2014年8月15日 (五) 22:48 Test 32

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== 简介 ==

Stereo（立体声） '''立体声'''

我们在聆听[[MP3]]时，一般会用到一对耳机，最重要的理由产生立体声的效果，让声音呈现出左右空间的感觉。因此在[[声音信号]]中，我们会用两个声道来传送立体声信号：一个是负责[[左声道]]、另一个则是负责[[右声道]]。

立体声录音技术诞生于1954年。

'''立体声的概念'''

立体声，顾名思义，就是指具有[[立体感]]的声音。

首先，它是一个几何概念，是指在三维空间中占有位置的事物。因为声源有确定的[[空间]]位置，声音有确定的方向来源，人们的听觉有辨别声源方位的能力。尤其是有多个声源同时发声时，人们可以凭听觉感知各个声源在空间的位置分布状况。从这个意义上讲，自然界所发出的一切声音都是立体声。如[[雷声]]、[[火车声]]、[[枪炮声]]等。

当我们直接听到这些立体空间中的声音时，除了能感受到声音的强度、音调和音色外，还能感受到它们的方位和层次。这种人们直接听到的具有方位层次等空间分布特性的声音，称为自然界中的立体声。

其次，自然界发出的声音是立体声，但我们如果把这些立体声经记录、放大等处理后而重放时，所有的声音都从一个扬[[声器]]放出来，这种重放声（与原声源相比）就不是立体的了。这时由于各种声音都从同一个扬声器发出，原来的空间感（特别是声群的空间分布感）也消失了。这种重放声称为单声。　　如果从记录到重放整个系统能够在一定程度上恢复原发生的[[空间感]]（不可能完全恢复），那么，这种具有一定程度的方位层次等空间分布特性的重放声，称为音响技术中的立体声。

== 其他介绍 ==

我们听声音时，可以分辨出声音是由哪个方向传来的，从而大致确定[[声源]]的位置。我们所以能分辨声音的方向，是由于我们有两只[[耳朵]]的缘故。例如，在我们'''立体声'''的右前方有一个声源，那么，由于右耳离声源较近，声音就首先传到右耳，然后才传到左耳，并且右耳听到的声音比左耳听到的声音稍强些。如果声源发出的声音频率很高，传向左耳的声音有一部分会被人头反射回去，因而左耳就不容易听到这个[[声音]]。两只耳朵对声音的感觉的这种微小差别，传到大脑神经中，就使我们能够判断声音是来自右前方。这就是通常所说的“双耳效应”。

一般的录音是单声道的。例如一个[[音乐会]]的录音，从舞台各方面同时传来的不同乐器声音，被一个传声器接收（或被几个传声器接收然后混合在一起），综合成一种音频电流而记录下来。放音时也是由一个扬声器发出声音。我们只能听到各个方向不同乐器的综合声，而不能分辨哪个乐器声音是从哪个方向来的，感觉不到像在音乐厅里面听音乐时的那种立体感（空间感）。

如果录音时能够把不同声源的空间位置反映出来，使人们在听录音时，就好像身临其境直接听到各方面的[[声源]]发音一样。这种放声系统重放的具有立体感的声音，就是立体声。

在舞台上用两个相距不太远的传声器，分别连到两个放大器上，然后把放大器放大后的变化电流连接到另一个房间的两个与传声器位置对应的扬声器中。这样当一个演员在舞台上由左向右、边走边唱地走过时，在另一个房间里的听众就会感到好像演员就在自己面前由左向右、边走边唱地走过一样。如果用两个录音机同时分别记录从两个传声器送来的音频电流；放音时，再将同时放音的两个扬声器放到与传声器对应的位置上，听到的[[声音]]就会有很好的立体感，这就是两声道立体声录音。现在的立体声磁性录音机大多是两个声道的。它的录音磁头和放音磁头都是由上下两组线圈做成的，磁头的磁心叠厚比一般用的磁带录音机磁头磁心叠厚要窄一半多，在磁带上的磁迹也就比普通录音机记录的磁迹窄一半多。这样，一条磁带上就有四条磁迹。在录音时，声音由布置在左右的两个传声器转变成音频电流后，由录音机内的两套放大器分别进行放大，并分别送到录音磁头的两组线圈内，当磁带经过录音磁头时，两声道的录音就同时被记录到磁带的两条磁迹上。在放音的时候，磁带通过放音磁头时，放音磁头的两组线圈分别感应出两条磁迹的变化[[电流]]，经过两套放大器分别放大，然后由布置在听众左前和右前的两个扬声器分别重放出两个声道的声音，使听众获得立体感。

