環(huán)繞聲系統(tǒng)原理和應用

1、環(huán)繞聲系統(tǒng)原理和應用沈【摘要】基于心理聲學考慮討論了環(huán)繞聲系統(tǒng)的聽覺印象，分析了杜比環(huán)繞聲的聲像定位、空間感和臨場感。最后簡單敘述了環(huán)繞聲節(jié)目源和環(huán)繞聲系統(tǒng)的應用?！娟P(guān)鍵詞】環(huán)繞聲系統(tǒng)杜比立體聲聲像定位空間感臨場感【Abstract】 Based on the psychological acoustics,the auditory impression of surround sound system is discussed.The sound image location,spaciousness and presence are analyzed.At last,the program

2、me source and application of surround sound system are presented briefly.【Key words】 Surround sound systemDolby stereoSound image locationSpaciousness presence1引言環(huán)繞立體聲系統(tǒng)(簡稱環(huán)繞聲系統(tǒng))是一種新穎家庭娛樂AV系統(tǒng)。家庭放聲主要有HiFi立體聲系統(tǒng)、AV系統(tǒng)和環(huán)繞聲系統(tǒng)。聆聽音樂是HiFi立體聲的出發(fā)點，進行卡拉OK、欣賞MTV是AV系統(tǒng)的要求。家庭影院的環(huán)繞聲系統(tǒng)則是在家中營造出一種類似電影院的視聽環(huán)境，使電影拷貝上的信號和電

3、影院內(nèi)的聲場在家庭環(huán)境下重現(xiàn)，人們可以觀賞到電影院內(nèi)看電影一樣的視覺和聽覺效果。純音樂的環(huán)繞聲系統(tǒng)目前尚未流行，其中原因之一是家庭居室面積太小不易產(chǎn)生像音樂廳現(xiàn)場那樣的音質(zhì)效果。HiFi立體聲系統(tǒng)主要表現(xiàn)音樂的內(nèi)涵和細節(jié)，它要求對聲音不失真地重發(fā)，在技術(shù)指標上講究輸出聲功率、動態(tài)范圍、頻率響應、諧波失真等參數(shù)，對于聲場只強調(diào)聲像的方向定位，對它的賞欣以聽覺為主。AV系統(tǒng)則主要使聲音與畫面配合，卡拉OK以歌聲為主，而MTV則以歌舞為主，對音質(zhì)要求不如HiFi立體聲，因此它的音頻系統(tǒng)仍然采用HiFi立體聲，但要求歌曲的伴奏音樂和歌詞內(nèi)容相配的背景圖像同步顯示。家庭影院的環(huán)繞聲系統(tǒng)則要求準確重現(xiàn)聲場

4、定位，強調(diào)空間感，環(huán)繞感和臨場感，能夠創(chuàng)造一種與畫面配合的反映電影中某些驚心動魄的場面。它對音樂的細節(jié)要求不高，其音質(zhì)建立在多通路傳輸系統(tǒng)，欣賞集中在視覺和人物的對白，同時在對直達聲源方向感不變的情況下，給聆聽者帶來環(huán)繞效果的音質(zhì)感覺。采用環(huán)繞聲系統(tǒng)的家庭影院不再是簡單地用電視機來看電影，而是使人們在家中能夠享受到與電影院內(nèi)相同的視覺和聽覺效果。家庭放聲本質(zhì)上是兩個房間通過電聲系統(tǒng)單向耦合，例如錄音室和聽音室，電影錄音棚和電影院，如圖1所示。電聲耦合房間內(nèi)混響過程的特點是聽音室的音質(zhì)受錄音室影響，在聽音室內(nèi)的混響過程不同于無耦合時的混響過程。通常聽音室內(nèi)聲能衰變受兩個耦合房間的影響。通過電聲系

5、統(tǒng)耦合時，聽音室內(nèi)的總衰變過程比兩個被耦合房間中任一個衰變過程都慢。其混響情況接近于混響強的房間。通常錄音室的混響時間比聽音室要長，因此在聽音室內(nèi)放錄音時，其音質(zhì)受錄音室影響，有可能獲得類似于錄音室的音質(zhì)。此外，通過多通路傳輸系統(tǒng)還能反映錄音室內(nèi)的聲源分布，通常雙通路立體聲系統(tǒng)可給出聲像方向定位，環(huán)繞聲系統(tǒng)則進一步可實現(xiàn)聲場定位。圖1電聲耦合房間環(huán)繞立體聲技術(shù)有電子學的(包括數(shù)字技術(shù))和聲學的(包括心理聲學)。電子學技術(shù)是使錄音室記錄的音樂傳到聽音室并考慮它的的旋律、音調(diào)、音色、節(jié)奏等并盡量不失真地傳輸。聲學技術(shù)則是保證錄音室和聽音室的聲學特性，使錄下音樂的音質(zhì)優(yōu)美并且通過傳輸在聽者室內(nèi)重放時

