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构建一个全数字录音棚的几点考虑
北京乐城仕国际科技有限公司 / 2011-07-11
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从录音到制作的完全数字化,体现了声音的革命。虽然至今仍有许多关于数字声不如模拟声温暖等等类似争议,然而笔者认为,这同其它事物一样,人们总会在高速发展和变化中怀旧经典。在这样的情结中,技术上的不断超越与进步也总是势不可挡,令人振奋。
那么,集成一个全数字的系统需要哪些特别的考虑呢?笔者希望能以一个小型数字录音棚为例,就自己一些经验尝试探讨一下。

 


一 首先最值得关注的,当然是音质表现
1.完全的数字化大大减少了声音信号在传送过程中可能遭受的损失,只要误码能够被完全纠正,那么不论进行多少代数字复制,都不会影响最后一代的声音质量。所以在一个全数字的系统中,A/D转换以前的源信号和A/D转换显然是决定数字声频信号质量优劣最重要的环节,因此是否能接近音质表现的极限就要看话放和转换器的质量了。数字调音台通常提供模拟和数字两种接口,每个模拟接口自然也就带有A/D转换器和增益调节,其性能体现每个调音台各自不同,因此选用带数字接口的高质量话放,将信号经过话放放大后再转换为数字信号与调音台的数字接口相连是个不错的选择。
在笔者的例子中,选择了带有AES/EBU数字接口的AMEK Pure Path DMCL—双通路话放压限器。它的特点是声音纯净而平滑,极为干净,确实符合Pure Path的名字,另外它的滤波器功能和压限功能都很强大,HPF在20~300Hz频点范围可调,LPF 2.5~28kHz范围可调,压缩比例控制可从1:1到40:1任意选择。当然最重要的是它极高的指标和确实优秀的音质表现,所以大可不必担心声音的指标会在这一环节中有所下降。对于数字接口选择,通常各类专业音频设备都有各种接口的备选件,可以根据需要定购。
2.在一个数字系统中,定制一个采样率和量化分辨率的标准十分重要。在节目制作之前,我们必须先决定采用一个采样率值和比特深度作为节目标准,系统内所有设备都设置到这个统一的标准上来。
采样率的选择决定了最大有效声频带宽。我们知道,人大概可以听到20Hz~20kHz频宽的声音。在民用CD上采用44.1kHz的采样率,它允许20kHz音频频带的全部使用。这里我们选择48kHz的采样率作为标准,可获取更宽的频带—在全数字化系统中,必须固定一个采样频率作为标准,系统中所有设备均锁定到它上面。这样做是为了使来自一个设备的数字声频可以不经转变或无音质损失地直接传输到其它设备上。如果需要,我们也可以选择88.2和96kHz的采样率,带宽可达40kHz左右(有研究表示,高于20kHz的信息对声音质量也是重要的,能够使人脑中χ波兴奋,而这个χ波与满足和放松的状态相对应)。
量化分辨率,即每个样本的比特数决定着数字声频系统的信噪比或动态范围。CD所采用的16比特线性PCM能提供超过90dB的动态范围,20比特可达116比特,24比特可达140dB(人耳的痛阈通常被认为在130dB~140dBSPL)。系统中的每一个设备均有最高24比特的量化分辨率选择。至于噪声问题,除去音频有损压缩以及一些DSP可能引入的噪声外,可能产生的噪声来自量化误差造成的量化噪声,通过计算我们可以得出使用非颤动的A/D转换器信噪比S/N大约稍稍超过6dB/比特,因此16比特对应S/N大约为96dB。但是由于现在普遍在A/D转换中引入高频颤动处理,因而随之引入了高频颤动噪声,使信噪比下降大约6dB,不过通过噪声整形却可以将量化噪声转移出频谱的绝大部分可听范围之外。
从以上所述,我们可以看出,在一套模拟的音频系统中关乎音质的许多指标上的棘手问题在全数字的专业音频系统中,只需简单的选择一些基本参数,就可以有效控制,甚至获得高到几乎达到人耳极限的音质指标。只要你处理得当,在声频数据的处理、传送、记录诸多过程中几乎可以不受任何损失。
二其次需要重点考虑的是各种设备间的兼容性。如果在构建一个数字系统之前,充分考虑它们之间的兼容性,不仅会避免很多麻烦,甚至会带来很多便利。合理利用才能充分发挥,不论硬件软件,对兼容性如果考虑不周很可能会导致非常糟糕的后果,这在数字设备之间是个很突出和严重的问题。这包括文件格式兼容与转换,接口兼容,各个厂家间的特殊协议,制式兼容等等很多方面的内容
