密紋唱片數字化有關技術問題的探討

收稿日期：2011－05－25

〔摘要〕音頻數字化是音像資料數字化領域里的重要組成部分，音頻中的唱片歷史悠久發行量大，保留著很多珍貴的時代錄音，越來越受到后人的關注，其數字化方式方法也很特殊，本文簡要地回顧了唱片的歷史，介紹其錄音特性，給出密紋唱片錄音參數的國際標準，重點研究密紋唱片數字化采集過程中的頻率響應均衡問題和音頻采集卡參數測試概況。

〔關鍵詞〕音頻；密紋唱片；數字化；頻率響應

DOI：10．3969／j．issn．1008－0821．2011．08．036

〔中圖分類號〕G255.73 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008－0821（2011）08－0145－03

Discussion of the Digitation of Dense-line Gramophone Readers

Li Ruobin Xiao Hong

（The National Library，Beijing 100081，China）

〔Abstract〕Frequency digitization composes an important part in the field of digitization of the audio-visual data.Gramophone records have a long-standing history and their distribution numbers have been big. Therefore， gramophone records have kept a lot of valuable record of the time and attracted more and more concern from the latter generations.The method of digitizing the records is also very special.We have briefly reviewed in this article the history of gramophone records，introduced their characteristics with reference to the international standards for the recording of dense-line records. We have specially studied the balance problem of frequency corresponding in the process of collecting the digitized dense-line gramophone records and studied the general situation of the test of frequency collective card.

〔Key words〕audible frequency;dense-line gramophone records;digitization;frequency correspondence

1 唱片的歷史

唱片是歷史上最早用來存儲音頻信號的載體，也是能夠大批量生產的產品，唱片的歷史可以追溯到100多年前。留聲機是由美國的T.A.愛迪生于1877年發明，用機械刻錄的方法，將聲音信號記錄在載音體上，當時使用載音體為圓筒形錫箔，后發展為蠟筒，直到1900年才出現圓盤形唱片。1925年3月CBS在紐約大都會歌劇院錄制的千人合唱“救世主今夜降生”是世界第一張大規模商業錄音，我們常見形式的留聲機則是由德國人柏林納發明，其后大規模的唱片錄音和生產才正式開始。

20世紀50年代之前，主流是每分鐘78轉的唱片，這種唱片紋理較粗，轉速快，一面唱片只能錄很少的內容，一部2個小時的歌劇要用十幾張唱片才能錄下來，而且全部都是單聲道。盡管如此78轉唱片也給我們留下了時代的珍貴錄音，如托斯卡尼尼1937年指揮紐約愛樂樂團演奏的被認為一直無人超越的貝多芬第七交響曲音樂會錄音；1938年瓦爾特指揮維也納愛樂演奏馬勒第九交響曲的音樂會錄音；1944年富爾特溫格勒指揮維也納愛樂演奏貝多芬英雄交響曲的傳奇錄音等等。

密紋唱片是1949年出現的，每分鐘331/3轉，英文名字是Long Playing Record，所以人們經常稱密紋唱片為LP，這種唱片紋理很細，單面可以錄制超過30分鐘以上的音樂，雖然立體聲錄音和播放技術在20世紀40年代末已經出現，但直到1958年，立體聲密紋唱片才商業化。還有一種是每分鐘45轉的密紋唱片，因為擁有量小沒有普及，主流的還是331/3轉的密紋唱片。

歷史回顧：1931年美國無線電公司（RCA）實驗成功每分鐘331/3轉的密紋唱片(LongPlay，簡稱LP)。最早唱片轉速為每分鐘78轉，密紋唱片試制成功后，每分鐘331/3轉，大大延長了播放時間，在材料上由于氯醋共聚樹脂代替了紫膠樹脂，唱片的顆粒變細，微小的振動也能錄制下來，這樣高保真的效果得到進一步體現。

1945年英國臺卡公司用預加重的方法擴展高頻錄音范圍，錄制了78轉／分的粗紋唱片 (StandardPlay，簡稱SP)。

1948年美國哥倫比亞公司開始大批量生產331/3轉的新一代密紋唱片(Microgroove)，成為唱片發展史上具有劃時代意義的大事。而RCA也推出自己的另一套系統——45轉的EP(ExtendedPlay)與之抗衡。

