Decca Tree 拾音制式的原理及其在音乐录音中的应用

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中国国家大剧院录音师 冯汉英
0.引言
Decca Tree拾音制式是立体声音乐录音，尤其是大型管弦乐队音乐录音经常采用的拾音方式，这种拾音方式在当今的多声道环绕声音乐录音中越发表现出其在声音定位方面的特点，本文讲究这种拾音制式的原理及其在音乐录音中的应用展开讨论，希望能对当前国内正在开展的多声道环绕声音乐录音有所帮助。
1. Decca Tree拾音制式的产生
早在1930年，立体声录音和制作就已经有了重大突破，在这过程中两位十分重要的人物的理论至今还在发挥重要的作用，一位就是专注于时间差拾音方式研究的英国人Alan Dower Blumlein先生，他发明了将两个"8"字形话筒膜片上下重叠组成的Blumlein拾音方式，并通过和EMI的紧密合作促成了一系列录音作品的面世。另外一位就是大洋彼岸美国贝尔实验室的Harvey C. Fletcher博士，他专注于强度差拾音方式。他的一个很有意思的实验是：在交响乐队前方将数十支话筒一字排开，每支话筒连接到隔壁房间相对应的扬声器，以便忠实的还原整个声场情况。虽然实验的结果很有意义，但是可复制性太差。于是Fletcher博士将下一步的研究重点转移到如何简化这种拾音方式，使其更具实际意义上来。1933年，简化的三声道拾音系统第一次公开亮相，同时进行了几次录音，这便是Decca Tree的雏形。
2. Decca Tree拾音方式的首次商业录音
1954年3月，Decca唱片公司的录音师Roy Wallace和Arthur Haddy在伦敦录制曼陀瓦尼(Mantovani)管弦乐团的时候第一次应用了Decca Tree拾音技术。当时Wallace搞了一个被Haddy
戏称为是"血色圣诞树"的T字形的铁架子，他在架子上面安装了三个Neumann M49在话筒（如图1所示），它放在指挥后上方。这就是Decca Tree的首次亮相。由于Haddy戏称的架子为"血色圣诞树"，于是"树"这个名字就由此诞生了。 目前Decca Tree拾音方式主要用于交响乐和歌剧等大乐队的录音。

图1 1954年首次使用Decca Tree话筒组合录音
之后，录音师Tony Faulkner又尝试了Neumann KM56（如图2），以及通过Blumlein Shuffler（一种EQ，用来提升不同制式立体声信号中的低频成分）来进行均衡处理。1955年，Ken Wilkinson和Stan Goodall两位录音师完成了Decca Tree最终话筒的选定，他们把话筒锁定为大膜片电子管话筒Neumann M50（如图4）。 同时，侧展话筒的选择也被最后定格在M50上，垂直指向乐队，增加主话筒的宽度和空间感。

图2 Neumann KM56话筒

图3 Neumann M49话筒

图4  Neumann M50话筒
M49话筒（如图3）和KM56话筒同为可变指向性话筒，其中M49为大膜片话筒，KM56为小膜片话筒。KM56的出现原本是因为它在电视节目的拾音时不会挡住演员的脸，但是由于膜片面积的减小带来了很大的优势，例如400Hz以下的近讲效应没有那么严重，同时距离声源较远的时候低频响应依然很好。

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但是通过观察KM56的指向性特性（如图5）我们可以发现，其高频呈现"8"字形指向性，这便会更多的拾取声源以外的高频成分，从而使话筒之间的隔离度降低，导致立体声听感降低，。作为一个不可改变指向性的全指向话筒，M50通过将膜片固定在塑料球上解决了这个问题，塑料球本身对于高频形成一个障板，阻止了来自后方的高频声波。这个改进使得M50相比KM56大大增强了高频的指向性，从而提升了立体声效果，见图6和图7。现在M50已经停产，其后继型号M150电子管话筒同M50采用相同的膜片设计，这才是Decca Tree的正宗话筒。第一批Decca Tree录制的唱片包括60张新唱片和4张再版唱片于1958年上市。