6、能重現(xiàn)基于心理聲學的聲像定位和聲場定位的感覺，有空間感、環(huán)繞感和臨場感。文中基于心理聲學特點討論環(huán)繞聲系統(tǒng)的原理和應用。2多通路聲的主觀感覺在音樂廳內(nèi)聽實況演出時，聽眾除了聽到直接來自樂隊的直達聲以外，同時也聽到由房間內(nèi)各個表面反射回來的許多反射聲。這些反射聲是由房間添加的，反射聲的總和形成環(huán)繞聲信息，它反映了聆聽大廳的音質(zhì)。在家庭環(huán)境下聆聽立體聲錄音節(jié)目的同時，也能夠辨別出錄音大廳混響信息的環(huán)繞聲，并認出錄制節(jié)目大廳的聲學特點。這是高質(zhì)量放聲系統(tǒng)的一個重要特性，多通路系統(tǒng)的發(fā)展力求實現(xiàn)這個傳輸特性。在聽雙通路立體聲時，可以感覺到錄制時音樂傳來的方向，能夠分辨出管弦樂隊各種樂器的空間分布位置，

7、但主要是平面分布的位置。這時感覺到的聲像可以在兩只揚聲器之間的任何一個位置，所以雙通路立體聲能夠給出聲音的方向感，但缺少環(huán)繞聲。由于聽音房間的尺寸和聲學特性和錄音房間不同，當位于舞臺前傳聲器接收的聲信號用位于聽眾前方的揚聲器重放時，由于掩蔽效應不能充分再現(xiàn)錄音房間的混響信息(即環(huán)繞聲)?？梢杂靡恢粋髀暺鞣旁谖枧_前傳輸音樂信號，另一只傳聲器遠離聲源以接收并傳輸錄音房間的混響信息，這樣的兩通路系統(tǒng)雖然可以使聆聽者有空間感，但不能分辨聲源的方向性。4通路立體聲試圖重放音樂時，除了保留原信號的方向感以外，還部分地再現(xiàn)環(huán)境聲以產(chǎn)生更真實的空間感。典型的四通路立體聲系統(tǒng)使用四只傳聲器接收聲信號，其中兩只靠

8、近舞臺拾取直達聲，另外兩只傳聲器遠離聲源用來拾取混響聲。這些信號通過4條獨立通路用布置在聽音室四角的四只揚聲器重發(fā)以獲得空間感。70年代為了節(jié)省傳輸和記錄通路，提出了矩陣式424系統(tǒng)。將4通路傳聲器信號用矩陣編碼為兩條通路信號供傳輸或記錄，在重放時用解碼電路恢復為4路信號用四只揚聲器重放。但是由于通路之間有串擾而產(chǎn)生了一些缺點，例如聲像位置畸變，聲像不穩(wěn)定，理想聽音區(qū)窄等。4通路立體聲雖然給放聲提供了一種嶄新的感受，但還不能說是理想的多通路系統(tǒng)，至少可以認為音樂廳內(nèi)的聲音不完全來自四個點，并且4通路立體聲只能重現(xiàn)聲音的水平面分布，不能產(chǎn)生垂直方向的空間效果。由于受電影院杜比立體聲的影響，在家中

9、重放錄音節(jié)目也使用后通路創(chuàng)造一種環(huán)繞聲，而不僅僅重現(xiàn)反映錄音大廳混響信息的環(huán)繞聲。環(huán)繞聲系統(tǒng)的目的是再現(xiàn)環(huán)繞聆聽者周圍三維空間的方向信息(即聲場定位)，給聆聽者形成一種身臨其境的感覺。環(huán)繞立體聲的重發(fā)除了保留原信號的方向感以外，還產(chǎn)生包圍感(即來自四面八方)和空間擴展感(即具有比聽音房間更大，混響更強的感覺)。杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)方框圖如圖2所示。它是一種31方式的424系統(tǒng)，記錄時前方左、中、右3路主通路，后方1路環(huán)繞聲通路。記錄和傳輸時4條通路編碼為2條通路，重放時由2通路解碼還原成31方式的4條揚聲器通路。雖然也采用4條通路，但前方揚聲器重發(fā)時聲像位置排列不僅僅限于聆聽者前方幾十度范圍，而是已

