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标题	IOSONO 3D全息声录音制式研究
范文	马晟 陈申 摘 要 文章将通过对具体音乐会声音录音及混音的方案分析，在對基于WFS算法在IOSONO 3D全息声系统思维下的声音录制进行实验及研究。以实际案例及效果的呈现开展比较分析和总结，得出一个在一般音乐会录制及制作工艺下，能够体现3D全息声系统回放优势且能适应立体声、环绕声系统回放要求的录音制式。 关键词 IOSONO；WFS算法；3D全息声；录音制式；音乐会 中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）206-0070-03 IOSONO？3D全息声系统是现今在声音录音及回放领域内，声音音质较高、空间感较强、定位较为准确的主流声音制作系统。3D全息声声音技术也是目前多媒体声音录制及回放的系统中最为前沿的实现方式。可以应用在电影、音乐、多媒体展示等多种媒体内容中。相比较传统的多声道以及环绕声系统来说，由于其算法是基于声音“对象”而非“通道”。因此在声音品质、定位、空间还原等方面显得更加地灵活和准确。 但由于在回放端的限制，3D声音的呈现仍然存在搭建成本高，设备数量大，可实现的场地有限等实际问题。所以在目前的声音回放系统中，还是以立体声、环绕声作为主要的声音回放制式。 在之前的关于MS制和双MS制录音系统的文章中，重点讨论了相较于如大小AB制、XY制、ORTF制等立体声制式，通过MS录音制式下录制的声音具有空间还原度高，声音定位准确，兼容性强等特点。利用这种传统立体声制式，通过在某种程度上的改良，可实现在3D声音回放端以及向下兼容的可能性。特别是在音乐会现场录音时，根据对于原有MS制式的改进，在几乎不增加成本，不改变传统录音工艺的基础上。利用MS制式录音的特点，将IOSONO？3D全息声在后期混音时能真实反应和还原声场空间特性的优势发挥出来。 1 IOSONO 3D全息声系统的概念及特点 1.2 3D全息声系统的概念 3D全息声，顾名思义是指基于声音在声场内的水平面（X轴）、前后面（Y轴）、垂直面（Z轴）都能还原和呈现的声音方式。这样的形式能使声音最大程度地体现沉浸式的效果[ 1 ]。对于IOSONO？3D全息声系统来说，它的核心是基于“惠更斯原理”①的WFS声音算法，也就是波长合成技术。如果说环绕声是将声音围绕在听音者周围的话，那基于WFS算法的IOSONO？3D全息声则是将这样的“围绕”感，提升到了另一个层面。 IOSONO？3D全息声可以将声音从传统的环绕音响圈上脱离出来，将声音在设定的听音区任意位置重新合成，产生共振峰。以球面波（Point？Source）的形式，让声音在声场中聚焦。通过这样的声音合成技术，理论上能将声音在声场区域的任何位置同时产生一个或多个共振峰，让声音真正地有了远近感和方位感，使声音“立体”了起来。 除了球面波的声音合成形式之外，平面波也是IOSONO？3D全息声系统的另一大特点。通过多个扬声器，基于处理器运算好的一定延时量，使得从一个方向上来的声音同时到达听音者的听音位置，以造成一种声音铺面而来，没有具体方向（点），而是一致方位的感觉。无论是球面波还是平面波，乃至柱面波，都是构成3D全息声音制作及回放的关键组成部分。更重要的是，3D全息声摆脱了传统声音基于“通道”的概念，而将声音元素回归至“对象”，更加贴近人类感受声音最原本的方式。 1.2 特点及应用 IOSONO？3D全息声系统正是基于了WFS波长合成技术的算法，使得创作者在对声音对象进行设计的时候，无需考虑“模拟”声音的来源、方向等[ 2 ]。只需将精力集中在内容设计上，剩下的部分全部交由声音系统解决完成即可。 对于传统音乐会的录音来说，在后期制作的混音以及还音时，无法将某一特定乐器呈现在生场内。小提琴在左侧，声音只能从左边的扬声器中传出。对于听音者来说，和乐队之间永远存在的是相对的对立位置关系。