图5  Neumann KM56话筒设置为全指向时的频响曲线以及指向性特性

图6 Neumann M50话筒的频响曲线和指向性特性

图7 Neumann M49话筒膜片构造和M50话筒膜片构造
由图7可以看到M50话筒的膜片固定在一个塑料球上，这样可以阻碍后方高频的拾取，使高频更具有指向性。其中M50采用压力式单膜片设计，而M49为双膜片组合成的可变指向性话筒。
3. Decca Tree的话筒选择
Decca Tree是为三支全指向话筒而设计，但是在实际应用过程中，并不拘泥于全指向话筒。根据不同的录音厅堂，心形，宽心性，甚至超心型话筒都可以使用，甚至可以搭配混合使用，最终目的在于增加直达声和环境声的比例。但是随着话筒指向性不断增加，低频响应不断减少，同时话筒主轴之外的频率响应也就越差，音质会受到比较大的影响。使用强指向性话筒的时候，要适当减少左右话筒之间的距离。
原则上来说，Decca Tree应该使用Neumann M150电子管话筒,见图8，其膜片安装在一个直径为40mm的球面体上,见图9。 该球体对于高频起到一定的障板作用，阻碍话筒主轴反方向的高频成分的拾取，见图10。这也是为什么在使用M150作为Decca Tree话筒时，左右两只话筒分别指向一提和二提之间，以及大提和中提之间，以便具有更强的立体声听感。

图8 Neumann M150话筒

图9 Neumann M150话筒膜片安装在塑料球上

图10 M150指向性特性
同时Neumann也给KM130和KM183小膜片全指向话筒设计了声学附件SBK 130A，可以提升来自话筒前方的2kHz到10kHz之间的信号，同时衰减来自后方的高频信号，在5kHz以上可以达到2.5dB。
在此值得一提的是，DPA 4006TL是平时我们用的最多的全指向话筒之一，通过安装不同的膜片罩和声学附件可以为我们带来7种不同的频响曲线和指向性特性(如图11和图12所示)。通过近场拾音罩，扩散场拾音罩，和自由场拾音罩，以及鼻锥罩可以控制高频的平缓以及提升;同时通过三种大小不同的声学附件球可以控制对于高频的指向性特征。这些都给交响乐现场同期录音带来了更多的可控制的特性。

图11 DPA 4006-TL话筒配合UA0777鼻锥膜片罩使用时的指向性特性

图12 DPA 4006-TL话筒配合DD0297扩散声场膜片罩使用时的指向性特性
4.Decca Tree拾音方式中的话筒设置
一般来说，Decca Tree的通用形式是左右话筒间距2m，中置话筒到左右话筒的连线距离1.5m。三个主话筒成三角形排列（如图13所示），高度为距离舞台地面3.5m左右，放在指挥正后方。理论上三只话筒分别指向左右和中央，但是实际上通常指向声源，尤其是左右话筒，在位置偏后的情况下通常指向弦乐声部而非地板。因为全指话筒偏离轴向的时候频率响应有变化。

图13 常用的Decca Tree拾音方式中话筒的设置示意图
经常还会用到两个侧展话筒，大概在舞台三分之一处和三分之二处，距离Decca Tree话筒3m左右。对于话筒声像的设置，如果只有Decca Tree话筒的时候，可以将左右的声像设置到极左和极右，再将中置话筒的声像设置位中间位置，平均分配到两个扬声器。如果引入了左右侧展话筒，可以将左右侧展话筒设置位极左和a极右，Decca Tree的左右话筒设置为中左和中右，中置话筒仍然设置在中央位置。话筒的电平通常保持一致，也可以根据具体情况做出微调。
5.Decca Tree的特点和优势
在传统的立体声拾音方式中，有以XY为代表的强度差方式，也有以AB为代表的时间差拾音方式。两者各有利弊：时间差方式可以获得良好的空间感，但是声像定位的清晰度比较差，同时单声道兼容性不好；强度差方式的立体声定位精确，单声道兼容性好，但是空间感不足。有没有一种方式可以结合两个阵营的优势呢？Decca Tree就是一种解决方案。
因为三支话筒成三角形排列，使得声音到达中置话筒和左右话筒的时候形成了天然的时间差和强度差，加上左右两支话筒本身就能够拾取足够的空间信息，这种方式即能够提供稳定清晰的中央声相，又能够获得良好的空间感和声场纵深，在大型交响乐和歌剧录音中表现尤为突出。 Decca Tree的关键在于三支话筒并不在同一条直线上，根据第一波振面定律（Law of the First Wavefront），这种排列能够更加充分的拾取时间差信息以及不同的反射声信息，这些差信息也就是定位很好的原因。
Decca Tree拾音方式的声像稳定性很好，即使通过杜比编解码之后也能保持稳定的声像定位，因此受到古典音乐录音师和电影音乐录音师的高度赞扬。