10、經(jīng)將這種排列范圍無畸變地擴展到聆聽者的四周，甚至包含整個空間。在聆聽環(huán)繞立體聲時，聆聽者能夠區(qū)分來自前后左右的聲音以再現(xiàn)錄音大廳的聲學空間尺度和混響過程，使環(huán)繞立體聲無論在臨場感、空間感和環(huán)繞感等方面都比雙通路立體聲有質(zhì)的飛躍，使人們在家庭環(huán)境下可以享受到電影院、音樂廳的音響效果。圖2杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)方框圖應該指出，混響聲和環(huán)境聲都是指室內(nèi)反射聲的總和，但環(huán)境聲強調(diào)主觀的臨場感覺，而混響聲是反射聲時間衰變的感覺。在放聲技術(shù)中，通?；祉懧曋嘎曉捶块g中反射聲的總和，而環(huán)境聲更多的是指在聽音室內(nèi)聽錄音節(jié)目時由傳輸系統(tǒng)帶來的錄音房間混響信息的主觀感覺。當然聽音房間內(nèi)也有反射聲，但它的混響時間小于錄音室的

11、混響時間，因此環(huán)繞聲系統(tǒng)的目的是力圖重現(xiàn)演出現(xiàn)場混響信息的環(huán)境聲并反映其聲學特性，從而使重放時有較好的臨場感。此外，放聲技術(shù)中還有一個聽眾席問題。對于雙通路立體聲系統(tǒng)，本質(zhì)上只能個人享受，也就是只有一個聆聽位置能“聽到”正確的聲像位置。如果偏離中心位置，聲像就變動，舞臺感喪失。當坐在兩揚聲器的中垂線上時，聲像會落在兩只音箱之間，但音質(zhì)會因梳狀濾波器效應而變化。因此聽音區(qū)受到嚴格限制。而對于環(huán)繞聲系統(tǒng)其聽音區(qū)幾乎不受約束。3混響信息的傳輸最早的混響信息傳輸方式是用一只心形指向特性曲線傳聲器對準聲源檢拾直達聲，另用一只主軸與第一只傳聲器主軸成正交的8字形指向特性曲線傳聲器檢拾房間內(nèi)的混響聲，其布置

12、與雙通路立體聲的MS拾音方式相同。在重發(fā)時直達聲信號饋給面對聆聽者的揚聲器，另用一只具有8字形指向特性的揚聲器饋以混響聲信號并放在第一只揚聲器的上方或后方。這樣在聆聽時會有一種空間感覺，這種系統(tǒng)與雙通路系統(tǒng)一樣需要兩條傳輸通路，但在聆聽時不能提供方向信息，因此不被重視。另一種傳送混響信息的方式是采用雙通路立體聲系統(tǒng)，對左右兩只揚聲器除饋以主信號(L，R)以外，還分別饋以反相的混響聲信號，即(LR)或(RL)信號。也可以將一只傳聲器置于聲源前檢拾直達聲，同時用另一只傳聲器置于遠離聲源處檢拾房間中間混響聲，重發(fā)時揚聲器作相應于傳聲器的布置，當聆聽者位于一定的中心區(qū)時就會感到混響聲似乎來自室中的兩側(cè)

13、墻，但聆聽者在這個中心區(qū)以外時，這種感覺就會消失。如果采用圖3中所示的傳輸混響信息系統(tǒng)，直達聲由位于聆聽者前方的主揚聲器重放，混響聲則由分布在房間內(nèi)四周的輔助揚聲器以各種不同方向向室內(nèi)輻射。這種方式的效果較前兩種優(yōu)良，聆聽者雖然不能確定聲像位置，但猶如置身于演奏室中，并且聆聽區(qū)域幾乎可以遍及整個試聽室。這種聲音重放方式，雖然也用了兩條傳輸通路，但是傳送混響的輔助通路的帶寬較主通路的帶寬要窄，并且與主信號之間相位關(guān)系的要求也不嚴格。因此在設備方面較雙通路立體聲系統(tǒng)簡單。圖3傳輸混響信息的系統(tǒng)4混響信息的模擬在聲音重發(fā)系統(tǒng)中，產(chǎn)生混響信息主要有兩種途徑，一種是把發(fā)聲房間內(nèi)的混響聲通過重發(fā)系統(tǒng)傳輸?shù)?/p>

14、聽音室內(nèi)，如果這時聽音室內(nèi)混響聲被傳輸過來的混響信息掩蔽，則混響聲主要決定于發(fā)聲室的混響時間。另一種是直接在聽音室內(nèi)用延時器和混響器或數(shù)字聲場處理器模擬著名廳堂的特性以改善聽音室的音質(zhì)。目前這兩種方法都使用著并且聽音音質(zhì)不斷提高。前一種方法是采用多通路傳輸系統(tǒng)，也就是環(huán)繞立體聲系統(tǒng)，后一種方法采用人工混響系統(tǒng)。采用人工合成延遲聲的方法，即采用人工混響方法可在錄音室或聆聽室內(nèi)將混響時間延長，也可在聆聽中模擬混響聲空間印象的感覺。由于混響聲本質(zhì)上是由許多具有不同延遲的反射聲組成，而其強度隨反射次數(shù)的增加而逐漸衰減。因此可以用許多延時器產(chǎn)生人工混響，使聲信號經(jīng)過多次延時和不同衰減以適當?shù)膹姸扰c原信號

