电影声音录制的发展及原理

电影声音录制的发展及原理
有声电影始于1927年ALJolson的“爵士乐歌手” 。1977年，电影工业庆祝了有声电影50周年。
1920年代
最早的声音产生于二十世纪初，从每分钟331/3转的与影片同步的留声机唱片中得到。很显然的放映师需要不断的留意同步问题，导致了能使影像和声轨一起印在同一胶片上的系统产生。
1930年代
有两种光学声记录系统得到发展――可变密度和可变面积，可变密度的意思是声轨的密度随音频信号改变，可变面积是指声轨清晰区的宽度随信号而改变。
同样，也有一些不同类型的可变面积声道――最早的单边，改进的对称和双对称及特殊的推拉声道，因为推拉声道的复杂性，它们被用于室内操作，没有发行。只有1941年版的WaltDisney的“梦幻曲” 是用推拉声道发行的，当时只作为由迪士尼技师可以完全掌控的特别巡回表演。
1940年代
基本的光学声轨缺陷过去是（现在仍然是）噪音。在早期使用中，为降低噪音而修改计划。经过这么多年，可变密度声轨和可变面积声轨改变了许多以提高它们的动态范围。对更大声音等级的需求使得可变密度声轨被淘汰，为的是能得到更大的可变面积记录的输出。
立体声的想法激励着工程师们，三十年代来，贝尔实验室开发了35ｍｍ胶片上的有四个可变面积声轨的立体声系统，1941年，“梦幻曲” 作为第一部商业发行的立体声拷贝片。
1950年代
五十年代带来了宽银幕电影――大多使用多轨磁轨来实现立体声，驱动力更理想，兴奋的戏院娱乐业遇到了家庭中电视的威协。1952年后半年，出现了三个摄影机三个放映机的超宽银幕的形式。它的7个声轨在另一个单独的胶片上，与影像同时播放。1953年，Fox发行的Robe――一部2.35：1的宽银幕影片，标准的35mm与四个磁轨的拷贝片。三个用于宽带音频，一个窄磁轨用作环绕立体声。Todd-AO，发明了70mm6－磁轨的公司，在1955年发行的70mm的Oklahoma带来了一次电影工业革命。这种倍宽胶片不仅提供最好的宽银幕影片，而且其六个磁性声轨提供了极好的立体声效果。许多其他宽银幕竞争者改进性能或降低价格，层不出穷的推出－CinemaScope55,MGMCamera65,Cinemiracle,Technirama和VistaVision。
1960年代和1970年代
在二十世纪六十年代和七十年代初。70mm6磁性声道和35mm宽银幕系统进展状况最好。然而，经济法则不适用于宽银幕系统，90%这类拷贝是无磁性声轨的，仅一个单声道光学声轨。在剩下的有用于立体声的磁性声道10%比例中，几乎都还有一个1/2宽度的光学声轨，加磁性声轨及在每个拷贝上记录四声道增加了50～75%的成本。同样，高级的磁性声音重现需要对扬声器仔细的和

