淺談錄音檔案的演變、現(xiàn)狀及其數(shù)字化

朱 強

淺談錄音檔案的演變、現(xiàn)狀及其數(shù)字化

朱 強

錄音檔案是指人們在工作與生活中記錄下來的、反映真實歷史狀況的、存儲在相關(guān)媒質(zhì)上且有保存使用價值的音頻信號。隨著技術(shù)的發(fā)展，錄音檔案跨越了機械記錄和模擬記錄，實現(xiàn)了今天技術(shù)更為先進的數(shù)字錄音。錄音檔案直觀而真實地記錄了歷史，是珍貴的史料，對歷史文化和科學研究及其他諸多方面起到了不可估量的作用。

一、錄音技術(shù)的起源、演變及其錄音檔案的種類

1．錄音技術(shù)的起源與演變

（1）機械錄音技術(shù)的發(fā)明

19世紀中期，法國發(fā)明家斯科特根據(jù)人的鼓膜隨聲波振動的現(xiàn)象發(fā)明了聲波記振器。1877年，愛迪生在此基礎(chǔ)上發(fā)明了錄音技術(shù)和留聲機，實現(xiàn)了對聲音的記錄和還原，當時的錄音屬于機械錄音。

（2）光學錄音技術(shù)

這種錄音技術(shù)在早期有聲電影中被大量采用，但因為光學聲帶只能從錄音底片獲得，不能被立即還原，且剪接成本較高，操作不便，故而逐漸被后來興起的模擬錄音技術(shù)所取代。

（3）模擬錄音技術(shù)

1924年，馬克斯菲爾德和哈里森設(shè)計了電氣唱片刻紋頭，貝爾實驗室成功進行了電氣錄音，并在此基礎(chǔ)上逐漸發(fā)展形成了模擬錄音技術(shù)。模擬錄音的載體有膠木唱片、薄膜唱片、鋼絲帶錄音、開盤磁帶、盒式磁帶等。

（4）數(shù)字錄音技術(shù)

數(shù)字錄音技術(shù)是近年來興起的一種錄音技術(shù)，相比模擬錄音，數(shù)字錄音技術(shù)在錄制過程中失真率低，聲音信噪比高，并且克服了磁帶錄音的靜噪聲，所以音質(zhì)非常清晰。由于數(shù)字錄音記錄的不是連續(xù)的波形，而是以比特的形式傳送，所以比模擬錄音更便于分割、疊加和剪輯。

2．錄音檔案的種類

在錄音的發(fā)展史上，先后出現(xiàn)過幾種不同的聲音信號載體，下面，筆者簡要對各種載體的錄音檔案做一介紹。

（1）蠟筒錄音檔案

最初的機械錄音是蠟筒錄音，它以錫箔制滾筒作為聲音載體，用鋼針播放。蠟筒錄音由于自身性質(zhì)所限，錄音失真較為嚴重，信噪比不高，且由母版復制拷貝非常困難，在1912年左右即退出了歷史舞臺。

（2）膠木唱片錄音檔案

早期的膠木唱片分為鉆針唱片和鋼針唱片兩種，應(yīng)用了機械錄音的原理。膠木唱片的轉(zhuǎn)速為每分鐘78轉(zhuǎn)，灌音紋路是阿基米德螺線，每面保存聲音長度為3~4分鐘左右。

由于灌制唱片所用的蟲膠自身硬度較大，相對于蠟筒來說更易保存，使得膠木唱片逐漸取代了蠟筒唱片的地位。

（3）鋼絲錄音檔案

鋼絲帶錄音是一種磁性錄音，即一種以可磁化的材料為媒質(zhì)記錄聲音的方法。鋼絲錄音帶能夠較好地保存聲音的原有音質(zhì)，但錄音要用質(zhì)量很高的鋼絲和鋼帶，且非常笨重，使用起來不方便。鋼絲帶錄音檔案大致形成于20世紀40~50年代，由于現(xiàn)存的播放設(shè)備數(shù)量很少，鋼絲錄音的播放、轉(zhuǎn)錄和利用受到很大限制，已成為較為珍貴的檔案。

