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LP、CD格式里的几点总结和几点容易理解错的概念 [复制链接]

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写这个帖子的原因是因为这段时间看了众DX的讨论,felixcat从中启发甚多,同时也发现也存在某些普遍的误区,导致的心理因素影响我们正确的听音感受,所以把一些事情总结如下,如有错误之处请各位不吝斧正。

并不打算把帖子写成专业的形式,因为felixcat对此并不算专业,心有余而力不足;再者,给与正确的认知的最佳方式是在这之前给与正确的直观感受,所以felixcat还是以形象的方式来叙述,中间夹一些必要的严格的讨论。

首先按照历史的次序,先看LP。

1, 立体声LP上的声纹是按什么方式刻制的?

有一些通俗的文章说,“立体声LP的声纹横截面为一“V”字形,两壁夹角为45度,每一壁上刻录一个声道的信息”。这一段话,除了最后一句一句之外其余的确是对的。我们接下来看看为何“每一壁上刻录一个声道的信息”的说法是错的。

事实上,刻制在LP上的音纹,并不是我们要听到的声波振动信号,并且也并不止是经过了压缩调解的声波信号这么简单。正确的是:立体声LP的音纹包含了横向振动和纵向振动,其中横向振动刻制的信号是“左声道 + 右声道”这两个声道信号的和,其中纵向振动刻制的信号是“左声道 - 右声道”这个差。

不妨这样写:

横 = L+R;竖 = L - R。

这样,立体声唱头从读取出来的“横”和“竖”两个振动信号,经过唱头内部的处理,可以从中分离出左声道和右声道两个独立的信号输出给唱头放大器。

可见,LP上刻录的信号也并非原汁原味的声音信号,而是经过一些处理之后的合并、差分信号。由此也可见LP也并非不存在“同步”问题——假如上述“横”和“竖”两个信号有一丁点不同步,或者两者电平标准不一致的话(比如说唱头内两个线圈安装角度等问题),那么出来的结果将会有很大的失真——当然,人耳觉得这种失真好不好听则是另外一回事。

上述的失真是有可能产生的。注意到唱头的“声道分离度”这个指标吗?现代Hi-End级别的唱头的声道分离度,不管如何努力最多也只能有40多分贝的原因,就是因为上述“横”和“竖”两者信号之间的配合不能100%完美,导致总会出现左右声道串音的现象。

(未完待续)
最后编辑felixcat
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4. LP上记录的信息在理论上是否足够让我们有可能完整地重播出原来的信号呢?

这个问题的回答是否定的。为什么呢?的确,LP唱片理论上可以保留刻针的所有振动情况;但是LP却没有记录:刻盘机的刻针在刻盘的时候,从外边缘移向盘心的每时每刻的移动速度。这个速度通常是每时每刻都不同的,比如说CBS的LP的刻针移动的速度是根据当前信号的电平大小来确定的——电平大的时候移得快一些(这样纹距变大,有利于刻制大电平的信号),电平小的时候移得慢一些。

因此,在播放LP的时候,唱头移向盘心的运动,只能靠音纹不断向中心靠拢的这种导向来作为动力的。也就是说,每时每刻,音纹的右壁或左壁(移动快了,左壁要“挡一下”,慢了的话右壁要“推”一下)都要给唱头一个指向盘心的作用力。请注意这个作用力并不是因为唱臂超距在播放时所带来的那个由摩擦力导致的额外的内滑力(因为就算不超距,这个指向盘心的作用力仍然存在;当然,内滑力可以由抗内滑装置抵消)。

假如不明白的话,可以这样看:不管什么乱七八糟的力,我们让它们先之间互相抵消掉;抵消完之后,我们再看:唱头的确一边播放一边往里面以非匀速速度移动,所以这必定最后要有一股力在控制唱头(不然的话,唱头怎么会自己以不匀速的速度移动呢?)

