多聲道環繞聲

多聲道環繞聲最讓人迷惑不解的地方之一就是存在很多種不同的格式。下面我們將對最常見的幾種環繞聲標準進行一下簡單的技術描述。

Dolby Audio Code3（簡稱AC-3，但更為流行的叫法為Dolby Digital）是針對HDTV（高清晰電視）應用而開發的一種音頻編碼格式，它將5個全頻段（3Hz-20000Hz）的音軌和一個低頻段（3Hz-120Hz）的音軌通過有損壓縮的方式編碼為一個數據流。

它所採用的壓縮算法會將人耳不易聽到的部分聲音高頻細節信息刪除，從而能夠實現10:1的壓縮比。DolbyDigital標準在電影工業中得到了非常廣泛的應用，在大多數DVD影碟中都能看到它的身影，而且幾乎所有的DVD機都能支持這一標準。

DolbyProLogic（杜比定向邏輯技術）是一種矩陣解碼技術，它能夠將VHS錄影帶及TV節目中已編碼在立體聲音軌上的杜比環繞聲的節目解碼還原為四聲道輸出的環繞聲節目。而DolbyProLogicII（第二代杜比定向邏輯技術）要更為先進一些，它能從任何立體聲節目源分離出五個獨立聲道的環繞聲（左、中置、右，左環繞及右環繞），即便原來的節目沒有經過杜比環繞聲的編碼處理也能實現。對於經過杜比環繞聲編碼的節目的回放，如電影音軌，其聲音效果可與DolbyDigital5.1媲美；對於未編碼的立體聲節目，如立體聲CD唱片，節目回放的效果可營造出更寬廣的、更有包圍感的聲場環境。與第一代技術相比，第二代杜比定向邏輯的另一項改善之處在於它提供了全頻段的兩個獨立的環繞聲道，而第一代技術只有單一的、頻段有限的環繞聲道。

與Dolby Digital編碼格式類似，Digital Theater Sound也是一種有損音頻編碼技術。在電影中DTS的壓縮比例通常在2.9:1到4.3:1之間。它所採用的壓縮算法並不是基於人耳的聽覺，而是基於數據的冗餘度。由於採用了帶有線形預測和自適應功能的小波編碼方式，它能夠非常有效地減少數據冗餘度並進行壓縮。

開發DTS系統的宗旨是想建立一個適用於所有影院的統一的數字音頻標準，而不僅僅針對音響演示廳。它並不主張把音頻數據直接保存到電影膠片上，而是試圖通過其他媒介來實現更簡便、更廉價、更穩定、更靈活同時具有更高音質的電影聲音回放。由於DTS致力於把聲音播放與電影膠片分離開來，這也成為它與其他影院聲音系統最大的不同，比如它最主要的競爭對手—Dolby Digital系統。

不過如果我們僅僅討論在家庭中觀看DVD影碟的話，這兩種環繞聲系統之間並沒有特別明顯的差異，它們都需要硬件或者軟件的解碼器將數據分解為6個聲道（5.1）。這是因為製作DVD影碟時，Dolby的音軌就不用再保存在電影膠片的邊緣了。

在DTS影院系統中，電影膠片上只需要通過光學方式印上一條簡單的時序軌跡。然後通過一個廉價的讀取頭就能從影院放映機中讀出這一時序信號，再根據這一信號同步播放來自一台或多台光驅中的數字音頻文件。

在DTS系統中，聲音是採用數字音頻文件的格式保存在CD-ROM上的（而不是採用CD音軌方式），這主要是為了更好地進行錯誤校正。通過多個光驅組成的光驅鏈就能擴展出若干條環繞聲音軌，對於那些需要提供外語配音的電影拷貝，只需要配上另外的光盤即可，相當靈活。

DTS系統的原型於1992年問世。在接下來的幾年中，這一技術受到美國好萊塢大導演斯皮爾伯格（Steven Spielberg）及環球電影公司的高度重視，並在大型科幻電影《侏羅紀公園》中首次採用了DTS技術（1993年6月）。斯皮爾伯格和環球電影公司甚至和該技術的發明人德利貝爾格共同合作成立了DTS公司。隨後，支持DTS的影院如雨後春筍般普及開來。

DTS公司還開發了一些其他的音頻格式，包括DTS-ES（DTS5.1聲道的增強版，使用一個額外的背環繞中置揚聲器來實現6.1回放）、DTS96/24（採用96kHz、24-bit採樣率的5.1環繞聲）、DTSNeo6（將老電影中的兩聲道音源擴展成5.1環繞聲，類似於Dolby ProLogicII）。