但是通过WFS技术合成的球面波，则能把小提琴从音箱中“拽”出来，让其在音乐者身边出现，并且可以调整相应的位置关系。让听音者真正的融入进音乐之中。 而平面波则可以大大提升录制音乐会时的另一项重要体验——空间感。对于音乐会来说，空间感是录音师需要解决的最为重要的部分。一场没有空间感的音乐会录音作品，无论从审美角度还是技术角度都是失败的。IOSONO？3D全息声系统将在音乐厅中的反射声利用波长合成算法，真实地通过围绕在听音者周围的音箱传递出来，使得沉浸感效果更为明显。 2 基于IOSONO系统的民族音乐会录音及混音解析 2.1 民族音乐会录音的声音特点 中国的民族音乐有着独特的韵味感，这也是中国民族乐器区别于其他乐器的重要特点。中国民族音乐在声音的音色及音量变化上有着明显的特点。以“吹、拉、弹、打”为主这4种演奏方式使得音乐具有十分丰富的表现力。通过不同的演奏法，乐队整体的声音动态和层次也会随之变化。由于中国民族音乐的演奏乐器多以天然的材料制成，因此大多数乐器在独奏时，普遍声压级较小[ 3 ]。但当需要合奏或群奏时，为了达到音乐声部的“群感”需求，会在相同乐器的数量上增加。因此，在对民族音乐会进行录音时，特别需要注意这一问题。录音前，须提前统计合奏的乐器类型及数量，分析音乐声部，保证音乐层级分明、频率均衡。 此次“盛秧与翡翠筝团音乐会”为民族音乐与现代音乐相结合的风格。主奏乐器为古筝，古筝具有音域宽泛、圆润、空灵的特点，以弹、拨为主要的演奏上主。少时一两把，多则十几把。根据不同的曲目风格，会增加部分西洋乐器如钢琴、吉他、大提琴，以及其他中国民族乐器如阮、笛子等。因此需要根据具体的音乐类型和风格，灵活设置话筒的类型及摆放方式。特别是乐器中出现需要中国民族乐器和西洋乐器同时演奏时，两类不同风格类型的乐器既要相得益彰，又不能喧宾夺主。虽然乐队在排练时乐手的位置基本固定，但因演奏场地和环境的改变，需要录音师根据现场录音时的环境情况，最终确定乐手在现场录音的乐器位置。 2.2 现场录音方案设计 2.2.1 环境话筒设置 通过前期的录音棚实验与测试，由于传统MS制式②的L和R型号实际是由M信号和S信号的两支话筒相加减得到，因此在信号分配上是由矩阵计算完成[4]。对于音乐会录音，主要空间感知的“side”信号并不独立，虽然混合成传统立体声或5.1环绕声影响并不是很大，但对于IOSONO？3D全息声系统来说，这样的矩阵分配在声音后期处理上存在非常大的局限性。根据3D录音的理想需求是在前期声音采集时，尽可能得录制相对独立的信号。在后期混录可以根据需要还音的场地和环境再说调整，以得到最佳的回放效果。 考虑到上述原因，在本次音乐会录音环境话筒的设计方案中。我们设计了一个相对简单、合理且高效的拾音制式作为主环境声传声器。利用三只相同信号的传声器——Nuenmann？U87，均将指向型调整为心形指向。M信号由一支独立的传声器完成，S信号由另两支背对背分别朝向左右两侧组成。在调音台上声像设置为，M信号居中为“C”，两支S信号分别为“L”（极左），“R”（极右）。另外，增加了两支心形指向的话筒SE？4粘贴在音乐会的二层平台外墙两侧，以接触式话筒的拾音方式作为环境辅助话筒。 2.2.2 主声面话筒及录音系统设置 音乐会以民族乐器古筝为主，其他少量民族乐器和西洋为辅。在演出时前排主声面使用带60度夹角的AB制不加侧展，可以充分照顾到乐队两侧的发声乐器。后排乐器为打击乐位置，辅助以ORTF制的形式设置传声器，基本在其前方47°～50°范围内为最佳拾音区。AB制所使用的话筒为DPA？ 4006心形指向两支，ORTF制使用的传声器为SchoepsMK-4。由此构成了前排主声面+后排主声面+主环境话筒+辅助环境话筒四层传声器的设置。其每组话筒的相对位置关系如表1。 音乐会的录音系统仍然采用现今比较主流的数字录音系统，具体设置如下： DAW部分：AvidPro？Tools； 话放部分：RME？Micstasy？+？Apogee？Symphony？ IO； 其余布点话筒部分：DPA？4041、AKG？C414、NuenmannTLM？103、Shure？SM57、sE？Voodoo？VR1等。 以上配置基本满足了音乐会所用乐器的采集工作。 2.3 后期混音方案设计 由于在音乐会同期录制时已经做了一定程度上的混音工作。因此在后期的混音方案中，基本以还原现场的空间感、声像定位为原则。只做基础的相位、均衡、压缩以及对单点布点乐器声像上的轻微调整。以整场音乐会所用乐器最多的曲目《翡翠》为例，乐曲用到了古筝、铃鼓、康佳鼓、贝斯、钢片琴、中国鼓等。从配置上来看，鼓类乐器偏多，因此音乐整体动态较大，瞬态声压级较强，低频偏多，空间混响时间也偏长。在通过话筒位置调整后，得到一个相对平衡的响度及均衡关系。在DAW软件中，对处于后方的ORTF制式话筒音量做了4dB衰减，对辅助环境话筒同样做了8dB的瞬间。对大贝斯、康佳鼓、中国鼓等做了一些低频衰减的工作，总体乐曲听感低频清晰有力不浑浊，乐队频响层级分明，主奏古筝与群奏关系明确，空间感强。 音乐会其余曲目的混音设计和制作也遵循了上诉乐曲的原则，通过对主环境话筒、主声面话筒和辅助环境话筒之前的平衡，基本得到了预想的频响层次及空间听感要求。利用基于MS制改良后的录音方式，很便捷且准确地采集到了具有实地录音空间环境的声场反应。在后期IOSONO？3D全息声的制作环境中，由于Z轴空间上的层级将明显提升，配合Layer？0层（和人耳平行的音箱圈层）体现出的沉浸效果将会更为明显，使3D声音的回放效果更加接近于现场的聆听体验。 3 结论 通过对音乐会的实地录制、实验、比较和研究，利用改良后的MS制式录制得到的声音在空间感和品质上都有很大的帮助。在后期IOSONO全息声系统中，可以根据需要，将录制的音乐环境声部分分配至任意区域，针对不同的还音环境和条件做适应的调整[5]。混响声部分非常自然的在指定听音区内呈现。与此同时，由于MS制式良好的兼容性，在立体声环境下，空间感得到非常明顯的提升。通过耳机回放时，原本的“头中效应”也得到了很大程度的减轻。改良后的MS制式在实际运用时，因为声音会受到外界诸多因素的干扰，与理论有一定距离的偏差也是属情理之中。整体上，MS传声器的拾音范围会随着声源的不同受到一定的影响，但是方向是一定的，不会因为声源的不同而发生改变。 从目前较为领先的3D录音系统解决方案来看， IOSONO？3D全息声系统无疑是走在技术前段的。根据基于WFS？IOSONO？3D全息声系统的声音技术思维，加之以改进后的全息声录音制式进行的录音与制作，对于新的音乐会录音方式和方法有了比较具象和深刻的体会。 对今后类似的音乐作品或音乐会演出及录制形式有了方向性的指导意义。参考对于3D全息声在音乐会录制的经验，可以对其他艺术形式及门类，在声音设计和创作上具有借鉴和指导价值，为现今沉浸式视听体验发展的大背景下提供更多、更直观的声音艺术创作形式和手段。 注释 ①惠更斯原理：空气中任意波前上的点，都可以看成新的子波源，任意时刻都可合成新的声波. ②MS制式：由两只信号相同的传声器组成，一支为心形指向——M，一支为8字形指向——S组合构成. 参考文献 [1]周宛鹿，庄元.昆曲邂逅波场合成3D声音技术的音韵幻化——浅析张军昆曲水磨新调3D全息音乐会[J].演技科技，2014（7）：31-49. [2]曹勐.浅谈3D声音系统及其在音乐类节目录音实践中的运用[J].中国音乐，2015（3）：234-241. [3]陆海星.论录音及缩混技术对中国民族器乐声音表现力的塑造及锻造[D].长春：吉林艺术学院，2016. [4]万仲平.环绕声录音话筒和MS制式录音[J].现代电影技术，2012（4）：48-52. [5]徐真德，邹四维，林勇，等.WFS 3D全息声技术在后期制作室中的设计应用研究——以上海交响音乐厅全息声后期制作室设计为例[J].电声技术，2016（9）：7-15.
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