15、混合以模擬直達聲、早期反射聲和混響聲，在實際應用中采用電子延時器組成人工混響器。目前人工混響是錄音和放音時控制音質(zhì)的主要手段。通常在混響時間較短的錄音室內(nèi)錄音，然后對已錄音節(jié)目加入人工混響。在聽音室內(nèi)由于混響時間較短，也可附加人工混響。為小房間提供人工混響的數(shù)字聲場處理器是最新發(fā)展起來的人工混響技術(shù)，它不同于一般的人工混響器。后者是在聆聽者的后方或側(cè)面安裝揚聲器來播放，利用人工混響技術(shù)模擬教堂、音樂廳、體育館或電影院的音響效果，并且單通路的人工混響效果往往被固定在某一點上，正面的聲音很難向空間擴散，使主通路和人工混響通路無法平滑連接，從而不可能獲得自然的混響效果。使用在數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的

16、數(shù)字聲場處理器可以再現(xiàn)多種模式的聲場，內(nèi)部存儲器可以記憶混響聲的模式、延遲時間和混響特性等，可以提供多種聲場的音響效果。也可以用延時器和混響器模擬聲音的空間感覺。以延時信號饋給主揚聲器右邊的另一只揚聲器或兩側(cè)的兩只揚聲器，聆聽時都可以產(chǎn)生空間感覺而沒有聲音分裂現(xiàn)象。但是在不同位置上，音質(zhì)有明顯差別。在房間內(nèi)聽聲音時，聆聽者可以根據(jù)到達人耳的直達聲和早期反射聲之間的間隔判斷廳堂的大小，通常要求這種時間間隔必須小于20ms，并且要求直達聲相對混響聲要較強。也可以在直達聲和人工混響聲之間引入一個或幾個無混響但具有衰減的延時信號以改善重放聲的音質(zhì)。通常采用多個延時器，其中一個產(chǎn)生早期反射聲，另一些產(chǎn)生

17、人工混響。空間感覺的模擬有時也應用于雙通路立體聲錄音。它用延時器和衰減器將左、右兩通路信號交叉引入另一通路，從而模擬房間四壁的早期反射，這樣可以改善聲音重發(fā)中揚聲器之間距離不夠?qū)挄r的聆聽效果。5環(huán)繞聲系統(tǒng)的音質(zhì)人只有兩只耳朵，卻能感覺到三維空間的聲音，但是單通路系統(tǒng)重放時只能傳遞音樂中最重要的信息，例如旋律、音色、節(jié)拍、混響等，沒有空間感和環(huán)繞感。采用雙通路立體聲系統(tǒng)就可以感覺到聲源的分離和聲像定位。多通路系統(tǒng)中，每只音箱可以代表該通路的獨立位置聲源，而音箱和音箱之間的相互組合又可出現(xiàn)很多不同位置的聲像。實驗表明多通路系統(tǒng)才能捕捉和還原音樂信號的方位與空間的復雜關(guān)系。要獲得前方舞臺的聲源幻像最

18、少需2條通路，若對一群聽眾來說就需要左、中、右三條通路。理論上通路數(shù)越多越好，通路數(shù)量依賴于舞臺和觀眾廳的大小以及需要定位的準確度。通常在家庭環(huán)境下再現(xiàn)音樂精確的聲像位置并不是很重要的，因為還必須考慮放聲系統(tǒng)的價格。雙通路立體聲系統(tǒng)已能把聲源分開的感覺保存下來，它是“家庭使用已足夠”和“實際可能”之間的折衷。當時多通路系統(tǒng)的許多技術(shù)問題還沒有解決，因此雙通路立體聲并不是科學概念，而是當時技術(shù)的現(xiàn)實可能。雙通路立體聲常導致中空效應和左、右聲道效果的夸張。4通路立體聲企圖獲得更豐富的聲像定位和空間感。采用矩陣編碼的環(huán)繞聲系統(tǒng)是把4路信息編碼后記錄到2路聲跡上。重放時經(jīng)解碼恢復為4路信號，這樣不但減