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6.Decca Tree在音乐录音中的应用
(1) Decca Tree在大型交响乐和歌剧录音中的应用
在使用Decca Tree录音之前，最重要的是能够找到一个适合被录制音乐类型的厅堂，即混响特性与录制音乐相匹配的厅堂。因为采用三只全指向话筒组成的Decca Tree拾音方式中，会非常多的拾取到厅堂的声学信息，而这种信息是无法在后期处理中去掉的。如果因为客观原因无法选择满意的厅堂，可以在厅堂内放置一些布料或者木制材料来改变室内的混响以及早期反射的特性。
三支话筒的相对空间距离没有绝对意义上的界定，完全取决于声源和厅堂。三角形的大小决定了声场的宽度以及空间信息的多少。同时，大多数室内乐录音都不会使用侧展话筒。
我们可以先按照图13所示将Decca Tree设置好，将所有话筒的增益和声像电位器调整好，先推起左中右三只话筒，再慢慢推起左右侧展话筒，根据情况最终决定话筒的比例。如果没有侧展话筒，需要更加仔细调整中置话筒和左右话筒的比例，通常需要根据声场宽度，声像定位连续性，乐器组之间的比例三个方面来调整三支话筒的比例。相对于左右话筒，中置话筒越强，木管组乐器的声音越大，同时声场宽度越窄，声像定位连续性会因为正中央方向突起而产生畸变；中置话筒的电平越低，木管组的音量会越弱，声场变得更宽，甚至产生中空现象，同时声像定位连续性会变成非左即右的现象，即中央方向的信息过少。理想状态的三只话筒调整应该能够使声场宽度适中，同时声像定位从左到右连续变化，同时木管组和弦乐组的比例合适。
声场宽度和声像定位连续性不是一个概念，如果录音厅堂的侧向早期反射声很多，很活跃，那么左右两只话筒拾取到的非相关性信号会很多，声场变得很宽，此时如果一位增加中置话筒的信号来降低反相信号的成分，有可能会引起中央方向的突起；同时如果录音场地很干，在中置话筒没有完全推起的情况下都无法获得理想的声场宽度，但此时声像定位连续性已经出了问题，例如第一小提琴几乎完全定位在最左边，大提琴几乎完全定位在最右边。在这种情况下，应该先保证声像定位的连续性，通过人工混响来调整声场宽度。理想情况下应该感觉到首席在中央稍微偏左的未知上，同时整个第一小提琴组声部来自于中央到左侧扬声器连线的一个面，而非一个点。
Decca Tree的左右话筒分别指向第一提琴和大提琴的第二个谱台方向，中置话筒根据现场声学环境以及乐队自身平衡能力的不同可以指向第二小提琴和中提琴首席的位置，也可以指向木管组的位置，同时还可以根据需要适当调整中置话筒的高度。