== 特点 ==

与单声道相比，立体声有如下优点：（1）具有各声源的方位感和分布感；'''立体声'''（2）提高了信息的清晰度和可懂度；（3）提高节目的临场感、层次感和透明度。

多声道环绕立体声的发展

声音再现的简史人们很早就学会利用简单的[[扬声器]]来完成声音的再现，早期的扬声器功能比较简陋，它所再现的声音根本谈不上逼真，无法给听众以身临其境的感受。随着能够实现电子录音和回放的设备的出现，人们对于完美声音再现的追求也上升到新的高度。

动圈式扬声器的概念是由两位[[美国人]]—Rice和Kellogg在1924年发明的，不过也有迹象表明一位英国工程师Paul Voigt可能在更早些时候就应用了这一概念。有意思的是，尽管已经过去了80年，但基本的扬声器技术并没有太多的变化，我们现在使用的扬声器仍然是基于动圈技术。最大的变革要算是立体声概念的出现，它能够通过两个扬声器表现出声音的方向和深度，从而让听众获得更真实的[[声场]]感受。

美国无线电公司（RCA）于1957年第一次将立体声唱片引入商业应用领域，开始是采用双音轨的[[磁带]]作为存储介质，后来又采用黑胶唱片进行存储。大多数唱片公司在20世纪60年代逐步放弃单声道而转向立体声[[技术]]。尽管立体声的效果无疑要大大好于单声道，但它还不算特别理想，比如它无法根据听众的位置变化而提供一个稳定的声场效果。

电影院的音响效果

声音的录制和再现技术在很大程度上是由[[电影工业]]所推动的，今天的环绕声系统就是一个典型的例子。早在1939年，由迪斯尼公司投拍的动画片[[《幻想曲》]]（Fantasia）就率先采用了多音轨录制和多声道回放技术，当时这种技术也被迪斯尼公司称为Fantasound。不幸的是，随后爆发的第二次世界大战使得该技术的发展延误了很多年。

最早的电影采用同步播放唱片的方式来回放声音，但很快就被另一种更方便的声音播放技术所代替，这种技术可以利用电影胶片的边缘部分来保存声音信号，从而能够与影像同步播放。由于这一技术可以实现多音轨录制，并且还能利用数字化的镶嵌技术扩展到可支持多种音频格式，因此该技术一直沿用到今天。

最初在电影胶片上保存音轨时采用的是单声道系统。随着立体声的普及，[[电影胶片]]上的音轨很快就扩展到双音轨，并且逐步发展到多音轨（一般通过同时播放多卷胶片的方式来实现）。有些电影拷贝在制作时会在胶片旁边附带磁性片基用于保存音轨，这种音轨可以获得更好的声音效果，但价格要昂贵很多，而且使用起来也不如光学片基的音轨方便。

1975年，Dolby实验室针对电影音轨发明了Dolby立体声技术。Dolby立体声仍然属于模拟信号系统，它的大致原理是通过矩阵编码的方式在两条光学音轨上保存四条音轨的信息。这四条音轨的效果比双声道立体声要好，因为它不仅在电影荧幕后面放置了左、中、右三组扬声器，还可以在剧场的旁边和后边放置若干组扬声器来实现环绕声。这一系统就是目前流行的Dolby 5.1标准的前身。

在DTS影院系统中，电影胶片上只需要通过光学方式印上一条简单的时序轨迹。然后通过一个廉价的读取头就能从影院放映机中读出这一时序信号，再根据这一信号同步播放来自一台或多台[[光驱]]中的数字[[音频文件]]。

== 环绕立体声的多种格式 ==

多声道环绕声最让人迷惑不解的地方之一就是存在很多种不同的格式。下面是最常见的几种环绕声标准。

Dolby AC-3（Dolby Digital）标准'''立体声'''