1.目前专业音频界产品繁多,一般说来同一系列或同一厂家产品间会充分考虑其格式兼容性,其它的就不一定了。尤其现在数字录音常采用硬盘纪录,即使用数字硬盘录音机或音频工作站,那么文件格式的兼容与转换就成为突出的问题。Protools、Fairlight、Nuendo、WaveFrame 、Open TI、AKAI DD-8、DEVA (Broadcast Wave)甚至一些大型调音台制造厂商生产的配套的硬盘录音机例如Euphonix 的R1,这些文件之间怎么交流呢?对于任何一个工作站,在存储时首先要考虑PC平台和Mac平台各自支持的格式,然后就要看不同软件究竟支持哪些格式了。虽然有些麻烦,但也是不得已的事,打个比方说,你的棚里只有Protools,但你拿到的是Nuendo的节目或素材,那么可以通过OMF文件进行转换;又例如,你计划在Nuendo上进行编辑,但你录音是录在R1上,那么可以通过AES31文件进行交换。OMF也好,AES31也好都包含了音频文件以外的各种定位和参数信息,这是文件转换的核心,仅仅能导入音频文件的每个片断是没什么太大意义的。
在这里,笔者推荐TASCAM MMR-8数字硬盘八轨录音机。在美国已有许多电影公司选用它作为标配的录还音设备。如果你看一下Universal(环球)电影公司的设备清单,就会发现它的十个录音棚,以及ADR录音棚、拟音棚全部使用MMR-8作为数字录还音设备。这主要是考虑到它的接口能力和文件格式转换能力:(1)MMR/ MMP可以重放16比特或24比特的ProTools 5x, 4.x and 3.x, Fairlight, WaveFrame, Open TI, AKAI DD-8, DEVA (Broadcast Wave), 和OMF等多种文件格式的音频。(2)MMR-8录音时可以直接录成16 或 24比特 ProTools 4.x ,WaveFrame, Open TI文件格式。(3)MMR/ MMP可以将文件格式转换输出成ProTools, WaveFrame, OMF或Open TI文件格式。
在我们的棚中,选用8进8出AES/EBU数字音频接口与调音台连接。背板上有一个68针SCSI接口可用来与工作站进行数据交换。另外它带有一个可热插拔的硬盘,你甚至可以录完音后拔下来直接给音频工作站编辑。
2.对于接口的选择也要事先考虑清楚,这点相对比较简单。弄清每个数字设备支持哪些接口格式,提供哪些备选件,预先做一个合理的安排,特别是对调音台与周边设备之间接口的选择,以避免不必要的浪费。一般的小型数字台都能提供8通道AES/EBU、ADAT、S/PDIF等接口卡选购件。
3.厂家出于各种考虑,很可能强强联手,就某些产品间制定些特别的协议,例如Studer Vista调音台与CB Electronic同步系统,它将CB的控制软件装进了调音台内部计算机,通过中央的界面和模块控制同步系统,这对于用户来说提供了极大的便利,而其它调音台和一些同步系统在配合工作中则可能需要很多磨合,甚至为此花更多的钱增加一些选购件。
其实,在一个全数字的音频制作系统中,充满了各种可能性,如果在构建一个系统之前充分了解设备各方面的特点,就有可能充分发挥这些特点,真正体会它们各种强大的功能尤其是它们之间兼容合作的能力为声音创作带来的无限新的可能性,使工作更高效、操作更直观。这里笔者仍然以我们的录音棚为例,我们选用YAMAHA DM2000数字制作调音台,除了考虑到它强大的制作能力,还特别考虑到它与Pro tools (Nuendo)一起工作的能力。它完全可以作为Pro tools (Nuendo)的控制台,不论是通道设置—I/O、level、mute、pan、solo等,还是缩放(zoom)、选区(select)、打点(loc)等编辑功能或是自动化控制(Automation),甚至工作站的插件也可以通过它编辑。当然遥控所有带有Sony 9芯接口设备的track arming、transport、punch in/out、pre/post Roll、loop、location等等更不在话下,操控界面也很直观友好。试想,录音制作时只需简单按几个键就能在调音台上切换控制不同的设备,甚至DAW,不必忙来忙去具体操作每一台机器或是它们的遥控器,而且始终是在最佳监听位置上,这样不仅省了很多体力,效率的提高也是显然的。