由于左右话筒距离很远，声音到达左右话筒的相位差很大，再加上各种反射声和混响声，可能出现相位问题。具体表现就是混响或者反射声过多。这时需要进行单声道兼容性的检查。如果单声道情况下，低频的清晰度明显降低，音色改变较大，那么相位问题可能已经比较严重了。利用相位表来进行检查也是一种有效的方式。当这种情况发生时，首先尝试减小左右话筒的距离，降低Decca Tree高度，减小与声源距离，增加中置话筒电平，改变左右指向性。
如果有的时候主话筒失去的环境声不够多，可以通过架设另外的环境话筒来实现。经常我们会选择另外一对DPA 4006TL吊在混响半径以外。通常这样没有问题，但是当主话筒种拾取的环境声严重不够，或者声场不理想很难从主话筒种拾取到合适的环境声的时候，我们就需要把环境混响话筒推的很大，这就带来新的问题：环境话筒会破坏由Decca Tree话筒建立好的平衡。可能又会感觉到声音更多的从左右扬声器出来而非左右扬声器连线的一个平面。这个时候的解决方法其实也很简单，吊装3支而非2支混响话筒，让混响声场也组成一个很好的平面，叠加在原有声场中，这样就不会出问题了。这也就意味着，如果做环绕声录音的话，可能需要将5支环境话筒拾取的信号分别馈给5只音箱才可以。
(2) Decca Tree拾音制式在协奏曲录音中的应用
对于没有独奏乐器的交响乐，Decca Tree的表现十分不错。但是对于协奏曲来说，就会由问题。由于独奏家通常站在指挥的左边而非正中，所以独奏乐器的声像定位在Decca Tree中通常更偏向左边。有时候独奏就恰好站在左话筒的正下方，这样会导致独奏乐器的声像定位几乎在左边。
对于钢琴协奏曲来说，由于Decca Tree左右话筒恰好位于钢琴盖两侧，拾取的钢琴体积臃肿庞大，有时还会由于中置话筒在钢琴盖正上方导致声音模糊。在主话筒拾取的这种感觉是无法靠加入点话筒而改变的。
对于这种情况，可以采用加入侧展话筒的方法解决。在加入侧展话筒之后，Decca Tree左右话筒的声像定位设置在左中和右中，此时再通过点话筒的加强，可以让独奏乐器基本定位在中间。对于钢琴协奏曲，在加入侧展话筒的同时，可以适当调整Decca Tree距离钢琴的水平距离，避开钢琴盖的影响，使得主话筒可以拾取漂亮的钢琴声音。也可以进一步拉大左右话筒的距离，同时将中置话筒和左右话筒放在同一条支线上，这样可以使独奏乐器的声音更多的被中置话筒拾取，避免了定位的偏移。
(3) Decca Tree拾音制式在弦乐四重奏录音中的应用
Decca Tree话筒组合也可以用于录制弦乐四重奏等室内乐作品，此时树的尺寸可以适当减小，左右话筒之间距离在1.5m左右，中置话筒到左右话筒的连线之间的距离位0.8m左右。 大多数室内乐录音都不会使用侧展话筒。 如图14所示。

