣的讀者可寫信至Optical Electronics Inc. P. O. Box 11140. Dept. TAA. Tucson, AZ 85734。

轉載音響技術第52期APR. 1980 音源定位之進一步探討/林信雄 譯

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