19、少存儲和傳輸?shù)膹碗s性，而且可與雙通路立體聲系統(tǒng)兼容。但恢復的4路信號與原來不一樣，有漏音和串音，使聆聽者分不出哪個聲音來自哪條通路。較好地矩陣系統(tǒng)能夠產(chǎn)生沒有串擾的4路信息的聲像，但要求處理幾個同時出現(xiàn)的聲像時就無能為力了。實際上4通路立體聲的失敗是由于沒有以心理聲學為基礎(chǔ)，編碼和解碼缺乏合理性，4通路立體聲只是把雙通路系統(tǒng)簡單地擴充。放在后邊的揚聲器對產(chǎn)生包圍感和空間感也不是最好的，可能放在側(cè)向反而更好些。音樂中來自后方的聲音很少，但對空間形象是需要的。統(tǒng)計表明，喜歡環(huán)繞音箱放在兩側(cè)的聽眾比放在后邊大約多24倍。應該注意到，4通路立體聲系統(tǒng)雖然失敗了，但是保留下兩大技術(shù)發(fā)明；多通路技術(shù)和矩陣

20、編碼。杜比實驗室把降噪技術(shù)和4通路立體聲結(jié)合起來，創(chuàng)造出4通路杜比系統(tǒng)用于電影放聲。左、中、右三路在前方，單一的環(huán)繞通路用聽眾邊上和后面的一組音箱來重放，如圖4所示。所有信息編碼在2路寬頻帶聲跡上，并發(fā)明了編碼矩陣和有源解碼矩陣。在家庭影院中采用了杜比環(huán)繞聲，環(huán)繞聲揚聲器減少到兩只，放在后方左右兩側(cè)以便為多數(shù)用戶接受并保證最有效地形成空間感和環(huán)繞感。環(huán)繞通路內(nèi)加一定的延時，使時間上與前方音箱的聲音分開。這時，屏幕中間是定位良好的對白，音樂和聲音效果橫跨前方并存在于環(huán)繞通路中。混響信息和另一些環(huán)境聲放在環(huán)繞通路，可人為地制造出一些從頭頂掠過的聲音效果。特別是一個固定的提供對白的中央通路，使聽眾區(qū)

21、展寬，同時環(huán)繞通路增強了音樂和音響效果的氣氛。圖4電影院杜比立體聲的音箱布置杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)的揚聲器布置采用13方式，即在前方設L、R、C三條通路的揚聲器用以模擬聆聽者前方聲源的直達聲，前方的早期反射聲以及前方的混響信息。在聆聽者后方側(cè)面設置并聯(lián)在環(huán)繞通路的兩只揚聲器(S×2)，用以攜帶模擬聆聽者左、右和后方的早期反射聲和混響聲信息，也可以攜帶畫面以外的效果信息，并且在環(huán)繞聲通路中插入延時電路和降噪電路，利用優(yōu)先效應使環(huán)繞聲信號不干擾前方聲像定位。5.1杜比專業(yè)邏輯環(huán)繞聲系統(tǒng)杜比專業(yè)邏輯環(huán)繞聲系統(tǒng)(Dolby Pro-Logic Surround)是在杜比環(huán)繞聲基礎(chǔ)上改進而成的，它在解

22、碼時固定矩陣用自適應矩陣來替代(也稱方向強調(diào)矩陣)，可將各重發(fā)通路之間的分離度提高。在杜比環(huán)繞聲中矩陣編碼把傳遞空間信息的獨立信號收并為兩個，所需的傳輸信號較少。因此編碼過程中使原聲場的空間信息受到損失解碼時只有犧牲后方聲像的明晰度來確保前方的明晰度。在杜比專業(yè)邏輯環(huán)繞聲系統(tǒng)中方向強調(diào)電路可在揚聲器方向上產(chǎn)生一個明晰的聲像，這是它最突出的優(yōu)點，但是對于非揚聲器方向上的聲像卻難以奏效這樣限制了重放時聲像的分布。并且方向強調(diào)電路在同一時刻內(nèi)只能對一個方向最多是對角線上的兩個相對方向起作用，不能同時對多個方向起作用。所以Pro Logic系統(tǒng)在同一時刻內(nèi)只有單一聲源發(fā)聲的情況，如影視中的對話，一些特

23、殊效果等，結(jié)合視覺和聽覺的心理特性可以取得較好效果，但是對于同時有多個聲源發(fā)生的情況，例如大型管弦樂，方向強調(diào)電路的作用就不大。當這種系統(tǒng)的環(huán)繞聲效果出現(xiàn)在聽者室內(nèi)時，即使在狹小的房間內(nèi)也能夠讓聆聽者感覺到空間變大，猶如置身于寬廣的空間里。中央通路和前置的一對揚聲器所形成聲像定位很精確的前方聲場時，若視覺與聽覺配合時可以產(chǎn)生非常自然的戲劇性效果，使聆聽者感受到劇中人物的言行舉止更逼真，且有立體感，能表現(xiàn)出飛躍頭頂?shù)囊繇懶Ч?。但是由于環(huán)繞通路為單通路，因此無法表現(xiàn)后方不同定位感的微妙變化。此外，在杜比編碼過程中，4個聲道所攜帶的聲源直達聲、早期反射聲和混響信息已經(jīng)全部包含在2聲道信號中，如果用雙