所以,假如使用唱针拾音的话,不管使用的是直切臂还是曲臂之类的所有唱臂,这股力就不能避免。

那这股力对音质有没有影响呢?这当然是有影响的,问题是能否听出来。——我尝试去比较过ELP激光LP唱机的播放声音,我听得出来用激光读取和用唱头读取的声音的确是明显地不同。但问题是这种不同是否是仅仅由于上述这股力所造成的,我不太肯定,因为唱头拾音里影响音质的还有其他很多因素。

(未完待续)
最后编辑felixcat
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3. 上面说了“L+R”“L-R”方式的好处,现在看看它的缺点。

首先第一个缺点就是唱头很难避免的声道串音的问题。其实这也很平常,有得必有失嘛。用声道串音的代价来避免声道之间失真的不均匀,从听感上来看是值得的。

并且LP的声道串音在一定程度上也造成了为何LP唱片听上去音场的感觉和CD会有不同。从目前的情况来看,虽然CD理论上良好的声道分离度能够更好地反映母带的音场,但由于各种因素(心理、硬件等等),似乎有些朋友不喜欢这种理论上更加忠实的声音。不过这也没关系,自己选择自己觉得好的那一种就可以了。

最后这种刻制方式还有个缺点:假如录音的时候,一个声道的音量远大于另一个声道的时候(比如说管弦乐团在演奏大编制的作品时,在乐曲的某一段,位于右边的低音大提琴在狠狠地擦弦,位于右后方的长号在拼命地吹,但与此同时位于左方的所有乐器都不演奏),这样子刻录到LP的时候,纵向振动也要出现很大的振幅,这时候大的失真就出现了。

不过不管怎样,当初伯林纳发明圆盘式的、采用横向振动方式的唱片,就因为上一个帖子里所说的种种优点,取代了圆筒式的、采用纵向振动方式刻制的爱迪生式“唱片”。
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5. 唱臂的支撑点和转轴(或者对于直切臂:唱臂与固定的横杆)之间是否一定要无摩擦?

这个问题是一把双刃剑:从唱针的角度来看,的确唱臂在旋转(或者对于直切臂:平移)的时候,最好不要有摩擦力;否则的话有摩擦力就意味着唱头的移动会有阻力,这个阻力明显是会影响唱针拾讯的效果的。

既然有摩擦力不好,那么我们就让它做到没摩擦力,比如说,用气浮唱臂,这下应该完美了吧?——且慢,虽然这时候唱针不会受到来自唱臂的阻力,但是考虑一下:唱针是通过针杆连接在唱头上的吧?所以唱针的振动会传到唱头上(通过安装点,还有就是唱头内部线圈的电磁感应对唱针产生反作用力),假如连接唱头的唱臂没有任何滑动阻力,那么这时候,唱头因为唱针左右振动的作用力,也会随之产生左右振动。唱头的这种振动对音质的影响明显是不小的。

上述描述这就好比,例如说我们用一个杆子顶上连着一个气球,我们用手拿着杆子,然后摇动杆子,这时候我们就能看到气球也会随着杆子振动。我们这时候把唱针看成是杆子,把唱头看成是气球,就不难理解上述的现象了。

那么看来,完全没有摩擦力也是不可行的。那么我们自然就想:假如我们设定一个合适的摩擦力,使得它和唱针振动带给唱头的力恰好互相抵消,那不就OK了吗?——的确理论上这是可以的,但问题是唱针每时每刻都在以不同的频率、幅度振动,它带给唱头的力每时每刻都在变化,我们没可能每时每刻都去调整唱壁和支撑点之间的摩擦力的——我们根本做不到。

所以说这里提到的这个问题,我们永远都没办法去解决(除非使用激光拾讯)。

这里可能气浮臂的用家会问:为什么我眼睛看不见唱头在震呢?那这里felixcat问一下:LP播放的时候,您是否看见唱针在左右摇来摇去呢?——看不到吧。唱头是很灵敏的器件,肉眼看不见的振动也能被唱头拾去的。