Dolby Audio Code 3（简称AC-3，但更为流行的叫法为Dolby Digital）是针对HDTV（高清晰电视）应用而开发的一种音频编码格式，它将5个全频段（3Hz-20000Hz）的音轨和一个低频段（3Hz- 120Hz）的音轨通过有损压缩的方式编码为一个数据流。

它所采用的压缩算法会将人耳不易听到的部分声音细节信息删除，从而能够实现10:1的压缩比。Dolby Digital标准在电影工业中得到了非常广泛的应用，在大多数DVD影碟中都能看到它的身影，而且目前几乎所有的DVD机都能支持这一标准。

Dolby Pro Logic II

Dolby Pro Logic（杜比定向逻辑技术）是一种矩阵解码技术，它能够将VHS录影带及TV节目中已编码在立体声音轨上的杜比环绕声的节目解码还原为四声道输出的环绕声节目。而Dolby Pro Logic II（第二代杜比定向逻辑技术）要更为先进一些，它能从任何立体声节目源分离出五个独立声道的环绕声（左、中置、右，左环绕及右环绕），即便原来的节目没有经过杜比环绕声的编码处理也能实现。对于经过杜比环绕声编码的节目的回放，如电影音轨，其声音效果可与Dolby Digital 5.1媲美；对于未编码的立体声[[节目]]，如立体声CD唱片，节目回放的效果可营造出更宽广的、更有包围感的声场环境。与第一代技术相比，第二代杜比定向逻辑的另一项改善之处在于它提供了全频段的两个独立的环绕声道，而第一代技术只有单一的、频段有限的环绕声道。

Digital Theater Sound（DTS）

与Dolby Digital编码格式类似，Digital Theater Sound也是一种有损音频编码技术。在电影中DTS的压缩比例通常在2.9:1到4.3:1之间。它所采用的压缩算法并不是基于人耳的听觉，而是基于数据的冗余度。由于采用了带有线形预测和自适应功能的小波编码方式，它能够非常有效地减少数据冗余度并进行压缩。

开发DTS系统的宗旨是想建立一个适用于所有影院的统一的数字音频标准，而不仅仅针对音响演示厅。它并不主张把音频数据直接保存到电影胶片上，而是试图通过其他媒介来实现更简便、更廉价、更稳定、更灵活同时具有更高音质的电影声音回放。由于DTS致力于把声音播放与电影胶片分离开来，这也成为它与其他影院声音系统最大的不同，比如它最主要的竞争对手—Dolby Digital系统。

不过如果我们仅仅讨论在家庭中观看DVD影碟的话，这两种环绕声系统之间并没有特别明显的差异，它们都需要硬件或者软件的解码器将数据分解为6个声道（5.1）。这是因为制作DVD影碟时，Dolby的音轨就不用再保存在电影胶片的边缘了。在DTS影院系统中，电影胶片上只需要通过光学方式印上一条简单的时序轨迹。然后通过一个廉价的读取头就能从影院放映机中读出这一时序信号，再根据这一信号同步播放来自一台或多台光驱中的数字音频文件。

在DTS系统中，声音是采用数字音频文件的格式保存在CD-ROM上的（而不是采用CD音轨方式），这主要是为了更好地进行错误校正。通过多个光驱组成的光驱链就能扩展出若干条环绕声音轨，对于那些需要提供外语配音的电影拷贝，只需要配上另外的光盘即可，相当灵活。

DTS系统的原型于1992年问世。在接下来的几年中，这一技术受到美国好莱坞大导演斯皮尔伯格（Steven Spielberg）及环球电影公司的高度重视，并在大型科幻电影“[[侏罗纪公园]]”中首次采用了DTS技术（1993年6月）。斯皮尔伯格和环球电影公司甚至和该技术的发明人德利贝尔格共同合作成立了DTS公司。随后，支持DTS的影院如雨后春笋般普及开来。DTS公司还开发了一些其他的音频格式，包括DTS-ES（DTS 5.1声道的增强版，使用一个额外的背环绕中置扬声器来实现6.1回放）、DTS 96/24（采用96 kHz、24-bit采样率的5.1环绕声）、DTS Neo 6（将老电影中的两声道音源扩展成5.1环绕声，类似于Dolby Pro Logic II）。

