教育录音设备的发展与变迁

编者按：“忆往昔，峥嵘岁月稠。”1901 年，上海市教育委员会教育技术装备中心的前身—科学仪器馆在上海黄浦江畔创办。它作为中国人创办的第一家科学仪器公司，在近代科学的中国化实践史上，留下了浓墨重彩的一笔。随着我国综合国力的不断增强，教育技术装备事业也逐步开创了体系健全、规模宏大、现代化程度较高的新局面，为中国教育的发展提供了物质保障和技术支持。值此中国共产党百年华诞，《上海教育技术装备》推出“回眸双甲子，奋进新时代”百年教育装备专题，从单位变革、装备应用等多个维度，以小见大，展现百年来上海教育装备事业的历史沿革、文化传承和发展轨迹，激励大家传承装备文化，以实际行动助推高质量教育体系建设。

语言是人类最重要的信息传递工具，主要通过声音来传播信息。自古以来，人们就希望将声音保存下来，直到19世纪末，随着圆筒留声机的发明，人们才拥有了记录声音的能力。

在教育领域，有很多需要记录声音的场景，比如：专家讲座、师生访谈、听力录音等，教育领域的录音设备不需要一味追求技术高大上和功能全面复杂，但需要简单、易用、稳定性好。随着技术的发展，教师使用的录音设备从重达10多斤的磁带收音机发展到了仅重几十克的录音笔，甚至只是智能手机中的一个录音App；记录声音的载体也从一盒盒磁带到一个个音频文件，声音信号从模拟信号转变为数字信号；甚至可以通过人工智能将录音中的文字转写成文本格式，为教育工作者减轻了工作负担。20世纪80年代至今的40年间，教育录音设备发生了哪些变化，又如何推动了教育信息化的发展呢？

一、模拟信号时代

1.庞然大物之录音机

20世纪八九十年代的录音设备几乎是被录音机和磁带垄断的。当时，笔者和班级同学家中一般都有一台磁带收录机，它往往重达10多斤，兼具了收听电台广播、播放磁带、录音的功能。学校里的英语教师经常需要手拎肩扛这个“大家伙”走到各个教室上课(图1)。

图1 磁带录音机

当时录音绝对是一个技术活，教师需要接上一个麦克风，并准备好空白的磁带，同时按下“播放”和“录音”按钮才能开始录音，能够参加录音任务的教师、同学一般都是学校里的“精英”。但由于当时懂录音技术的人少，麦克风、线材质量也不够专业，录音的效果往往不理想。

每次英语考试前，教师不仅要录制听力磁带，还要将录制好的母带翻录到多盘磁带中，确保各个教室同时播放，翻录就成了一项重要工作。当时的录音机分单卡和双卡，如果仅有一台单卡录音机，是不能将一盘磁带的内容复制到另一盘磁带中去的；而双卡录音机则可以通过一个磁带卡位播放、是一个磁带卡位录音完成；还有一种方法就是用对录线连接两台单卡录音机，一台播放一台录音，如果翻录一盒磁带就要把母带完整播放一遍。由于工作复杂又耗时，翻录工作往往由学校里的专职电教教师承担。

一直到笔者也成为教师，庞然大物录音机依旧陪伴着英语教师，到2005年左右，教室里陆续安装了计算机和多媒体音响后，它才淡出了师生的视野。

2.走向便携的随身听与采访机

20世纪90年代初，一种叫随身听(walkman)的便携式磁带收音机进入了笔者的生活。今天看来它依旧有点笨重，和一块板砖差不多大小，但和硕大的录音机相比已经很轻巧了。但它不自带喇叭，需要配上耳机才能使用。而且随身听的主要功能是播放磁带，所以并不是每台随身听都有录音功能，即使可以录音，也需要连接上外置麦克风，而且当时的麦克风不够灵敏，离声音源距离稍远就无法确保声音质量了。

但即使在磁带年代，也存在令人赞叹的设备，比如配有微型磁带的采访机(图2、图3)。

图2 采访机与微型磁带

图3 微型磁带与普通磁带对比

这台索尼采访机生产于20世纪末，整机大小约和一部智能手机差不多，它采用了微型磁带(microcassette)，仅有普通磁带的四分之一大小，但同样可以录制60分钟，而且它还配备了硕大的麦克风作为拾音设备，并且有讲座、会议、听写三种模式，大大改善了录音的效果，也终于实现了录音设备的便携化，但这也是模拟信号时代最后的辉煌了。

磁带陪伴着笔者度过了整个学生时代和职初阶段，当时一盒空白磁带就要5元，如果是流行歌曲磁带则要10元；对比当时的收入，磁带简直是一种奢侈品。而且当时的磁带还分45分钟、60分钟、90分钟、120分钟等几种，一般都会根据录音时长来选择，以免浪费。磁带不仅价格昂贵，还容易缠绕、损坏，因此当时还有一门“黑科技”—磁带修复，“高手”可以将部分损坏磁带剪掉后，再用专业胶水或胶带粘接起来。