（4）開盤磁帶錄音檔案

開盤磁帶是一種纏繞在帶盤上的錄音磁帶，使用時從供帶盤拉出磁帶，通過磁頭等機構(gòu)卷繞到收帶盤上，其錄音原理也是磁性錄音。開盤磁帶寬度有6.3、12.7、25.4和50.8毫米等幾種，用量最大的6.3毫米磁帶，現(xiàn)在主要用于廣播和專業(yè)錄音系統(tǒng)。

（5）磁帶錄音檔案

普通磁帶的錄音原理是錄音時通過話筒將聲信號轉(zhuǎn)換為電信號，送到錄音磁頭，錄音磁頭是一個蹄形電磁鐵，它的磁性強弱隨電信號變化，將電信號轉(zhuǎn)換為磁信號；錄音磁帶貼著錄音磁頭移動，上面的磁粉被磁化，聲音信號被記錄在磁帶上。以磁帶為介質(zhì)的錄音檔案較為常見，存世量很大，年代也相對較晚，這種錄音方式現(xiàn)在還在普遍沿用。

二、錄音檔案數(shù)字化的必要性及其原則

1．錄音檔案數(shù)字化的含義

錄音檔案數(shù)字化的含義是將錄音檔案原有的模擬聲音信號通過轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換為可被計算機識別的二進制數(shù)字聲音信號，并加以存儲的過程。

2．錄音檔案數(shù)字化的必要性

從現(xiàn)存的幾類錄音檔案各自的特點可以看出，它們受到自身特點和播放設(shè)備的限制，保存狀況并不樂觀，且以原有形式存在對這部分檔案的利用造成了很多不便，亟需啟動錄音檔案的數(shù)字化工作，將這部分錄音檔案轉(zhuǎn)錄為能被計算機識別的媒體格式文件，使其聲音信號脫離原有的保存介質(zhì)。

開展錄音檔案的數(shù)字化工作，將有利于對錄音檔案進行存儲和保管。同時，數(shù)字化錄音檔案重放效果好，不會對檔案造成直接損耗，且便于檔案的利用。

3．錄音檔案數(shù)字化必須遵循的原則

錄音檔案數(shù)字化必須保證聲音檔案的真實性、完整性、有效性。在使用時必須保證數(shù)字化數(shù)據(jù)能從存儲介質(zhì)中正確讀取，并能還原成聲音信號輸出。

（1）錄音檔案的真實性原則

數(shù)字化錄音檔案是一種電子檔案。由于數(shù)字文件可以編輯，因此在數(shù)字化過程中，必須保障其真實性，即指形成的數(shù)字錄音的內(nèi)容與原有錄音檔案的音質(zhì)保持一致，這是數(shù)字化錄音檔案能夠正確反映歷史面貌，構(gòu)成社會價值，作為社會記憶長久保存的前提。

（2）錄音檔案的數(shù)字化的完整性原則

錄音檔案的數(shù)字化過程必須遵循錄音檔案的完整性原則，即數(shù)字音頻信息的時長必須得到保證，時長、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)要完整，沒有缺失。

（3）錄音檔案數(shù)字化的安全性原則

在錄音檔案數(shù)字化的過程中，必須加強對形成的數(shù)字文件的安全性的保障，充分利用備份技術(shù)和防火墻技術(shù)等，避免因計算機系統(tǒng)的硬件故障、操作失誤和病毒的攻擊造成數(shù)字化錄音檔案文件的損失。