24、通路立體聲系統(tǒng)重放這樣的信號會得到很好的立體聲效果，因此具有兼容性。值得注意的是，當聆聽者處在揚聲器半張角為45°的位置時，原來在環(huán)繞通路內(nèi)聆聽者左、右、后方的早期反射聲和混響聲很真實地出現(xiàn)在兩只揚聲器以外至聆聽者左、右±90°范圍的角度內(nèi)，具有界外立體聲效果。5.2杜比數(shù)字聲環(huán)繞聲系統(tǒng)為了解決編解碼引起的失真采用了31方式444系統(tǒng)，即杜比AC3數(shù)字環(huán)繞聲系統(tǒng)，它具有完全分離的51通路的獨立傳輸通路即L、 C、 R、SL、 SR通路，主通路的頻率響應均為寬頻帶(12020000Hz)，另外再加一條超低音通路，其帶寬為3120Hz故稱為5.1通路。它的優(yōu)點是中央定

25、位更精確，兩條后置環(huán)繞聲通路具有寬帶響應，其聲學效果更為自然、真實。杜比AC3系統(tǒng)采用感覺編碼運算來進行數(shù)據(jù)壓縮，刪除無法聽聞部分并利用聽覺掩蔽效應大幅度減少所需比特數(shù)從而實現(xiàn)了實用化，AC3系統(tǒng)雖然具有六通路，但其傳輸率卻只有320kbs。此外，AC3系統(tǒng)的環(huán)繞聲通路實現(xiàn)了立體聲化，加上前方三條通路使聲像定位和聲場再現(xiàn)非常好，在欣賞影視節(jié)目時臨場感會更強烈。在AC3編碼系統(tǒng)中，5.1條通路沒有耗損，消除了通路間串擾，由于采用了先進編碼系統(tǒng)極大地提高了動態(tài)范圍和展寬了頻率范圍，保證了重發(fā)時的低失真。根據(jù)有關(guān)文獻4，通過改變5通路32方式系統(tǒng)現(xiàn)有的對信號饋給方法，可以使它能夠重發(fā)較穩(wěn)定的側(cè)向聲像

26、并且聽音區(qū)也有所擴大，從而使系統(tǒng)不但能適用于伴隨圖像聲音重發(fā)，也可用于不伴隨圖像的純音樂重發(fā)。5.3DSP環(huán)繞聲系統(tǒng)利用人工混響技術(shù)可以在家庭聽音環(huán)境下模擬音樂廳、劇場、電影院等的音質(zhì)。由于它是通過電子電路調(diào)整聽音室的聲學特性，因此可模擬的音響效果類型很多，并且調(diào)節(jié)迅速方便。DSP環(huán)繞聲系統(tǒng)采用在數(shù)字混響器技術(shù)上發(fā)展起來的數(shù)字聲場處理器(Digital Sound Processor)，目前一些AV放大器內(nèi)部都有設置聲場重現(xiàn)的各種模式，或在存儲器內(nèi)記憶環(huán)繞聲模式、延遲時間和混響特性，后方通路電平、中央通路電平和中央通路模式和平衡等。如果不使用記憶模式則可以切換為標準模式。數(shù)字聲場處理器可提供數(shù)

27、十種不同類型聲場和環(huán)繞聲效果。延遲時間可在較大的范圍內(nèi)選擇，有多種中心模式控制，有些還有均衡網(wǎng)絡配合以達到最佳效果。家庭影院可以采用日本YAMAHA公司Cinema DSP環(huán)繞聲系統(tǒng)，由杜比專業(yè)邏輯解碼器和聲場處理器組成。杜比Pro Logic系統(tǒng)可使人們在家中欣賞電影所錄制的音響效果，而DSP所模擬的是固定的特殊空間，它們是完全不同的。但是兩種效果可以混合在一起形成與電影音響效果結(jié)合的空間效果。例如，當你在電影院內(nèi)看電影時，除Pro Logic環(huán)繞聲系統(tǒng)營造出來的聲音空間外，電影院本身的環(huán)境也會影響電影反映的音響效果。人們聽到的聲音是混合著兩種效果的聲音。然而在家中只使用杜比Pro Logi