选择

Dolby Digital还是DTS对消费者而言，他们似乎并不太关心一部DVD影碟究竟采用的是Dolby Digital还是DTS声音系统，这些事情往往是影碟发行商需要操心的。大多数的家庭影院系统都能够同时支持Dolby Digital和DTS环绕声，而且很多影碟本身就在一张DVD光盘上同时提供了Dolby Digital和DTS编码方式。

这两种声音编码系统都能提供高质量的5.1数字音频，而且用同一套功率放大器和扬声器就能播放。对于同时提供两种声音编码的影碟来说，用户可以在声音子菜单中选择Dolby Digital或者DTS环绕声。

　　对于同一张影碟，究竟Dolby Digital还是DTS的声音更好，往往会存在一些争议。而实际上这些争议的产生并不是由编码方式本身的因素造成的，而是由于在不同地点和不同时间进行Dolby或者DTS编码而产生的差异。

　　不过，按照DTS公司的说法，在所谓的“盲听”测试中，大多数听众会更偏爱[[DTS环绕声]]。

SACD和DVD-Audio

与前面阐述的一些音频格式不同，Sony公司的SACD（Super Audio Compact Disc）的创意并不是来自电影院，而是由原来生产CD唱片的厂商来推动的。SACD能够在一张4.7GB的光盘上同时提供双声道的立体声音轨和6声道的环绕声音轨。

SACD采用了一种叫做DSD（Direct Stream Digital）的技术，这种技术被SACD的支持者Sony和Philips公司称为“PCM杀手”，它采用采样频率高达2.8224MHz的1bit Delta Sigma方式。其还原声音的频宽可达100KHZ，在可听声频段的动态范围达到了120dB。DSD可以更严密地跟踪音乐的原始波形，它以极高速的采样频率对原始模拟信号进行采样，量化为1bit数字信号，当它还原为模拟信号时，与原始的模拟信号波形几乎一模一样。因此，SACD声音的清晰度、信噪比、动态范围和频响都远高于现行CD标准。

在采用高采样频率的同时，SACD还使用无损的直接传输方式来压缩环绕声数据，从而比采用有损音频压缩方式的DVD-Video更为精确。

DVD-Audio则是来自DVD论坛的另一种音频格式，它是SACD的强有力的竞争者。它采用了名为[[MLP]]（Meridian Lossless Processing）的无损压缩算法，可以在一张4.7GB的光盘上提供两小时的6声道24bit、96KHz的音乐或者两小时24bit、 192KHz的高清晰度立体声音乐，它的动态范围可以达到144 dB。很多DVD-Audio光盘都同时包含了Dolby Digital 5.1音轨，这样你就可以用普通的DVD机来进行播放了。

== 构建环绕立体声系统 ==

环绕声的播放　　如果你想在PC上实现环绕声的播放，你的电脑需要具备下面的条件（通常新买的PC会满足其中的绝大部分）：● 一款DVD光驱；● 一款带有环绕声输出的普通声卡（最好带有S/PDIF输出以连接外置的解码器）或者一款带有6路输出的专用多声道声卡；● 一组有源5.1扬声器或者一款6声道功率放大器加上一组[[无源扬声器]]；● 能够支持Dolby Digital和DTS解码的DVD播放软件或者采用外置的Dolby Digital、[[DTS解码器]]；● 一组扬声器线'''立体声'''缆，如果采用外置的功率放大器或解码器，还需要配备相应的音频线缆。

某些声卡可能需要使用S/PDIF线缆来连接外置的解码器，这类解码器有时被集成于高档有源扬声器或者家庭影院的功放单元。

Dolby Digital和DTS对5.1扬声器摆放位置的要求是一致的，而[[DVD]]-Audio和SACD则稍有不同，它们要求后置扬声器要与人耳位于同一水平线。不过，理想的环绕声扬声器摆放位置在实际家庭中很难实现。人们往往会为了摆放方便把扬声器放在房间的角落或者挂在墙上，而这些都会影响环绕声场的效果或者破坏扬声器音量的相对平衡关系，比如把扬声器挂在墙上会对低频段声音产生6dB的增益。