4.关于制式,主要体现在与视频相关的工程中,虽然国内采用PAL制,但大多设备可能同时兼容支持NTSC制和PAL制,而专业音频设备也往往支持SMPTE各种帧格式:24、25(D或ND)、29.97(D或ND)、30(D或ND)。由于与视频相关的音频基本上是以视频为主,所以帧格式的设置一定要与视频一致并统一整个系统。
三数字系统中,最麻烦也决不能忽视的问题是同步方面问题,不论是系统构建还是用其制作,同步都是一个基础,没有这个基础,整个系统就无法正常运作
1.不同于模拟音频信号,数字音频信号要求有严格的时间结构。如果数字音频设备打算进行彼此间通讯,或者数字信号要以某种方式组合,那么重要的一点就是它们应以共同的参考信号取得同步,使设备的采样频率完全一致,并且彼此间不产生采样频率漂移。在专业音频设备的采样时钟间可能存在高达正负10ppm (parts per million)的频率偏差,既使一个很缓慢的漂移就能造成两个设备完全失去同步。其可闻效果通常是产生咔嗒声或跳变。系统出现异步信号问题时,可能根本就不能工作。
系统的同步可以将一台具有稳定时钟的设备用作所有其它设备的参考,也可以将各个设备锁定到其数字音频输入比如AES/EBU上。在任何情况下,必须先确定一个机器或源作为主(master),其它机器为(slave)从。当数字音频与数字视频或模拟结合在一起使用时,音频信号的采样率必须锁定到视频参考信号上,也可以是所采用的任何时间码信号上。
另外要注意的是,当设备采用外部同步信号时,其稳定性取决于传输同步信号的电缆长度,外部干扰和同步发生器的稳定性。如果系统中经过一个不稳定的时钟控制转换器,就会使音质变差。在系统中,我们应该根据具体情况来决定选用什么方式同步:用Wordclock还是AES/EBU来同步,串联还是并联,是否使用专门的同步信号发生器和分配器等等。
2.除了数字同步外,一个完整的系统还存在另外一个概念上同步联锁,主要是指track arming、transport、punch in/out、pre/post Roll、loop、location等基本操作的联动控制。这甚至可能需要一个控制所有设备联锁的同步系统,例如JSK同步系统和上文提到过的CB Elecetronic同步系统。小型的录音棚如果没有这样的同步系统,可能更麻烦一些,因为为了满足对不同设备的联动控制,而调音台或其它作为主(Master)的设备很可能无法提供足够的接口,于是就可能需要做跳线,而这又存在每个接口作为主和备针脚定义不同的问题,也就是说即使做了跳线也不一定就能很好的满足需求,还有每个设备相关的设置在不同的情况也需要改变,有时的确让人有些头疼,需要费点功夫去理顺和磨合。
相对来说,SMPTE时间码(LTC或VITC)同步方式就简单多了,由于它实际是个模拟的音频信号,其信号分配可以不需要分配器任意并联,使用时只要系统中相关设备都采用相同的帧格式就行了。
四 关于与视频相关的数字音频系统的考虑
在这样的系统中,一般是以视频为主,同步都向视频锁定。因此视频基准信号的稳定性十分重要,尤其对于数字硬盘录像机,最好增加一个黑场发生器。
如果是制作高清或DVD的录音棚,牵涉到环绕声制作,可以考虑Dolby E系统。DP562/569专为DVD后期音频制作设计,可进行杜比环绕声编解码,而DP571/572,579针对高清设计,通过一个AES-3数据进行传送或被录制在数字视频带的两个音频轨上(如数字Betacam、DAT、数字视频服务器等等),并采取声音与画面同步切换制式。Dolby E编码的声音可以承受数字电视节目制作、传输阶段所要求的十次或十次以上的编解码循环处理。
最后,如果录音棚将设计用于环绕声制作,向广大同仁推荐一个笔者钟爱的数字效果器。我们的调音台自身带一些5.1效果处理,但我们还配备了TC Electronic System 6000终极多通道处理平台。这是一个功能非常强大的基于windows NT系统平台的效果器,漂亮小巧的触摸式显示屏遥控器,6个带自动马达的推子用来调整效果参数,可以记录任意状态以及自动化过程。使用它绝对得心应手!它的四引擎结构使你能同时运行四个效果算法,每个引擎最多可使用8个输入和8个输出,这取决于所选择的效果算法或预设值。通过它的向导功能,可以快速的找到用于专业的电影和音乐制作的超大量的各种空间效果预设值,这些预设值做得太棒了,而且非常具体,设计了适用于影视后期制作的各种空间情景效果,包括单声道、立体声、Lt/Rt、5.1和6.1各种格式。

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