28、c系統(tǒng)或者Cinema DSP系統(tǒng)就只能享受電影音響效果或模擬電影院聲學空間效果。把兩種效果疊加在一起，就可以完整地呈現(xiàn)出在特定電影院內(nèi)看杜比制式電影的臨場效果。Cinema DSP系統(tǒng)除了設有構(gòu)成杜比Pro Logic系統(tǒng)重放的L，R，S×2共5條通路以外，還增加了兩條通路的前方聲音輸出，即總共7條通路輸出，使家庭影院的音響效果非常良好。這種技術(shù)的要點是以原輸入信號為基礎(chǔ)，經(jīng)杜比Pro Logic解碼器和Cinema DSP處理，根據(jù)選擇的DSP程序形成7條通路信號以重現(xiàn)一個三維空間聲場，將聆聽者團團圍住。采用Cinema DSP系統(tǒng)重放時的最顯著特點是聲像定位十分準確，聲場分布連

29、續(xù)而平滑，并且受音量的影響較小。5.4兩通路環(huán)繞聲系統(tǒng)雙通路立體聲系統(tǒng)只能重現(xiàn)有限的前方聲場，難以滿足對原聲場的重現(xiàn)和獲得臨場感。 但是人們用兩只耳朵卻能聽到三維聲音。因此雙通路環(huán)繞聲技術(shù)根據(jù)生理聲學和心理聲學研究成果解決了這個問題。它主要采用兩類方法：(1)采用雙耳效應和耳廓效應對音頻信號進行處理，并采用濾波技術(shù)消除揚聲器重放時的交叉聲音，因此只使用兩只揚聲器可以再現(xiàn)三維環(huán)繞聲場；(2)根據(jù)頭部相關(guān)傳遞函數(shù)(HRTF)設計的濾波器對雙通路立體聲節(jié)目進行處理，利用耳廓效應補償傳聲器頻率響應與人類聽覺系統(tǒng)的差異，最后通過雙通路立體聲系統(tǒng)重放三維環(huán)繞聲場。已經(jīng)提出的有3D系統(tǒng)、SRS系統(tǒng)、Spac

30、ilizer系統(tǒng)和Qxpander系統(tǒng)等。這種情況一方面反映各人對聽覺心理的不同理解，另一方面也受專利權(quán)的影響。雙通路環(huán)繞聲系統(tǒng)采用3D Audio技術(shù)，它產(chǎn)生三維聲場的方法與多通路系統(tǒng)完全不同。多通路系統(tǒng)是通過增加聲源的數(shù)量來改變客觀的物理聲場以產(chǎn)生空間感，而3DAudio技術(shù)是基于人的主觀聽覺特性，恢復聲音記錄時丟失的聽覺系統(tǒng)用于空間定位的信息，在放聲時重現(xiàn)三維聲場。已經(jīng)提出的3D Audio技術(shù)方案有三類：(1)在錄制節(jié)目時采用特殊錄音方法記錄下來的信號仍為兩路，但保持原有空間定位信息不致丟失，只需使用普通雙通路立體聲設備重放就可獲得三維空間效果，缺點是無法利用現(xiàn)有的立體聲節(jié)目源；(2)

31、利用現(xiàn)有節(jié)目源，將雙通路立體聲信號送入3D Audio處理器，通過特殊算法恢復已經(jīng)丟失的空間信息，然后混入常規(guī)節(jié)目進行播放；(3)把3D Audio處理過程從錄制端移到用戶端，這時每個用戶需要加裝一個3D Audio處理器，但節(jié)目源是普通雙通路錄音節(jié)目源。在播放時由3D Audio處理器對雙通路立體聲節(jié)目源進行實時處理，產(chǎn)生三維空間效果。顯然雙通路環(huán)繞聲系統(tǒng)是多通路環(huán)繞聲系統(tǒng)的一個補充，是為了用現(xiàn)有雙通路立體聲設備產(chǎn)生環(huán)繞聲效果，雖然它與多通路環(huán)繞立體聲效果仍有一定差距，但隨著信號處理技術(shù)的發(fā)展會不斷提高環(huán)繞立體聲效果。雙通路環(huán)繞聲系統(tǒng)有一些特點，例如：(1)環(huán)繞感強，動態(tài)范圍大，影響節(jié)目的音

32、樂和音響效果充滿欣賞環(huán)境，有良好的空間感和臨場感；(2)聲場開闊，環(huán)繞聲效果與聽音位置無關(guān)；(3)定位感稍差，雖然對一般影視對白能夠定位在屏幕前，但準確性稍差，且中央通路的音量無法調(diào)節(jié)，L和R通路的聲像基本上分布在前方，但較為散亂；(4)在一定程度上可改善節(jié)目源的信噪比，并且多種雙通路環(huán)繞聲除了共性外，還有其獨特個性。6環(huán)繞聲系統(tǒng)的節(jié)目源節(jié)目源是放聲系統(tǒng)的必備條件并且需與放聲系統(tǒng)匹配，它是是否能普及的關(guān)鍵問題。自從光盤問世以來，許多節(jié)目源都采用光盤，它不但性能優(yōu)異而且選曲容易，可以實現(xiàn)人機對話。激光唱片CD是雙通路立體聲系統(tǒng)的節(jié)目源，激光影碟LD和激光小視盤VCD是AV系統(tǒng)的節(jié)目源，前者性能良

