多声道技术详解

互联网 | 编辑: 2001-02-09 00:00:00

自96年家庭影院开始流行以来,多声道技术越来越为人们接受。多声道技术不仅仅在家用音响领域被广泛推广,在多媒体计算机领域也得到了大量应用。但是由于种种原因,许多朋友对多声道技术缺乏正确的理解,造成了使用和购买上的困难。笔者现就多声道技术作一些通俗解释,希望对大家有所帮助。

一、多声道技术的起源及其原理

多声道技术起源于传统的两声道立体声技术(即通过建立听觉模型,使用2套麦克风系统可以较为精确地录制复杂的声音并能通过在两声道的重播系统来再现一个平面的声场,人在特定的范围内能分辨来自平面上不同方向的声音)。当时的电声技术研究人员为了进一步提高声场的质量,达到较好的立体声场效果,完善了这个听觉模型,创立了能用于实用的多声道技术,使人能分辨出来自360度水平方向上的声音。

早期的多声道技术理所当然地用于正规电影院,当时,拍摄一部多声道电影不仅花费巨大,且效果不佳。由于录制技术的限制,往往把每个声道都录成磁带,用数个播放机同步播放,非常不方便。更重要的是,由于很多研究机构都进行多声道技术的研究,造成了录制和播放技术标准上的混乱:各个公司的多声道电影彼此不能用同一套设备播放,各个设备之间互不兼容。

经过一端时间的混乱,这种局面慢慢结束了。美国的杜比实验室制定的杜比逻辑环绕声标准(DOBLY LOGIC)得到了全行业的广泛认可,成为环绕声第一代标准,在我国,由于VCD这个特殊的载体,这个标准得到了非常广泛的应用,双D型标志人人都认识了。

这个标准是这样的含义:

通过杜比公司发明的编码技术,将现场录制的4个声道(左,右,中,环绕)的声音信号流合并编码为2个声道的模拟信号,并在例如LD,VCD,TAGE等具有立体声能力的两声道载体中存储起来,播放时通过相应的解码设备还原出4个声道的信息(仍然是模拟信号),并通过4声道的功放推动扬声器播放出来,这个4个声道分别是:左主声道,右主声道,中置声道,环绕声道(两只环绕箱播放的是同一个通道的信息)。它可以被转录到任何具有两声道的模拟或数码化载体上,更可以被任何设备播放,在普通立体声设备上,也能保持传统的立体声效果。

杜比逻辑环绕声技术在世界上得到了广泛的应用,自96年始,我国电影院播放的电影基本上是经过杜比编码的,具有良好的环绕声效果。更由于搭载上了VCD这一特殊的载体,杜比逻辑环绕声在我国得到了空前的重视和应用。国内传统立体声派发烧友很快接受了这一带来全新感受的新事物,并开展了一系列讨论和研究,国内的一部分生产厂家看好这一技术的远大前景,迅速上马生产了一系列杜比逻辑设备,包括定向解码器(多为压控式),杜比逻辑功放,杜比逻辑效果器,杜比系统音箱等等,个别厂家甚至生产出具有相当水准的分离度达35DB的专业合成式解码器和当时属顶级配置的全微电脑控制、集全功能卡拉OK控制器、杜比逻辑解码、虚拟效果器、激励器和4声道功放于一身的家用AV中心,成为我国家电业中最辉煌的一道风景。这段时期,也是后来公认的中国家电业最辉煌的时期。

在这段时期,有几种独特技术不得不提起,这就是以两声道为基础的虚拟多声道技术。这几种技术以两个音箱实现虚拟的多声道效果,其中以SRS和SPR最为著名,这些技术不需要有带有多声道编码的信号源,用普通的立体声信号就能达到虚拟环绕声的效果,这些技术的效果非常惊人,但是在杜比逻辑技术面前仍缺乏竞争力,自97年后,逐步退出了影院市场,转向了两声道应用的其他领域。