對消費者而言，他們似乎並不太關心一部DVD影碟究竟採用的是Dolby Digital還是DTS聲音系統，這些事情往往是影碟發行商需要操心的。大多數的家庭影院系統都能夠同時支持Dolby Digital和DTS環繞聲，而且很多影碟本身就在一張DVD光盤上同時提供了Dolby Digital和DTS編碼方式。

這兩種聲音編碼系統都能提供高質量5.1數字音頻，而且用同一套功率放大器和揚聲器就能播放。對於同時提供兩種聲音編碼的影碟來説，用户可以在聲音子菜單中選擇Dolby Digital或者DTS環繞聲。

對於同一張影碟，究竟Dolby Digital還是DTS的聲音更好，往往會存在一些爭議。而實際上這些爭議的產生並不是由編碼方式本身的因素造成的，而是由於在不同地點和不同時間進行Dolby或者DTS編碼而產生的差異。

不過，按照DTS公司的説法，在所謂的“盲聽”測試中，大多數聽眾會更偏愛DTS環繞聲。

與前面闡述的一些音頻格式不同，Sony公司的SACD（Super Audio Compact Disc）的創意並不是來自電影院，而是由原來生產CD唱片的廠商來推動的。SACD能夠在一張4.7GB的光盤上同時提供雙聲道的立體聲音軌和6聲道的環繞聲音軌。

SACD採用了一種叫做DSD（Direct Stream Digital）的技術，這種技術被SACD的支持者Sony和Philips公司稱為“PCM殺手”，它採用採樣頻率高達2.8224MHz的1bitDeltaSigma方式。其還原聲音的頻寬可達100KHZ，在可聽聲頻段的動態範圍達到了120dB。DSD可以更嚴密地跟蹤音樂的原始波形，它以極高速的採樣頻率對原始模擬信號進行採樣，量化為1bit數字信號，當它還原為模擬信號時，與原始的模擬信號波形幾乎一模一樣。因此，SACD聲音的解析度、信噪比、動態範圍和頻響都遠高於現行CD標準。

在採用高採樣頻率的同時，SACD還使用無損的直接傳輸方式來壓縮環繞聲數據，從而比採用有損音頻壓縮方式的DVD-Video更為精確。

DVD-Audio則是來自DVD論壇的另一種音頻格式，它是SACD的強有力的競爭者。它採用了名為MLP（Meridian Lossless Processing）的無損壓縮算法，可以在一張4.7GB的光盤上提供兩小時的6聲道24bit、96KHz的音樂或者兩小時24bit、192KHz的高清晰度立體聲音樂，它的動態範圍可以達到144dB。很多DVD-Audio光盤都同時包含了DolbyDigital5.1音軌，這樣你就可以用普通的DVD機來進行播放了。

如果你想在PC上實現環繞聲的播放，你的電腦需要具備下面的條件（通常新買的PC會滿足其中的絕大部分）：

●一款DVD光驅；

●一款帶有環繞聲輸出的普通聲卡（最好帶有S/PDIF輸出以連接外置的解碼器）或者一款帶有6路輸出的專用多聲道聲卡；

●一組有源5.1揚聲器或者一款6聲道功率放大器加上一組無源揚聲器；

●能夠支持DolbyDigital和DTS解碼的DVD播放軟件或者採用外置的DolbyDigital、DTS解碼器；

●一組揚聲器線纜，如果採用外置的功率放大器或解碼器，還需要配備相應的音頻線纜。

某些聲卡可能需要使用S/PDIF線纜來連接外置的解碼器，這類解碼器有時被集成於高檔有源揚聲器或者家庭影院的功放單元。

Dolby Digital和DTS對5.1揚聲器擺放位置的要求是一致的，而DVD-Audio和SACD則稍有不同，它們要求後置揚聲器要與人耳位於同一水平線。不過，理想的環繞聲揚聲器擺放位置，在實際家庭中很難實現。人們往往會為了擺放方便把揚聲器放在房間的角落或者掛在牆上，而這些都會影響環繞聲場的效果或者破壞揚聲器音量的相對平衡關係，比如把揚聲器掛在牆上會對低頻段聲音產生6dB的增益。