2 密紋唱片的錄音特性

現在密紋唱片的材料是由氯乙烯－醋酸乙烯共聚樹脂為原料制成，具有優異的電聲性能，頻率響應優于30～12 000赫茲，總諧波失真小于2%（錄音頻率1 000赫茲、錄音速度7厘米／秒），動態范圍在40～50分貝以上，可見，密紋唱片能高保真地重現語聲和樂聲的全部頻帶，其放音效果可以和調頻廣播相媲美。

唱片制作先在唱片原版膠片刻紋，刻紋后制成鎳版，然后再用鎳版壓制唱片。刻紋頭是電磁型的，把要記錄的音頻信號加載到刻紋頭上，刻紋頭通過寶石或青玉刻針，在旋轉著的唱片原版上作橫向切割，電磁型刻紋頭振蕩函數與記錄的音頻頻率和振幅成正比，用公式表示：

式中：v為刻紋頭振蕩函數，f為振蕩頻率，A為振蕩幅度。可見v隨著f和A變化而變化，f變化的快慢，刻紋頭做相應的快慢變化。A振幅大小變化，刻紋頭振蕩幅度變化也是相應的。

實際上是一種調制，把要記錄的音頻刻錄到唱片上，根據音頻特性在其低頻段振幅會很大，唱針振幅太大會產生跳槽、串音現象，再加上唱片自身表面噪聲在5 000～7 000赫茲段。為了改善唱片放音時的信噪比、跳槽和串音現象，唱片錄音特性采取了一種類似調頻廣播的“預加重”方法，按照國際電工委員會（IEC）所推薦的密紋唱片錄音標準來刻錄唱片，使唱片刻錄的高頻段頻響曲線得到提升，低頻段的頻響曲線得到了降低。

3 密紋唱片數字化采集及要求

根據國際標準，我們在對密紋唱片的音頻進行采集時，要有一個相應的頻響均衡來匹配，即按照國際標準相應的來提升低頻段電平和降低高頻段的電平，這樣才能體現原聲的面貌。

頻響均衡的方法有兩種：一種是采用硬件的方法，由硬件來組合相應的頻響均衡電路；另一種是采用軟件的方法，由軟件來達到頻響均衡的目的。數字化是計算機后的產物，用軟件解決密紋唱片錄音頻響均衡的方法是現代常用的手段。對于密紋唱片數字化采集，首先需要一臺密紋唱片播放機，密紋唱片播放機和電腦里的音頻采集卡相接，然后通過軟件把所需要的音頻格式文件采集到電腦里。

對于音頻采集卡也有要求（以MAYA ESI Juli@卡舉例），也就是要求音頻采集卡在音頻范圍內的頻響曲線平穩，即要忠實地表現原作，而不去夸張它。

除此之外采集卡還要求有良好的信噪比。

從測試圖片看出，Juli@作為一款專業采集卡，擁有非常好的頻響曲線，這點無論在專業錄音應用還是平時的音樂播放上都是很重要的。以上2個截圖都在16bit/44.1KHz下完成，其性能相當出色。

不僅如此還要有較小的諧波失真和較小的互調失真，MAYA ESI Juli@卡專業音頻采集卡總諧波失真和互調失真曲線：

以上是MAYA ESI Juli@卡的性能曲線圖。然而對于專業音頻采集卡來說還需要采用平衡式的輸入輸出接口，MAYA ESI Juli@卡采用的是TRS平衡式輸入輸出接口。

平衡式的輸入和輸出接口可以有效地降低交互失真。軟件采集包含有對密紋唱片錄音時的頻響進行均衡，我們采用的是國外軟件公司的音頻采集軟件：Roxio Easy CD Creator。通過實際采集館藏密紋唱片里的音樂，還原正確，高低音清晰可辨，忠實地表現了原聲。對于密紋唱片上的灰塵，用專用的防靜電毛刷來清除，特別注意的一點是，設備要良好地接地。

4 結束語

密紋唱片數字化是音視頻數字化的重要組成部分，由于密紋唱片錄音時頻響的特殊性，在數字化采集的過程中，必須對其密紋唱片錄音時的頻響進行均衡。有些單位或公司使用軟件管理系統，然而對于這些管理系統平臺，我們必須考察它，是否在輸入端考慮密紋唱片錄音時頻響的特殊性，是否對密紋唱片錄音時的頻響進行均衡，如果沒有勢必會造成與原聲的頻率響應不同，這是我們必須要注意的一點。

參考文獻

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