图14 小尺寸规格的Decca Tree在录制弦乐四重奏时的摆位
（4）Decca Tree拾音制式在爵士鼓拾音中的应用
对于流行音乐的录音，也可以考虑使用Decca Tree的变种形式。例如，在爵士鼓底鼓上方6英尺一个架设一个DPA3541全指向话筒，同时在踩镲和底通上各架设一个DPA 4003全指向话筒。可以获得很漂亮的爵士鼓的声音。

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7. Decca Tree拾音制式在多声道环绕声音乐录音中的应用
Decca Tree对于环绕声最大的支持来自于中置话筒的引入。通过将中置话筒直接送给中置扬声器，Decca Tree成功的解决了中置声道的信号问题。同时，通过将左右侧展话筒定位在前方扬声器和后方扬声器之间前三分之一处， 可以非常显著的增加声场宽度，同时非常显著的增加现场感。同时可以显著改善声场的连续性，完整的赋予乐队"面"的感觉。
在进行声像设置的时候，将中置话筒送给中置扬声器，左右话筒送给左右扬声器，左右侧展话筒定位在前方扬声器和后方扬声器之间前三分之一处，再加入一对环绕声话筒定位在后环绕扬声器（如图15所示），这样就可以营造非常现场的听觉感受。

图15 Decca Tree话筒和侧展话筒在多声道环绕声录音中的声像定位
8.Decca Tree拾音制式的几种变形
Decca Tree在实际应用过程中，出现了若干变化形式：
（1） 使用MS话筒取代中置话筒（如图16）
著名录音师Ron Streicher先生在1980年代提出了由MS立体声话筒作为中置话筒的Decca Tree改良方案。该方案最显著的作用就是巧妙的将时间差拾音技术和强度差拾音技术结合起来，使两者实现优势互补，即由完美的空间感，又有清晰的声像定位。

图16 使用MS作为中置话筒的Decca Tree组合
由Ron Streicher先生提出的该方式使用了AKG C426立体声话筒作为MS话筒，并作为新的中置话筒；同时使用AKG C414话筒作为左右话筒。这两种话筒使用了同样的膜片设计，所以匹配度很好。
（2） 使用SoundField话筒取代中置话筒，同时进行环绕声改造（如图17）
在此组合中，Ron Streicher先生将SoundField话筒用作MS立体声话筒，也是整个组合的中置话筒。        SoundField话筒同Schoeps MK21宽心性话筒，组成了Decca Tree拾音方式。SoundField话筒同两只Schoeps MK41超心形话筒一起组成了拾取环绕声的话筒组合。这种方式通过干练的合并，将两组话筒组巧妙的整合，既保证了声音的质量，又最大程度的降低了多个时间差话筒协同工作带来的梳状滤波效应。

图17 采用SoundField话筒作为中置话筒的环绕声Decca Tree拾音组合
（3） Stereo＋C（中置话筒）
Stereo+C，是为弥补传统环绕声拾音技术在家庭环境中重放兼容性问题而提出的解决方案。传统立体声拾音方式上方加上中置话筒，其电平可以从刚刚能够听到（此时不影响LR话筒的定位），一直到和左右相同，出现明显的中间声像。中置信号的引入能够使听音区域扩大化稳定化，定位更准确。相应的，立体声话筒距离声源可以适当远一点。
中置话筒在重放的过程中可以根据具体情况选择加入还是取消。其目的是为了改良家庭听音环境下的效果。如图18，话筒可以是任意的，一般跟主话筒在同一平面上，高于主话筒至少2m，可以加100Hz的高通滤波。
中置声道也可以通过把LR衰减相加获得，但此时要适当加入延时，在不出现回声的前提下一般是20ms左右。