模拟信号是连续的，在理想情况下，它具有无穷大的分辨率。但它也有很多缺点，比如：模拟信号容易受到干扰，磁带多次播放后会有磨损，放到磁性物体旁边，记录的信息容易被损坏。最关键的是磁带是线性录音线性播放的，每次录音过程中，如果A面录满了就要赶紧拿出磁带换到B面，中间还经常会有几十秒的空白。播放时，如果要在60分钟的磁带里找到某一个时间点是一件麻烦事，需要反复使用“快进、暂停、播放”来寻找位置。如果要对录音内容进行编辑就更加麻烦了，需要使用两台录音机，一台播放一台录音；当播放到不需要的内容时，关闭录音的录音机，等播放到需要的内容时再按下录音机的录音键，往往一小时会议的录音，编辑就要花上几个小时……

进入21世纪，随着智能终端的普及，采用模拟信号作为存储介质的磁带渐渐淡出了视野，人们开始使用数字信号作为存储方式了。

二、数字信号时代

1.奢侈神秘的计算机录音

1996年，笔者读大学时买了第一台计算机，接触到了数字音频。当时最新的Windows3.1系统加入了对声音输入、输出的基本多媒体功能，还可以播放CD和WAV格式的声音文件，程序中还自带了一个录音机软件，给计算机连接上麦克风后就可以录音了(图4)。

图4 Windows3.1附件中的录音机

但当时的录音机软件默认只能录制60秒声音，如果需要录一段长时间的录音，就需要先找到一个时间足够长的WAV文件，打开它再开始录音，而且录音的长度也不能超出这个打开的WAV文件。当年掌握了这个小技巧的教师往往都被认为是计算机高手，而这个不合理的录音时长问题一直到Windows7中自带了录音机功能才被真正解决。但Windows3.1中的录音文件只能用WAV格式导出，一分钟的录音动辄就要占用10MB，对于当时只有几百MB的硬盘来说，一小时的录音就可能把整个硬盘撑爆。

2000年左右，MP3格式的音频文件逐渐普及，这是一种有损压缩格式，以当时常用的128Kbps为例，能将WAV文件的存储容量压缩到约十分之一，却依旧能保持较高的音质。当时还诞生了一大批能将WAV格式文件转换成MP3格式文件的软件。笔者还曾经花了大量的时间尝试通过随身听连接计算机的方式将大量的磁带转录为数字音频文件。

2010年后，随着技术的发展，计算机硬盘容量快速扩容，麦克风的精度也不断提升，WAV，FLAC等无损格式录音文件再次受到了欢迎。为了让教师能录制出质量更高的音频，不少学校里建设了标准录音棚，配备了专业的录音器材和电脑软件，为考试音频录制、朗诵配音等提供了更好的环境。

2.轻巧便携的MP3随身听和录音笔

除了录音棚、电脑、麦克风等专业设备外，数字音频发展的另一条路径是轻巧便携。随着MP3格式音频的普及，MP3随身听出现了。笔者在2001年购买了一个爱国者月光宝盒MP3随身听，虽然整整花了一个月的工资，但在当时看来它绝对值得。它的重量只有32克，可以轻松放进任何口袋或挂在脖子上，使用一节7号电池就能让它连续工作12小时，它不仅可以播放WAV和MP3等格式的音频文件，还可以进行长时间的录音，于是它一度成为笔者参加教研活动、听专业讲座时的录音利器(图5)。

图5 带录音功能的MP3随身听

但MP3随身听毕竟不是专业的录音设备，其内置的麦克风灵敏度也无法和专业的录音设备相媲美，因此录音效果还是不尽如人意。

随后，市场上出现了录音笔，但价格却比MP3随身听贵很多，因此直到2008年，笔者才拥有了一支现代录音笔，它的体积比MP3随身听略大，一端内置有专用麦克风，另一端有内置的扬声器，直接可以播放录音。机身上还有一个明显的红色录音按钮，仿佛时刻提醒着你按下就可以开始录音，它还有输入、输出两个音频接口，输入用于外接更专业的麦克风或者对录线，输出用于外接耳机或音响(图6)。

图6 功能较为丰富的录音笔

录音笔的菜单里多了很多录音相关的选项，这些功能都是普通的MP3随身听所不具备的，但录音笔却同样能够播放MP3音频文件，所以笔者一度将录音笔作为主要的随身听设备。此后，随着对录音质量要求的提高，笔者还使用过一些更为专业的录音笔，但万变不离其宗，总体的功能与感受是相似的。