低音炮的擺放位置也很有講究，如果擺放在角落，可以能帶來18dB的增益。而稍微不太對稱的低音炮擺放位置可能會有助於消除駐波或共振的情況。

儘管合理的揚聲器擺放位置對於產生準確的環繞聲聲場是至關重要的，但人們往往更關心這些揚聲器在房間裏怎麼擺放起來更方便。這正是造成很多家庭影院效果不佳的主要原因。

如果你想用PC來進行環繞聲播放，還需要有一些注意事項。如果你的PC之前被設置為雙聲道立體聲，你需要到控制面板的“聲音和音頻設備”中去更改一下設置。

選擇“音量”選項卡的“揚聲器設置”中的“高級”按鈕，然後在“揚聲器設置”下拉列表中選擇你的揚聲器類型，如5.1或7.1環場揚聲器。以上的操作步驟是針對WindowsXP的，不過對其他版本的Windows來説也基本類似。

對於雙聲道立體聲來説，如果不小心接反了連接線也無關緊要，你肯定能聽到正常的聲音（只是左右聲道反了而已）。而對於6聲道的5.1環繞聲來説，連接錯誤的概率顯然要大了很多。

如果你使用的是普通的聲卡，不同的端口往往會用不同的顏色和文字標識出來，這會讓連接過程變得更簡單一些，而那些專用的多聲道聲卡卻只用數字標明瞭端口號，反而更容易讓人迷惑。

更為複雜的是，這些專用的多聲道聲卡通常都允許控制軟件改變輸出端口的映射關係。由於Windows操作系統限制端口映射必須成對改變，因此我們建議你不要輕易改變原來的缺省設置。

類似WinDVD這樣的應用軟件往往會提供一個環繞聲測試模式。在環繞聲測試模式下，軟件會讓一個聲音依次從每個揚聲器發出，從而讓你瞭解是否正確連接了每個揚聲器。Windows Media9的安裝過程也會使用WM9格式的測試文件來測試環繞聲。

通常意義上來説，“立體聲”是指雙聲道（左、右各一個聲道）的音頻系統，但實際上這個詞彙最初開始流行的時候，是指能夠再現3D聲音的多聲道系統（一般應該在4聲道以上，通常還應包括一個共用的低音聲道）。

事實上，最早期的所謂立體聲電影的聲音系統就是指多聲道系統或者環繞聲系統。早期立體聲電影的聲音系統採用一種矩陣方式把四聲道的聲音數據編碼為兩個音軌，在播放時再把其還原為四個聲道。當3D音頻逐漸在家庭中普及之後，出於成本和簡便性的考慮，也就不再採用矩陣模式，而是演變成真正的雙聲道系統，這時立體聲就開始被用來表示雙聲道系統了。

到了上個世紀80年代，四聲道的家庭音響系統開始出現，它被稱為“quadraphonicsystem”，它採用了前面提到的矩陣編碼方式把四聲道編碼為兩個聲道然後錄製在黑膠唱片上，但這一嘗試被證明為在錯誤的時間運用了錯誤的技術。

通常人們認為LFE（low-frequencyeffects）聲道專門用於音樂錄製和播放中的低頻聲音段。但實際上，這個聲道是專為電影中某些特殊的低頻聲音設計的，比如地震或爆炸聲。在影院系統中，LFE聲道會推動一個或一個以上的低音炮來製造這些特殊的聲音效果。而其他5個聲道的揚聲器都能夠再現一般的低音，比如人聲或背景音樂中的低音部分。

出於對揚聲器體積和成本方面的考慮，家庭影院播放系統的設計中會進行一些省略。它會把小體積的高音揚聲器用於5個聲道，而這5個聲道再共用一個單獨的低音揚聲器。在音樂錄製過程中其實很少用到LFE聲道，而家庭影院系統的通用低音揚聲器不僅能夠處理電影中的LFE聲道，還會同時處理來自其他5個聲道的低音部分。

關於如何處理環繞聲系統中的低音部分，甚至產生了一個專有的名詞，叫作“低音管理”（bassmanagement）。

設計環繞聲聲音時，聲音設計師可以根據情節以及要混合的素材製作出各種表現形式。可將環繞聲設計分成以下的基本設計項。

下面是環繞聲聲音設計中的六個基本方面和具體表現方法，用在各種場合中體現其效果。

無論音樂或戲劇這是最基本的環繞聲設計內容（圖1）。

音樂方面，環境空間可以在聽眾背後創建出來，聽眾能感知猶如身處廳堂，具有臨場感和氛圍體驗。在演奏管絃樂的音樂會中，廳堂的結構風格、聽眾熱烈反應的鼓掌和歡呼、以及自舞台上向廳堂內擴散的擴聲聲音，這一切能使聲音表現出現場真實性。

