探究“模拟”在音乐录音领域的作用

张冬梅

（朝阳广播电视台录制部 辽宁 122099）

随着电子信息技术的不断发展，音乐录音方式也越来越多样，数字技术被全面应用于音乐制作的每个环节。受限于材料的物理和化学性能，半导体芯片制造工艺可能耗尽潜力，摩尔定律也将走到极限，音乐录音领域对新技术的需求更加迫切。与此同时，数模转换与模数转换的技术已经有所发展，运用到音乐录音上，声音经过话筒膜片放大器发生模数转换之后，就可以在数字环境下运用软件处理器对声音进行处理，处理完成的声音在重放端可以发生数模转化，处理后的声音可以直接在扬声器端发出。因此，若能保证时间的精确度与转换的技术质量，就可以得到完全无损的音质。

一、“模拟”技术在音乐录音领域的发展历程

从1904年第一支电子二极管诞生开始，之后的四十年间，电子三极管、晶体管陆续问世，在第二次技术革命到来之前的二十年之前，音乐录音领域也发生了许多具有重要意义的事件。Fairchild 公司在当时名声大噪，其旗下的录音设备公司的核心技术工程师Rein Narma在吉他大师Les Paul 的建议下，研发出Variable Mu 类型的经典电子管模拟压缩器660 和670，启发了之后的多轨录音技术。Fairchild 公司旗下的半导体公司科学家Robert Noyceyou 也在同时代研发出可用于商业化的集成电路。Fairchild 公司还培养了很多行业精英，包括日后依靠半导体芯片为材料的世界知名企业Intel 和AMD 的创始人，如戈登·摩尔——摩尔定律的提出者。

二、失真现象

（一）“失真”的定义

失真，即信号在传输过程中发生变化的畸变现象，例如，放大器可以仅放大输入的原有信号而不使原有信号的波形产生变化，失真现象下，输入的原有信号经过放大器之后，信号被放大且原有的波形也会发生改变。

（二）“失真”的分类

依据产生原因分类，失真现象有线性失真和非线性失真两种。线性失真即频率失真，又分为幅度失真和相位失真两种状况。幅度失真多发生在传输多频信号过程中，若电路放大器对不同频率的输入信号的放大不成固定比例，则输出的信号波形就会产生畸变。相位失真指的是，经过电路放大器时，输入信号中的相对位置发生了位移，导致一部分信号的输出时发生时间的延迟现象。非线性失真即波形失真，是指输出的信号中产生了输入时原有信号中没有的频率成分，主要是因为放大原有信号的工作区域进入了特性曲线的非线性区域而导致的。

（三）“失真”的频谱图表现

从频谱图来看，选取正弦波、锯齿波、方波和三角波四种基础波形，以同等峰值强度1kHz 为标准，加强各波形的各次分量，将得到的谐波状况整理分类，可以发现：第一，正弦波只有基频信息没有谐波信息，锯齿波奇偶次谐波均有，方波和三角波都只有奇次谐波，但两者的奇次谐波配比不同；第二，从整体来看，各波形的谐波强度随着频率的增加而减弱。因为正弦波只有基频信息，而其他三类波形都有谐波，即基频信息之外的频率成分，从某种程度来说，它们都可以被视为非线性失真的正弦波，因此它们发出的音色都是不同的。

（四）谐波对于音乐录音的价值

从声乐学上看，加强单频信号的各次分量得到的谐波几乎都能够产生完全和谐的泛音。从听觉艺术的角度，把这种丰富且和谐的谐波加入原本的音乐声部，整体的听感是十分舒适微妙的，这种方式也提升了整个音乐作品的音乐性和学术性。此外，波形失真现象带来的谐波失真会损害声音质量，我们通常希望总谐波失真保持在一个小数值范围内，但如果带来的总谐波失真数值刚好在合适的程度，那这种非线性失真反而给模拟设备带来了特殊的音色风格，这种情况常常在音色风格出众的经典款模拟设备上出现。不同的谐波频率通过不同的配比组合，能够产生很多对总体音色有益处的可能，所以，我们无法给出一个固定的总谐波失真的标准数值或标准区间，去界定模拟设备的质量层级和风格特色，“模拟”的不确定性成就了其独特的魅力。

（五）不同介质的电子线路及元器件所带来的“失真”现象

把基频信息输入电子管后，信号得以放大，同时产生较多的偶次谐波频率成分，让输出的声音拥有了听感上的暖意。1950年代开始，作为专业音频音响器材的核心元器件，电子管与电吉他音响相遇，电子管的非线性失真现象在电吉他音色变化的时代潮流中持续不断地发生，可以说电子管亲历了摇滚乐的编年史，许多唱片公司和电子公司为此也作出了贡献，如美国RCA 唱片公司、德国的Telefunken电子公司等[1]。