图18  Stereo＋C，三支话筒在一个垂直平面上，C话筒在立体声主话筒正上方

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9. Decca Tree拾音制式和AB拾音制式的比较
使用AB制式的时候，最让人舒服的地方就是声场的松弛和宽度。对于空间和声场特性的拾取是这种方式最明显的特征。
AB制式的位置和指向比较重要。通常来说，水平方向远离乐队会引入更多的环境声，靠近乐队会带来更多的直达声。竖直方向接近乐队会让弦乐相对于管乐更强，而远离乐队会让弦乐相对于管乐更弱。究竟什么是合适的位置还要取决于演奏乐团的特点，作品的要求等等。纽约爱乐等美国的乐团其木管的声音更加明亮奔放，音量相对更大;而北德广播交响乐团等欧洲的乐团管乐的声音相对比较含蓄温暖。此时就需要让话筒更多的指向木管，以此带来更多的质感。
但是，AB制式也有其短板之处:
对于环绕声缺乏足够的兼容性;
声场的宽度只能通过两只传声器的距离来控制，无法在后期做出相应的调整。
AB制式的声像定位模糊，这也是时间差拾音方式无法弥补的问题。很多时候我们只能听到声音来自于某一个方向而已，并不能确定其具体位置。
Decca Tree制式在一定程度上可以弥补AB带来的不足：
中置话筒可以直接送给中置扬声器，增加了环绕声兼容性；
中置话筒的引入给声像定位和声场宽度都带来了一些后期可调整的空间；
中置话筒的引入增加了声像定位的稳定性。
在设置好左右话筒推子之后，慢慢推起中置话筒推子，直到感觉声音由来自两边，过渡到来自于整个平面，所有乐器的定位也都是均匀准确为止。中置话筒音量过大会让人感觉声音是来自三个点，而非一个平面。通常，中置话筒和左右话筒的电平基本相等，设置可以高出1~2dB。
10. 采用Decca Tree拾音时应注意的几个问题
（1）点话筒的使用
在古典音乐录音领域中，我们通常依靠主话筒拾取整体声音。但有时为了加强某个声部，或者弥补乐队本身的不平衡，我们也需要加入点话筒。有时，人们听惯了Decca Tree录制的声音的感觉，需要更多的听觉挑战，即新鲜感和清晰度。同时，点话筒也能提供很好的中频清晰度，而这种清晰度是拾取过多厅堂信息的主话筒无法提供的，也是电影中经常被大量的音效所掩蔽的。
通常，我们会为木管乐器组，竖琴，定音鼓，独奏乐器等加入点话筒。木管乐器的点话筒可以加强其清晰度和质感，同时平衡和弦乐组的音量关系。可以在第一长笛和第二长笛之间加入一支心形话筒，同时在第一双簧管和第二双簧管之间加入一支心形话筒，借此拾取整个木管组的声音。但是木管的点话筒通常也会拾取很多坐在后方的铜管乐器和打击乐的声音。
竖琴作为小音量乐器，在主话筒中拾取的平衡和质感都欠佳，通常需要通过点话筒来加强。定音鼓的颗粒感往往很难通过主话筒拾取，需要加入点话筒强调。独奏乐器的质感和音量平衡也需要点话筒的加入进一步控制。
点话筒的电平不能过高，慢慢推起推子，在刚好能够听到来自点话筒的声音的时候已经足够了。同时可以为点话筒加入延时来使其和主话筒同时发声，增强空间感同时减少梳状滤波效应。
著名录音室Kenneth Wilkinson回忆：在使用Decca Tree录音的时候，先设置好三个主话筒，然后是两个侧展，一个在第一小提琴前，面向整个乐团，另一个在大提琴上方。为木管加入两个点话筒，经常会用到Nuemann KM56s，定音鼓加一个点话筒，增加一点清晰度，有时在圆号后面也加入一个，竖琴加上一个点话筒。仅此而已，决不像现在那么多……
（2）是否加入侧展话筒
侧展话筒的加入对于环绕声录制来说十分有益，通过将其声像设定在前方扬声器和后方扬声器之间前三分之一处，可以非常显著的增加声场宽度，同时非常显著的增加现场感。同时可以显著改善声场的连续性，完整的赋予乐队"面"的感觉。 对于环绕声录音，侧展话筒是必不可少的。同时大多数室内乐录音都不会使用侧展话筒。
但是对于立体声录音，侧展话筒带来的不全是好处。虽然能够完整的拾取乐队的声音，尤其是饱满的弦乐，但是五支全指向话筒拥挤在两个喇叭之间，产生的梳状滤波效应会让效果大打折扣。
（3）Decca Tree拾音中的梳状滤波问题以及解决方法
Decca Tree加侧展话筒录音产生严重梳状滤波效果多发生于下面两种情况下：
使用Decca Tree和侧展话筒录制立体声。
使用Decca Tree和侧展话筒录制环绕声，但同时下转为立体声。
此时可以通过降低Decca Tree左右话筒的电平，或者微调其声像获得改善，虽然这种改善十分有限，同时也需要牺牲一些平衡。
（4）常用的Decca Tree支架
常用的Decca Tree支架主要有美国AEA和丹麦DPA公司生产的两种（如图19和图20），其中DPA生产的支架可以大范围的调整三支话筒之间的距离，同时除了可以固定Decca Tree话筒，还可以固定环绕声话筒。

图19 AEA生产的Decca Tree支架，左右距离2m， 中置话筒距离左右的连线1.5m。通过话筒卡子可以灵活调整话筒的距离和角度

图20 DPA S5C Decca Tree环绕声拾音支架