對於實況轉播，有着大量觀眾的室外體育比賽，諸如棒球、足球和網球，以及包括排球、滑冰、冰球、籃球和相撲等室內體育比賽，通過環繞氣氛的設計能夠使體育場館內激動人心場面的景像和氛圍逼真地表現出來。

至於戲劇，環境氛圍是環繞聲設計中最需要體現的，它能夠較清晰地反映出場景情況和戲劇劇情的進展。根據當前表演的場景所在，例如是起居室、法庭、地下停車場、叢林、沙漠、深海或宇宙飛船等，可以開發出各種各樣的環繞聲設計。

戲劇的環境氣氛與音樂會的環境氣氛其不同點在於，戲劇中不必同時錄下現場的環繞聲成份。對戲劇素材經常可以進行新的播放加工，以最好的方式進行組合，使之適合所選擇現場的表現方法。

對於音樂，在話筒佈置上錄音師可以發揮他們自己的才能，做到以連續的方式捕捉整個範圍內的空間信息，給出穩定的聲場。

對於在環繞聲上沒有概念和體驗的聽眾來説，飛越過渡形式的環繞聲設計最能使他們感受到環繞聲是什麼（圖2）。所謂飛越過渡，顧名思義，是使特定的聲音沿着前後的縱深方向移動的一種設計。例如，噴氣飛機的起飛和着陸，激烈戰鬥場面中槍彈的沿軌跡飛行，疾馳汽車的飛躍，潛水艇的駛過，以及宇宙飛船的航行等，對這些場景設計出瞬間的環繞聲效果將給人們衝擊性的感受。

如何創建出彈道軌跡的環繞聲效果，取決於設計者個人的創意思想。

水平旋轉形式的環繞聲設計能夠產生以螺旋狀環繞聽眾的漩渦樣聲音，聽眾感覺到猶如處在震搖和移動的空間內（圖3）。這種設計適合於表現颱風或龍捲風場景，但不宜頻繁使用，它使人進入極度驚恐、惡夢或異常心理狀態的世界，因而其表現場合應加以必要的限制。例如，這種設計形式能夠配合給出被吸入龍捲風內部、遊艇被捲入海洋大渦流下等現實場面中的聲音效果，或者模擬幻覺或惡夢之類的非現實場景中的環繞聲。應用於"災難啓示錄"開始處的螺旋漿和直升機的蒙太奇編輯是這種環繞聲設計形式的很好例子，可使研究者在乘直升機追蹤加利福尼亞洲大龍捲風的前方見識到驚狂的犬吠禽鳴。

4．領先聲場/餘音效果

前面"1"中説明的環境氣氛效果用來使聽眾感覺置身於現場之中，換言之，感覺上他與現場結合在一起。而領先聲場給予聽眾以當前場景的展開，餘音效果則能回味前一場景的印象（圖4）。

例如，假定一個場景是一家人在起居室愉快地用餐，而下一個場景將轉入一場意外事故而要求一家人趕往醫院手術室，則可以在起居室場景中只引入一些救護車警報聲和手術室大門開閉聲，以給出領先聲場。另外，作為餘音效果的例子，比如激烈的戰爭場面後過了10年，一位老人在家中回憶當年的戰鬥景象，這時在老人的特寫鏡頭上可給出當年槍聲的餘音效果，以使前後情節有聯繫地過渡。

這種設計形式能表現出聲音從聽眾上方灌降下來（圖5）。從理論上講，在當前的水平6聲道揚聲器佈置下要求重放表現這類聲音高低關係是不可能的，但是，實際上環繞聲揚聲器通常要放得高於聽眾的坐席，可以利用這一點實現聲音垂直下落效果。

這種設計形式的現實表現方法在一定場合十分有效，例如，在機場候機室內廣播的尋呼聲，在潛水艇內艇長的命令傳達，以及從飛船上來的尋呼聲等，都能使聽者有這種心理感受。來自天堂的上帝教誨聲和特殊的獨白等，也是有效的例子。

這種聲像強調效果不是給出自上落下的聲音效果，而是給出一種水平聲音效果，主體成份是以前方的C聲道為中心，輔助成份則由L-R/SL-SR聲道重現（圖6）。它能夠有效地強調諸如特定對話或者獨白之類的人聲，以及諸如開槍和爆炸之類的效果聲。不像單聲道的重現效果，這裏能夠設計出有效得多的強烈效果。多聲道技術與單聲道技術的全部表現手段相比較，既有強烈效果，又能確保峯值裕量。主、輔聲音成份怎樣分配，如何表現最佳效果，都依賴於設計師的才能。