昂贵的维护。
这些成本的压力使得工和师们集中注意力在光学声上。如果他们能提高光学声轨的频率响应和噪讯比，那么三条声轨就可以只占用一条声轨的空间。他们可以不用提高磁性声轨的洗印成本而产生立体声。
1965年中，Oregon的ReyDolby，后来居住和工作在英格兰，发明了一种用于磁轨录音的电磁衰减的降噪系统，这项发明被立即用于音乐行业。1972年，Dolby降噪被用于影片的录音，但只是单声道，而非立体声。
受Kodak员工RonUhlig将立体声的二声轨、二频道成功的用于16mm胶片的鼓励，Kolby实验室发明了有完全兼容性的磁轨立体声可变面积系统。戏院将Dolby声轨解码可以欣赏到低噪音，相当宽的频率范围的立体声重现，当播放标准学会单声道拷贝时也可听到满意的单声道声音。同样，Dolby编码的立体声拷贝也可以在未安装立体声的戏院的无解码的放映机上产生可以接受的单声道效果。1974年，两部影片用了Dolby立体声可变面积(SVA)声轨发行；1976年，四部影片被发行；到了1978年，就是25部了。截止1979年，世界各地超过900家戏院改装设备以重现Dolby编码的SVA声轨。
那时，安装DolbySVA的4声轨CinemaScope（宽银幕电影）或6声轨70mm拷贝播放立体声设备的戏院要花费US$10,000到$15,000，对只能放单声道的戏院来说，这笔花费增加到US$15,000到25，000。所有的戏院都被Dolby立体声系统所吸引，但对已投资Dolby的许多戏院来说，证明这是有值得的。
其他的竞争对手有Colortek,Todd-AO/Nuoptix,Universal和它的Sensurround，二十世纪福斯公司和它的Foxsound360及太平洋影院用他们的双语汽车戏院演出星际（球）大战。
1980年代
经过所有的发展，有三种方式经历了时间的考验：
35mm单音的光学声轨或Academy声轨――自1927年以来的标准模式。这些是对称的或双对称可变面积声轨，AcademyofMotionPictureArtsandSciences)的一个小组对标准化所作的努力。
35mm立体声光学声轨，带有Dolby噪讯衰减――现在最普通的35mm规格式，Dolby叫它们SVA或立体声可变面积声轨。
70mm磁性声轨――用于提供宽银幕影像和高品质声音的特殊戏院的规格。影片以65mm或35mm底片拍摄，最终以70mm拷贝片发行。65mm和70胶片唯一的不同就是在70mm胶片每边齿孔外加的2.5mm宽度磁性声轨。
到80年代中期，人们对电影胶片上的数位（码）声音产生了相当大的兴趣。而且是受到压缩音频磁盘（CD）的消费者不小的程度刺激。这种数位（码）记录介质由于其完美的音质而迅速代替了磁带和电唱机成为家庭用音响系统。
1990年代之后
1990年，戏院数位（码）声系统（CDS）已经实现。戏院数位（码）声响系统由OpticalRadiation公司和Kodak公司的

电影部合作开发。CDS的特点是有六个光学编码的分离的纯数位（码）音响声轨在拷贝片上。CDS1990年在纽约和洛杉矶的几家戏院中以70mm规格初次露面。
CDS提供制作人对声音的方向和移动更精确的控制来创造更引人注意的真实感。五个分离声道重现人耳所能听到的全部音调和频率范围。一个单独的超低音扬声器重现最低的低音调。
CDS设计为拷贝片的寿命期间提供稳定的音质。磨损会降低传统35mm光学和70mm磁性声轨的单质。为提供数位（码）声轨的持久性，CDS有一个复杂的错误更正系统来保证每一个听众都听到首映那晚的音质，即使是几个月之后。
　将声音分离成六个独立的声道可以保证听众不仅能听到所有对话，音响效果、音乐等的细微微处，而且能听到音源的独特安排。
将数位（码）声编码成胶片上的光学影像的能力需要重大技术突破来以提供CDS的生产力和可靠性。
装备了声道环绕音场扬声器的剧院可以很容易地改成CDS的双声道环绕音响。全部所需的只是在放映机上安装一个数位（码）解码器，在放映室设备架上安装一个数位类比转换器，有些戏院会考虑换扬声器系统来实现CDS提供的全部功能。
CDS用于70mm和35mm发行拷贝实际是一样的。决定在70mm规格独立声道即可实现CDS方式发行。
最终，录音和混音技术会发展到能充分发挥CDS特点。更多的原始声音会被记录下来，且进行数位（码）化混合。现在已实现以数位（码）声规格发行影片了。磁性和光学声音
影片中声音可用两种方式中的一种记录，用电磁的方式记录在胶片上的涂覆的金属氧化物声带上或采用通过光学的调节系统摄影方法。
磁性声轨(MagneticSoundtrack)由沿胶片边缘上涂金属氧化物的磁轨组成。声音利用记录磁头来记录在磁轨上面。这个磁头能选择性地磁化涂层上的金属颗粒。由于涂覆技术的发展使得涂层可以不受冲洗药品的影响，它们可在冲洗之前或之后用于胶片上。70mm和一些35mm拷贝可能有多轨这样的磁轨以产生立体声和特殊音响效果。
第二条更窄的，同样厚度，通常是同种材料的磁轨涂片基地边缘附近，用于16mm和超8声轨（在齿孔和最近的片边之间）。这条磁轨通常不用作电磁录音。它用来对胶片进行机械平衡，防止在放映和卷片进嵌入和缠绕轮缘。
光学声轨(PhotographicSoundTrack)位在胶片接近边缘附近记录声音（音响、音乐等）。光学声轨与摄影影像同时被印在胶片上。这样，二者也可同时复制，磁性声轨则不同，必须在单独非光学操作中另外记录一次。
影片制作人希望将光学声轨加入精剪工作拷贝中，需将原始底片、剧本和最终的磁性录音送入冲印厂，完