数字信号是模拟信号经过采样、量化和编码后实现的，它可以直接用计算机处理，更便于存储和复制传播，还有更强的抗干扰性。数字时代的录音设备有两个巨大的优势：一是音频文件的播放和编辑不再是线性的，不必在磁带上反复播放寻找，直接在播放软件的进度条里就可以找到时间点，并且突破了按时间顺序编辑声音的限制，还可以很方便地把多个录音文件进行拼接，甚至还可以将多个音轨合成一个声音文件实现配音；二是声音在计算机中是以一个个文件进行存储的，使用U盘、移动硬盘或光盘作为存储传播介质，还可以将音频文件传到网上进行传播，大大提升了声音复制与传播的效率。

三、走向智能时代

1.一机多能的智能手机

手机作为通信工具，本身就内置了麦克风和扬声器，因此在2000年左右，一些高端手机中就已经内置了录音功能，但当时手机的内存都很小，往往只有几MB，所以只能录几分钟的声音，一直到2010年左右，大部分手机的内存容量都达到了100MB，还可以支持以GB为单位的存储卡，录音时长的限制才被打破了。

而智能手机的出现更是为录音与声音的编辑、传播带来了跨越式的发展。2011年，笔者购买了一部iOS系统的iPodTouch4和一部安卓系统的智能手机，正式进入了智能手机时代。

这两台智能设备除了在操作系统中自带了录音功能，还能从各自的应用商店中下载第三方录音和音频编辑软件。随着技术的发展，一部智能手机里除了主麦克风以外，还配备了降噪麦克风，它能够与主麦克风共同工作，通过算法从降噪麦克风接收到的声音中分离出人声和噪音，通过加强人声、抑制噪声，从而提高录音的质量，这种技术被称为双麦克风降噪。现在，几乎所有的智能手机都具有双麦克风降噪功能，手机录音效果越来越清晰。智能手机除了让教育工作者的录音成本降到了最低，还能随时随地录音、编辑、发送，形成了输入、处理、输出的“一条龙”服务。

近年来，语音识别技术的成熟使智能手机中的录音功能如虎添翼。以目前常见的安卓智能手机中自带的录音机App为例，已经可以将一整段录音快速识别转换成文字，为教育工作者整理各种专家讲座、教研活动资料提供了便利(图7)。

图7 左下方的“文”按钮可以进行转写

2.走入寻常生活的智能录音笔

随着人工智能技术的发展，录音笔也得到了智能化的提升。尽管智能手机的录音功能已经非常强大，但录音时如果突然来电或者有其他操作就会产生冲突或干扰；而智能录音笔的功能专一，而且都已经配备了拾音效果更好的麦克风阵列，因此在满足高精度录音和高质量语音转写的需求方面具有优势。

2019年，笔者首次接触到了一款微型智能录音笔，它仅有17克重，小得就像一条口香糖，还有一个小小的背夹，可以夹在书包、衣领等位置。整个设备上只有一个开关按钮、一个USB接口、一个指示灯和两个小小的麦克风孔，乍一看并无特殊之处，但在智能手机上安装专用App并连接上录音笔后就大有不同了。App中除了可以选择各种录音模式外，还具有同声传译、对话翻译、实时转写和导入音频转写文字等功能(图8)。

图8 智能录音笔的主要功能

更神奇的是，智能录音笔不仅能识别多国语言和多种方言，还能自动识别掌声、笑声等环境音，并能根据会议中不同发言人的声纹和音色特点，对录音和转写文字进行标注，最后还能以声音格式和文字格式分别导出文件。

智能录音笔基于人工智能技术，将录音、录音转文字、同声传译、云端存储等功能集中为一体，近两年来，这类智能录音笔如雨后春笋般出现在笔者身边，而且功能不断完善，有的配有10个麦克风组成麦克风阵列、有的带液晶屏幕、有的有摄像头、有的可以插SIM卡……App中也增加了更多的附加功能，为教育工作者的录音与声音编辑提供了更多的便利。此外，高精度的录音设备在人工智能的赋能下，还被用于英语听说考试的机器评分。

四、结语

从儿时的收录机和磁带，到如今使用的各种智能录音设备，笔者在40年间经历了录音设备的发展与变迁，目睹了录音设备从10多斤的庞然大物到小巧精致的录音笔，记录载体从一盒盒磁带到一个个音频文件，从手动录音、人工整理到智能识别；从中也感受到录音技术对教育的支持从播放、复读的经验模仿到人工智能支持的听说测试，将教师从繁重、重复性的工作中解放出来。更为可喜的是，笔者常用的录音设备逐渐从外国品牌转变为国产品牌，由此也见证了中国信息技术的迅猛发展与技术实力的不断提升。