（4）錄音檔案數(shù)字化的品質(zhì)保障原則

錄音檔案的數(shù)字化還必須遵循品質(zhì)保障原則。為了保證數(shù)字化錄音檔案的精確度，保障聲音的質(zhì)量，使得形成的聲音文件的音質(zhì)在最大程度上和原音保持一致，必須在轉(zhuǎn)錄的過程中對于數(shù)字音頻信息的一些元數(shù)據(jù)采取較高的設(shè)置。

三、錄音檔案數(shù)字化的方式及其技術(shù)控制

1．錄音檔案數(shù)字化的方式

錄音檔案數(shù)字化的方式有專業(yè)級的非線性編輯系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模式和PC簡易的轉(zhuǎn)換模式兩種。

2．專業(yè)級轉(zhuǎn)換的程序

對于有條件的單位，可以采用商品化的非線性編輯系統(tǒng)進行錄音檔案數(shù)字化的工作，以便獲得較高質(zhì)量的聲音信號，并對其進行編輯和制作，形成高質(zhì)量的錄音數(shù)字文件。

3．PC轉(zhuǎn)換模式的設(shè)備條件及技術(shù)控制

由于非線性編輯系統(tǒng)較為昂貴，使用也相對較為復雜，因此對于一些以提供利用為主要目的的數(shù)字化工作，目前更多采取的是PC方式的數(shù)字化工作，以下做一概要介紹。

（1）設(shè)備條件

利用PC進行錄音檔案數(shù)字化工作，必須具備的硬件設(shè)備有放音設(shè)備、數(shù)模轉(zhuǎn)換設(shè)備、計算機、存儲設(shè)備、監(jiān)聽和播放設(shè)備、刻錄設(shè)備等。

①放音設(shè)備

放音設(shè)備必須能正確地將聲音源輸出。放音設(shè)備應(yīng)根據(jù)原載體型號進行選擇，如盒式錄放機、開盤式放音機等等。

②計算機硬件設(shè)備

應(yīng)選用性能穩(wěn)定、配置較高的計算機作為數(shù)字化設(shè)備，具有較高的CPU主頻和較大的內(nèi)存、硬盤存儲空間，并有專用聲卡。

③存儲設(shè)備

聲音信號除存儲在硬盤中隨機使用外，應(yīng)備份至磁帶或光盤上脫機保存，如有必要，應(yīng)異地保存。

④聲卡

聲卡是將聲音數(shù)字化和數(shù)字化聲音轉(zhuǎn)換為可聽到的模擬信號的部件，必須符合聲音檔案數(shù)字化要求的技術(shù)指標和功能。

聲卡的采樣頻率至少應(yīng)支持4.1kHz，最好支持48kHz；必須是6位以上聲卡；聲道必須是雙聲道以上；聲卡應(yīng)能夠支持多種音源輸入，如CD Audio、MIDI、話筒、線性輸入等。

⑤其他配置

除此之外，數(shù)字化工作還要借助于一些軟件，以實現(xiàn)和滿足對形成的錄音文件的編輯、轉(zhuǎn)換、解碼等操作需要。

（2）工作流程

利用機械錄放音原理的錄音檔案，由于放音設(shè)備沒有電信號的輸出，所以錄音時一般采用外錄方式。

外錄需要利用麥克風，將放音設(shè)備放出的聲音信號轉(zhuǎn)換成電信號輸入計算機，用錄音軟件做處理后，保存成存檔所需的音頻文件。

需要注意的是，外錄時計算機所用的是混音器模式錄音，可以同時接收任何系統(tǒng)聲音和環(huán)境聲音，所以在錄音時，要盡量保證環(huán)境安靜和隔音。同時，為保證錄音效果，不要在錄音時進行其他的操作。

對于鋼絲錄音機、磁帶機等能夠輸出電信號的放音設(shè)備，一般采用內(nèi)錄的方式，用雙頭音頻線的兩頭分別連接放音設(shè)備和計算機，錄音方式選擇“線路輸入”模式，用錄音軟件（如Cool Edit Pro等）采集聲音的波形，并保存成需要的音頻文件。