把基频信息输入晶体管后，会产生更多的奇次谐波频率成分，这种电路非线性失真现象较之电子管来说，听感上会偏硬，但是这并不全是奇次谐波频率的负面影响，需要再考虑到谐波的配比比例和方式这个变量，尤其是其中的二次谐波和三次谐波。

磁带的音色是最具自我风格的一种模拟设备，磁带的转速、磁头、磁粉、磁性强弱、磁通量等等各种因素都是影响磁带录入的声音的变量，磁带中所产生的非线性失真给模拟时代带来了时代特有的温暖的音乐记忆。

如果把谐波看作是一类物质的话，那么不同谐波的频率成分和配比组合则有千千万万种可能，不同的模拟设备因此产生设备自身所有的特殊音色，使得输入信号后，输出的声音带有各自设备的音色风格[2]。

三、“模拟”类的声音处理设备

为了达到想要的音乐风格和氛围，针对不同的声音素材，我们会使用不同的声音处理设备，其中的电路设计、元器件组合以及各自不确定的非线性失真将会给声音素材带来不同的变化，从而使得各个声音素材可以满足不同的音乐风格和声部需求。

（一）声音放大电路

Class A 电路是最理想的声音放大电路，声音通过它就像通过了一个透明的管子，可以保持最佳的线性表现，几乎不产生谐波频率成分，交越失真现象和开环失真现象出现的概率都极低，无需使用负反馈设计，在绝对优越的声音放大性能光环先，Class A 电路的效率低、发热量大的缺点瑕不掩瑜，在音乐录音领域有着巨大的市场占有率。另外，Discrete 电路设计消除了Integrated 电路设计的深度负反馈的负面影响，制作出的声音更为自然。因此，Class A Discrete 是最佳最合的声音处理设备，许多厂家都有相应的产品。

（二）模拟压缩器

依据电路设计原理的不同，市场上的模拟压缩器大致可以分为VCA、FET、Opto 和Variable Mu 四种。第一，VCA是应用最为广泛的一种模拟压缩器，常见在调音台的通道压缩，主要发挥效用的是电阻元件，可以在短时间内改变声音信息的强度，对音频进行快速处理，冲击力大，同时也可以控制声音的峰值，但它不适合整体混音处理。第二，FET 类型的模拟压缩器启动迅速，并能够同时保证声音的力度和温度，经典款有UA 的1176。第三，Opto 类型的模拟压缩器主要考虑声音信息的平均值而不是峰值，所以对瞬态的声音不敏感，经典产品有Teletronix 的LA-2A。第四，Variable Mu 类型的模拟压缩器是压缩器类产品的最初形态，它是通过Tube 电子管本身来完成压缩任务，最大的特点在于它的非线性压缩曲线，增益减少则压缩加大，启动时间慢，所以制作的声音效果是平滑温暖的，各声部之间咬合流畅，因此，常常用于制作声音母带，经典款有FairChild 660和670等[3]。

（三）模拟均衡器

音乐录音领域常见的声音处理设备还有模拟均衡器，Passive EQ 就是应用最为广泛的模拟均衡器之一，其中发挥均衡处理效果的主要是电阻、电感和电容类无源元件，而不是放大元器件，因此，经模拟均衡器处理过的声音非常舒适自然，可增益的范围区间也较广，且极少出现尖锐、毛刺等不合格的声音。Pultec EQ 作为Passive EQ 的一种，可以为同一个声音频段同时进行增益和衰减的均衡，由于增益和衰减频点和曲线还有技术上的差别，整体均衡完成后，可以获得非常独特的声音表现。因此，Pultec EQ也是众多厂商的常规经典产品之一。

结语

“模拟”和“数字”是两种差别迥异且风格鲜明的技术，“模拟”的线性基因里，经过发达电路时容易有非线性的状态发生，使线性的声音产生各种变化，一些失真现象给我们带来怀旧温暖的听感体验，“数字”的线性因子容易过于强势，从而使得声音出现机械乏味感。随着模数转换和数模转换技术的发展，如果在音乐录音领域一味地追求创新，高效便捷的“数字”技术可能会慢慢替代“模拟”技术，但是为了音乐作品更好的整体效果和要表达的情感，“模拟”一定还是有其存在的必要性和重要性。■