然而,技术在不断的进步,杜比公司在不断地开发新技术,针对杜比逻辑使用模拟信号而产生的分离度低,对解码设备要求很高,解码效果不佳(大量的相位运算和电平判断没有表决机制的约束,误解码动作频繁),定位感不强(仅4个声道)的缺点,配合DVD的大容量特性和新式菲林的光学轨道储存方式,推出了新一代的杜比数字环绕声,即AC-3标准,5、1声道。

这个AC-3标准利用先进的数码技术将现场录制的6声道的信息完全数码化,使用一种相对简单的编码方式,编入储存载体的地址中,存储在载体中的6声道以一个整体的结构为拾取机构所拾取(因此无法翻录),送杜比数字解码器解码,然后分为6路,送数模转换器DAC还原为模拟信号。这6个声道分别是:左主声道,右主声道,中置声道,左环绕声道,右环绕声道,超低音声道。

杜比数字技术的产生是在杜比逻辑技术基础上的巨大变革,它终结了以往所有形形色色的环绕声技术的模拟化时代,从此以后的环绕声技术均以数码化为基本手段了。杜比数字环绕声技术的效果非常好,在一般的场合,已经能完全满足要求。

在我国,杜比数字却远远没有当年的杜比逻辑那样获得巨大的成功,这其中固然有市场的因素,但是于杜比数字技术本身的特点有很大关系:这个标准对解码器的要求相对较低(仅仅需要根据程序对数字直接运算,无须判断和表决),但是对功放的要求却很高,因为6个声道的重放效果直接决定于6个声道使用的DAC及电路的质量好坏,所以,在我国,很多廉价DVD影碟机上都装备有杜比数字解码器,但是廉价功放上装备6声道解码放大的却极少。凡是具有杜比数字解码放大功能的功放,价格大都不便宜。也正是这个原因,当年涌现的一大批国产品牌因为数码技术没有跟上,精湛的传统模拟电声技术和工艺无用武之地,惨遭淘汰。另一部分厂家则及时转型,将积累的技术力量转向对数码技术并不看重的专业电声领域,如舞台设备等。或干脆停产,仅靠生产发烧电容和电阻、变压器等基本部件维持生计。同时,一些新兴厂家大举开拓市场,利用新起优势,生产廉价DVD和精品音箱等,又为国内的家电业注入了新的活力。

二、正统的影院技术:THX和DTS

THX技术可谓是环绕声技术的龙头老大。当年的动作巨片《真实的谎言》之所以能火爆全球,就有它的功劳。《真实谎言》就是使用THX技术的最典型代表。THX技术的原理类似杜比数码,也是6声道,更支持多语言,甚至可以将语言部分单独提取出来做相应的版本处理,但是它对信号的录制和回放有很高的要求,不能存储在除胶片以外的任何媒体上,因而仅使用于专业影院。标准的THX设备体积巨大,设计复杂,部件繁多,价格昂贵,因此,尽管其效果非凡,在我国也很少有支持THX的电影院。

正是为了克服THX技术的这些缺陷,DTS技术问世了。DTS技术在效果上不如THX,但是它即可以在胶片上记录,也可以被DVD等大容量媒体所存储,它的编码原理也和杜比数码类似,仍然为5、1声道,更能为杜比数码设备兼容,所以,它一问世就得到了极其广泛的应用,其效果比杜比数字略好一些。

另外,还有一些环绕声技术,如ACS、DSP系列技术等等, 这些技术没有得到世人的公认与应用,在此限于篇幅,不详细阐述。

三、新兴的多媒体环绕声技术:EAX

EAX技术是随着多媒体技术发展而发展起来的,它大约在杜比逻辑问世后不久出现,是当时多如牛毛的环绕声技术中的一种。它能利用4个音箱产生环绕声的效果。其公布时的正式名称是环境环绕声。它支持实时的编码和解码,对游戏的音效是很好的补充。在其问世时,并没有得到特别的重视,近年来却有了长足的发展。它兼取杜比逻辑定向技术和SRS虚拟环绕技术的优点,在游戏方面,其效果确实令人赞叹。

时代在进步,科技在发展,无论环绕声技术如何变化,受惠的总是我们玩家,各位电脑爱好者如果看了我的文字有所收获,本人不胜欣慰。

技工学识有限,如果错误之处,请大家多多批评并指正。

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