反思一下:为什么会出现这个问题?它的根源在于:LP没有记录当初刻盘机的刻针的内移速度。不然的话,假如我们掌握了内移速度,我们就可以使用一个电动机去以记录下来的速度移动唱臂,这样的话因为唱臂是主动移动的,因此唱针不会受到上述摩擦力的影响;同时因为唱臂时被电动机控制带动的,唱针的振动传到唱头上,这种振动敌不过电动机的功率,因此唱头不会振动。

但奈何:LP上没有记录这个移动速度啊。

(未完待续)
最后编辑felixcat
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科研级旗舰 在 2005-11-22 12:48:20 发表的内容
拿个板凳过来学习。。。


科研兄客气了!这个帖子还得请你多多发言 :)
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2. 为什么LP要按照“L+R” "L-R"这种方式来刻制呢?为什么不用“横向振动代表左声道,纵向振动代表右声道”这种方式呢?这样做不就解决了声道分离度的问题吗?

事实其实是这样的:当初的确曾经考虑过一个振动方向只包含一个声道的方案,但是考虑到纵向振动的刻制和拾音会有比较大的失真,达不到“HiFi”的要求,所以假如一个振动方向只有一个声道的话,那么出来的结果是左声道HiFi,但右声道则音质不好。

为什么纵向振动的拾音会有比较大的误差呢?其中一个原因是所有唱头必须有一个循轨针压,也就是说所有唱针都有一个垂直向下的作用力。现在不妨想想看:一个调整适当的唱盘,对于横向振动,除了音沟之外,应当是没有任何额外的力来影响唱针的振动;但垂直振动就不同了,唱针还要额外负担一个产生针压的重力,因此拾取的信号失真就比较大了。

另外还有其他诸如信号刻制、材料等等的问题,导致LP的垂直振动的误差要比横向要大得多。

那么现在看回“L+R”“L-R”的方式,我们首先发现它的好处在于,它把垂直振动的比较大的误差分摊到两个声道上,所以两个声道听上去不会有不协调感。

另外的好处在于,因为音量越大的地方,失真也越大。因为纵向刻制的是“L-R”的信号,所以左声道和右声道相减的结果的振幅一般都会比较小,所以这也有利于控制纵向拾音的失真。

最后的一个好处便是,这也可能是为何最终这么多唱片厂商都使用这种规格的主要原因:使得立体声唱头可以兼容单声道LP。因为单声道LP的刻制方式是唯一的一个声道按照横向振动来刻制,而横向振动在立体声唱头里面意味的是“L+R”的信号,所以用立体声唱头来播放单声道LP,左右两个声道都会有声音,而不会出现一个声道有但另一个声道没有声音的现象。

(未完待续)
最后编辑felixcat
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dr kuang 在 2005-11-23 12:20:52 发表的内容
如果需要制作的是一条供CD使用的立体声工作母带,那么就要按90dB的分离度进行制版;如果需要制作的是一条供制作LP使用的立体声工作母带,那么录音师就要按LP唱头的分离度来制版。


另外,我不否认有的唱片公司和有的混音工程师,在混制磁带的时候,会着重考虑生产出来的唱片在播放的时候能出来什么样的音场。

比如说Decca,它的一个最大特点就是现场录完音之后立刻进行双声道混音,由录音的艺术家当场监听修改满意之后就进入生产阶段,比如说1967年Decca为Mehta在加州大学洛杉矶分校的礼堂里面录制Decca跟洛杉矶爱乐首次签约的录音时,录完之后四人的录音小组在赶回伦敦的飞机的路上就对刚录完的多声道母带进行双声道混音。所以会不会发生这种现象呢:

60年代某一天,Szell问Wilkinson:“Wilkinson同志,怎么我刚才的录音听起来声音有点怪怪的,和我刚才指挥乐团时听的不一样啊。” Wilkinson说:“Szell同志,没关系的,现在听起来怪,到时做成唱片听就会好了的。”