33、好，但價格昂貴，不為家庭放聲用戶接受。而VCD則性能適中，價格便宜易于流行。對于杜比環(huán)繞聲的節(jié)目源可以采用LD和激光數(shù)字視盤DVD。兩通路環(huán)繞聲系統(tǒng)的節(jié)目源可以采用CD，VCD。對于杜比環(huán)繞聲系統(tǒng)需采用編碼節(jié)目源，至少要有兩通路信號，因此盒式錄像帶可以用作424編碼系統(tǒng)的節(jié)目源，通過解碼器恢復成4通路環(huán)繞聲系統(tǒng)。應該指出VCD的視頻和音頻信號均按MPEG1進行數(shù)據(jù)壓縮，其圖像分辨率比LD要差，音質(zhì)接近于CD。VCD通常不用作Pro Logic系統(tǒng)節(jié)目源。因為它采用MPEG1壓縮編碼方式，對Pro Logic系統(tǒng)的2聲道信號需要先進行解壓縮，再由帶Pro Logic解碼功能的AV放大器解碼成4聲

34、道信號激勵揚聲器放聲。MPEG1是對獨立聲道分別進行壓縮，而經(jīng)過矩陣編碼的信號在每一聲道中除原有的左或右聲道信號以外，還有一定比例的中置信號和環(huán)繞聲信號。利用人耳掩蔽效應的MPEG1壓縮方式將打亂原始信號的比例，即使再由Pro Logic矩陣解碼，聆聽時聲場定位感覺已混亂。因此VCD用作杜比節(jié)目源是一種不合理的配置。而僅僅比較適用作AV系統(tǒng)的節(jié)目源，例如卡拉OK系統(tǒng)的節(jié)目源。LD是一種優(yōu)質(zhì)AV節(jié)目源，它可以用于這三類系統(tǒng)。早期的LD記錄的視頻信號是模擬信號，而音頻信號則是雙通路信號或是將矩陣編碼的模擬信號再進行數(shù)字化處理后的數(shù)字信號，用Pro Logic解碼器處理可獲得杜比環(huán)繞聲。稍后的LD也

35、可裝載AC3音頻數(shù)字信號，故可用作AC3環(huán)繞聲系統(tǒng)的節(jié)目源。但是價格較貴，僅用于專業(yè)音響。最近開發(fā)的激光數(shù)字視盤DVD是一種價格上可接受的優(yōu)質(zhì)環(huán)繞聲節(jié)目源，它具有51獨立聲道的多路記錄系統(tǒng)，雖然采用MPEG2數(shù)字壓縮方式，由于是獨立的分離通路，故不影響聆聽時的聲像定位與聲場定位的質(zhì)量?？梢杂肈VD直接拷貝電影片作為家庭影院的節(jié)目源，在家庭環(huán)境下獲得在電影院看電影那樣的視覺和聽覺效果。最近公布的超級VCD標準，因為仍然是2聲道聲音，故必將是一個市場過渡產(chǎn)品，在技術(shù)上是不能與DVD競爭的。DVD的音頻信號采用AC3壓縮編碼，具有51條獨立通路，音質(zhì)比Pro Logic系統(tǒng)提高很多，還可以同時播放8

36、種語言和32套字幕。目前DVD標準已提出兩種類型分別用于AV節(jié)目源的DVDVideo和用于純音樂的DVDAudio，后者可用于HiFi環(huán)繞聲節(jié)目源，從而可以提供伴隨圖像和不伴隨圖像通用環(huán)繞聲系統(tǒng)的節(jié)目源。7環(huán)繞聲系統(tǒng)的應用環(huán)繞聲技術(shù)在電影院、音樂重放系統(tǒng)、家庭影院和高清晰度電視伴音獲得廣泛的使用，它增強了重發(fā)系統(tǒng)的方向感、空間感和環(huán)繞感，使聆聽者猶如置身于原聲場，有身臨其境的感受而受到歡迎。環(huán)繞聲系統(tǒng)是雙通路立體聲普及以來放聲技術(shù)的最大進展。從不斷改進放聲時聲像分布的準確性以及為了減少傳輸通路并和雙通路立體聲具有兼容性，發(fā)展了各種類型的環(huán)繞聲系統(tǒng)。應用于電影院、音樂重放、家庭影院、高清晰度電視伴音以及效果聲的各種環(huán)繞聲