低音炮的摆放位置也很有讲究，如果摆放在角落，可以能带来18dB的增益。而稍微不太对称的低音炮摆放位置可能会有助于消除驻波或共振的情况。

尽管合理的扬声器摆放位置对于产生准确的环绕声声场是至关重要的，但人们往往更关心这些扬声器在房间里怎么摆放起来更方便。这正是造成很多家庭影院效果不佳的主要原因。

Windows中的环绕声设置

如果你想用PC来进行环绕声播放，还需要有一些注意事项。如果你的PC之前被设置为双声道立体声，你需要到控制面板的“声音和音频设备”中去更改一下设置。

选择“音量”选项卡的“扬声器设置”中的“高级”按钮，然后在“扬声器设置”下拉列表中选择你的扬声器类型，如5.1或7.1环场扬声器。以上的操作步骤是针对[[Windows XP]]的，不过对其他版本的Windows来说也基本类似。

对于双声道立体声来说，如果不小心接反了连接线也无关紧要，你肯定能听到正常的声音（只是左右声道反了而已）。而对于6声道的5.1环绕声来说，连接错误的概率显然要大了很多。

如果你使用的是普通的声卡，不同的端口往往会用不同的颜色和文字标识出来，这会让连接过程变得更简单一些，而那些专用的多声道声卡却只用数字标明了端口号，反而更容易让人迷惑。

更为复杂的是，这些专用的多声道声卡通常都允许控制软件改变输出端口的映射关系。由于Windows操作系统限制端口映射必须成对改变，因此我们建议你不要轻易改变原来的缺省设置。

类似WinDVD这样的应用软件往往会提供一个环绕声测试模式。在环绕声测试模式下，软件会让一个声音依次从每个扬声器发出，从而让你了解是否正确连接了每个扬声器。Windows Media 9的安装过程也会使用[[WM9格式]]的测试文件来测试环绕声，你可以到Microsoft公司的网站去下载。

== 环绕立体声的未来及其他 ==

未来之路声音再现技术在未来会有怎样的发展？目前几乎可以肯定的一点是，用来保存声音数据的介质容量肯定会越来越大，目前已经问世的蓝光[[DVD]]和[[HD-DVD]]已经分别达到了27GB和15GB的容量。配合这样的高容量光盘，会有哪些新技术出现？会出现更多的声道和扬声器还是会运用更贴近人类听觉心理的声音处理技术？抑或会出现扬声器阵列或者通过神经直接进行控制的界面？

也许所有这些新技术都会问世，不过这些都似乎并不是问题的关键。因为在实际的普通家庭环境下，似乎永远达不到能够完全发挥现有技术的条件。也许下一代声音技术应该能实时地对听音环境的情况进行分析，然后利用回声和共振来尽可能达到理想的声场效果。这样的系统还应该能够感知听众的位置，并对声音平衡状况进行相应的优化。

迄今为止，[[电影工业]]一直是音频新技术的不懈推动[[力量]]。电影工业本身在过去的数十年中也经历了起起伏伏，如果电影工业本身处于低谷，那么音频技术的发展也会相对停滞不前。

5.1中的LFE声道

通常人们认为LFE（low-frequency effects）声道专门用于音乐录制和播放中的低频声音段。但实际上，这个声道是专为电影中某些特殊的低频声音设计的，比如地震或爆炸声。在影院系统中，LFE声道会推动一个或一个以上的低音炮来制造这些特殊的声音效果。而其他5个[[声道]]的扬声器都能够再现一般的低音，比如人声或背景音乐中的低音部分。

出于对扬声器体积和成本方面的考虑，家庭影院播放系统的设计中会进行一些省略。它会把小体积的中高音扬声器用于5个声道，而这5个声道再共用一个单独的低音扬声器。在音乐录制过程中其实很少用到LFE声道，而家庭[[影院]]系统的通用低音扬声器不仅能够处理电影中的LFE声道，还会同时处理来自其他5个声道的低音部分。

关于如何处理环绕声系统中的低音部分，甚至产生了一个专有的名词，叫作“[[低音管理]]”（bass management）。

[[Category:技術應用]]

立体声 - 版本历史

Test 32：1個修訂：HDwiki 数据迁移 - 批次 864

2014年8月15日 (五) 22:48 Test 32

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