尽管我不肯定上述事情不会发生,但是我怀疑这种做法的可行性。

就我所知,一般来讲混音工程师在制作生产用的双声道母带时,不同的制式做不同的母带,主要的原因是考虑到不同制式有不同动态范围。并且我看到网上有个叫Serge Auckland的人,据他自己介绍他在模拟录音年代就在录音室里工作,他抱怨说LP总是改变录音室里混好音的双声道磁带的声道特性。虽然这个例子并不能反映所有情况,但我觉得在动态允许范围内,在磁带上营造最佳的音场效果是最好的混音理念。

或许我们可能要具体情况具体分析?真想去了解一下Decca、EMI、DG、Philips第一线的工程师们分别怎么做的。
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8#

6. 激光LP唱机能够解决传统唱盘的诸多缺点吗?

这是一个硬件上的问题。理论上来看,激光拾讯是可行的,并且也有厂商开发出了激光拾讯装置。但是,从目前的情况来看,激光拾讯仍没有解决一些问题,仍然要加大开发的力度才能使其完美。

没有解决的是什么问题呢?——拾讯的干扰。因为LP本来就不是为光学拾讯而设计的,因此它自身根本没有能力提供抗干扰(比如说像光盘那样有纠错码、有严格的可度量的品质控制)。因此,LP音纹里面的不规则磨损、音纹表面极微小的物质瑕疵、色泽的细小变化,都会对激光拾讯带来影响。这些不定的影响因素是很难预先估计的,所以这对激光拾讯的循迹提出了很高的要求。

从很多关于ELP激光唱机的使用评论来看,噪音仍然是此唱机的一个问题。很多写手试听的报告里都说他们把手中的LP用洗碟机洗了又洗,放在ELP上听还是有不可忽视的噪音。我自己也在别人家听过,也是觉得这个问题仍然需要解决。

我个人猜测,假如我们以像研究神州五号那样的力度投入去开发激光LP拾讯,完善的激光唱机肯定能研制成功,那时候我想我们可以放弃唱针拾讯的模式了。

(未完待续)
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关于声道分离度,这样看比较客观:

当混音工程师在制作工作母带的时候,人为地把中间那个声道混进左右两个声道,这是为了营造合适的声场的行为,这不是失真,只是把左右两组麦克风所覆盖不到的范围补充进去而已。

当混音工程师在磁带母带上混好音之后,这就意味着他认为这时候磁带母带上所营造的音场,已经完全符合他的最佳感受;因此这也就意味着,混好音之后,只要能够完好地、原汁原味地把此时左右两个声道100%按原样播放出来,就能够重新营造录音师觉得满意的那个音场。

所以,录音师的理念就是:“我混好音之后,希望用户自己使用的时候不要再有其它任何的混音行为,只需原样重复我刻写在唱片上的内容即可。”

否则的话,假如LP在播放的时候产生串音的现象,这才让人觉得声场好,这就等于说明录音师当初混的音混得不好,要在他混得基础上继续混才更好——明显这是不对的。

或者有的朋友说:那么是不是混音工程师考虑得比较周到,想到LP用户在播放的时候还会产生额外的串音,所以他在混制磁带的时候,故意不混得最好,留下余地来让用户的唱头播放的时候完成这个由串音所造成的“继续混音”?

这个说法初看来似乎挺好的,但问题是:这么多用户用这么多不同型号的唱头,每种唱头都有不同的声道分离度,每种唱头对于不同强度、不同频率的信号都有各自的声道分离度,混音工程师怎么可能都能照顾到呢?并且假如他这样干,更害苦了使用高级唱头的用户——是人都知道越高级越Hi-End的唱头,声道分离度也就越好,串音现象也就越小,那岂不在重现音场上高级唱头比不上那些有较严重串音现象的中低档的唱头?
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