這種模式通過其他音頻設(shè)備采集音頻信號，不受外界環(huán)境聲音干擾，從音質(zhì)上要優(yōu)于外錄方式。但由于音頻線本身材質(zhì)所限，一般的音頻線會產(chǎn)生一定程度的電磁干擾，所以在音質(zhì)要求較高的情況下，需采用專業(yè)聲卡代替家用聲卡，同時選用抗氧化的高純度無氧銅材質(zhì)的音頻線。另外，對錄音檔案進行數(shù)字化時必須遠離強磁場。

無論是哪種錄音方式，在采用軟件錄音的過程中都需要注意，錄音音量不宜過大，保持分貝值在一定范圍內(nèi)，錄音音量一般選擇在原始音量的70%左右為宜。

（3）技術(shù)控制

①采樣率的設(shè)置

人的耳朵所能接受的頻率為20KHz，為避免波形混疊現(xiàn)象，用兩倍于一個正弦波的頻率進行采樣，以便能夠完全還原原始的聲音波形，保證聲音基本不失真。通常情況下，音頻轉(zhuǎn)錄采用的采樣率應(yīng)不低于44.1KHz，略高于人耳聽力范圍。

②采樣精度的設(shè)置

采樣精度主要反映波形振幅的精度，采樣精度越高，還原波形的精細程度越高，聲音的保真程度也就越高，同時數(shù)字化格式文件所需要的存儲空間也就越大。錄音檔案的數(shù)字化一般要求采樣精度不低于16bit，一些廣播級的專業(yè)設(shè)備已經(jīng)采取18bit或者24bit來進行錄音和回放，以最大程度地降低濾波對聲音的干擾，保證聲音的真實。

③聲道的設(shè)置

一般情況下，錄音檔案的數(shù)字化要求聲道不低于雙聲道（立體聲），有需要和有條件的單位建議采取多聲道設(shè)置。

④音頻數(shù)據(jù)碼率的設(shè)置

音頻數(shù)據(jù)碼率指的是單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，單位是kps，即千位每秒。碼率的高低將直接影響聲音的質(zhì)量，碼率越高聲音質(zhì)量越好，反之聲音質(zhì)量越差。

音頻文件碼率的大小決定了所需存儲空間的大小，一般常見的MP3格式文件的碼率的設(shè)置為128kps，但這種設(shè)置在高頻部分壓縮后的失真較為明顯，筆者通過實踐認為，可選擇192kps、320kps或者更高的設(shè)置，但應(yīng)設(shè)置為固定比特率（CBR形式）。

⑤音頻編碼格式的設(shè)置

音頻編碼可以采用計算機應(yīng)用中能夠達到最高保真程度的PCM編碼（脈沖編碼調(diào)制），它通過抽樣、量化、編碼三個步驟將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。

⑥文件格式的設(shè)置

現(xiàn)有常見的音頻文件格式中，wav和flac格式文件為PCM編碼，其特點是音頻的無損壓縮，考慮到和計算機操作系統(tǒng)的兼容性，一般在模數(shù)轉(zhuǎn)換時采用wav格式。對于聲音保真度需求不高，以利用為主的錄音檔案，可以選擇有損壓縮的MP3文件格式。

4．錄音檔案數(shù)字化之后的后續(xù)處理

在編輯形成錄音文件以后，需要將文件轉(zhuǎn)移到其他存儲介質(zhì)上，一般采用刻錄光盤的形式保存。為了保證質(zhì)量，利于長期保存，應(yīng)選用合金介質(zhì)超硬光盤，并注意在一定周期內(nèi)刻錄副本。

錄音檔案的數(shù)字化是一項新時期需要盡快開展和實施的工作，同時也面臨不少的技術(shù)問題，需要檔案工作者在實踐當中不斷地總結(jié)經(jīng)驗，加以完善和解決。

（作者單位：國家檔案局檔案干部教育中心）