成套片、编辑、和声音的加入。原底片或是翻正片与光学声轨经过印片成为发行拷贝。
光学声轨的拷贝可用磁声带从原底片加上磁性声带片制作或从原底片和另外的磁性声轨来制作。光学声轨可保证与胶片同样的使用期限，不会被洁或胶片的其他保养方法轻易破坏。偶尔擦抹声轨也没有危险。然而，光学声轨的正确重现度会因沾上灰尘微粒和刮痕而下降。同样，一旦被印到胶片上，它就不可更改。
磁性声轨，从另一方面说，对灰尘和污物失真就不那么敏感，有刮痕也很少降低失真度。磁性声轨有其他好处，磁轨的附加高度提高了乳剂（影像）面，使其不会和片盘下下一圈胶片的片基接触，保护影像免受摩擦破坏及乳剂和片基的粘贴等等，磁轨还能保有高传真度（更大的频率响应和更佳的噪讯比）。
光学声轨
光学声底片由一个宽度和面积依所录声音音量和频率不同而变化的曝光区域来组成，声轨看起来像一个或更多沿胶片边上窄的锯齿形的黑白图样。为了得到可变面积声轨的最佳音质。透明的部分要尽可能的透明，黑的部分应达到在波长800～1000nm的密度从1.0到1.8之间。这样，底片乳剂及产生高反差的冲洗常用于录制可变面积声轨底片。
光学声基础
声音的重现需要将当时被记录下来的声波转换成电子信号。这种记录通常可用电子信号重新播放，被扬声器再转换成声波。在光学声重现中，实际在拷贝片上的声音记录是沿片边的银或染料加银的影像。
图54A，B，C中可见将光学转换成电子声信号的组件。灯源光能通过镜头和片门成为一束很细的光，此光束穿过胶片声轨区域，照在光电池上。
当胶片移动时，声轨本身也在改变或调节从灯源中发出到光电池的光量。
光电池将光能转换成电能。光电池产生的电流与照到他上面的光强度成正比。
光电池由不同的光敏材料制得，每一种都有其不同的光谱敏感性，实际上所有16mm和35mm放映机用S-1或硅型光电池主要对红外光区敏感，因此，所有16mm和35mm声轨必须可以调节红外光波，银和较低程度的硫化银可以办到。由染料组成的声轨不能有效地调节红外辐射，会明显的降低噪讯比。
光胶片移动通过声片门，声轨宽度的变化决定了所产生信号的幅度，变化的速度决定信号频率。
有几种类型的可变面积记录，非对称声轨由垂直于纵向的不透明的和透明部分之间的划分边缘来调节。双对称声轨，如图56，用对称于纵向声轨中线来调节，双对称声轨有两个并列的对称影像。双对称声轨应用最广泛，因为发生在声音重现装置上光缝不稳定照明的破坏和信损失最小。光学声轨重现
光学声轨重现的有效性

是照明光谱能量分布，声轨影像的光谱吸收及光电接受器光谱响应的函数。照明光源通常是钨丝灯，它的色温相当低，在光谱红光和红外光区能提供相对较高的能量。
由于多数彩色胶片的多层构造，照在声轨影像的光的颜色影响声轨特性，因此有一定的规范特定胶片。从声轨底片印制的银和银加染料的声轨影像一般适用于任何放映机，硫化银声轨影像的音质稍差，他们只用在彩色反转片上，自然也是从正像的声轨底片印下来的反转影像。