1、环绕声技术与环境声解码器 目前，我们已经进入了声音重放技术的第三个时代。单声道是第一个时代，它是从1877 年爱迪生发明留声机一直到 20 世纪 50 年代。在这一时代中，人们的目标就是重放出原声音中的音色。人们没有想到要重放出声音的方向和空间特性。立体声是第二个时代。它是由 30 年代的发明为基础的，到 50 年代中期才开始大众化，并为人类提供了 40 年的聆听享受。立体声改进了音色的重放效果，并增加了两维的东西：左右声道展宽了演员的声舞台，还有一系列的音响内容能使聆听者获得前后空间的感觉。 在双声道立体声系统中，对真实音乐空间的表达是基于脆弱的声音提示内容。在大多数普通的两音箱的立体声系统
2、中，这些微妙的提示内容会被丢掉，使重放变得平板而不吸引人。多声道系统却能营造出这种身临其境的感觉。它就是第三个时代。环绕声格式 数字分离环绕声的主要格式就是“5.1 声道系统。5.1 代表着 5 个全音域(20 Hz 到 20 kHz)声道 (如图 1) (前左/中/右，后左/右)，再加一个低音效果声道（其频率范围为 3Hz 到 120Hz） 。目前，数字 5.1 环绕声格式是电影院和家庭影院中最流行的格式。在电影院里，三种主要的格式有杜比实验室的杜比数字立体声 (DSD)，数字剧院系统公司的 DTS 系统和索尼公司动态数字声(SDDS)系统。这三种格式目前在美国的大约 4,000 家电影院中
3、使用。DTS 系统占的数量最大，索尼公司的 SDDS 系统占的数量最小。但装备 SDDS 系统的剧院的数量却在近两年迅速增长，大有超过 DSD 之势。 在家庭娱乐业的最前沿，目前只有一个名字最响亮，那就是杜比 Dolby。在这里，杜比的格式就是 DSD。DTS 公司也推出了它的 5.1 声道压缩编码系统，但其压缩率要低于数字杜比。 三种格式有一个共同点，那就是都采用数字压缩技术。这是将 5.1 分离声道的音频与视频信号一起存储在 LD 或 DVD 光盘上、传送 HDTV 信号的唯一办法。但这种压缩与计算机数据存储的无损失压缩是不同的，三种存储格式都使用有损压缩（DTS 允许无损压缩、有损压缩或
4、是二者结合使用，这取决于人们怎么用它） 。 在 HDTV 和 DVD 媒介中，只允许存储原始数据的十分之一的内容，剩下的 90%的内容都要被丢掉，它们在重放时就无法恢复。这就是有损压缩的本质。下面我们介绍一下三种压缩格式。DSD（Dolby Stero Digital）1987 年，高清晰度电视系统的标准化工作开始在美国实施。在其音频系统设计中，人们想要有四个或更多个分离的声道，但当时的技术却无法做到。为了做到这一点，必须要求有至少是 CD 数字音频两倍的数据率。从此杜比实验室开始设计 Dolby AC-3 多声道音频编码系统。 在电影院里，AC-3 被应用到了电影胶片的音频格式中，即杜比数字
5、立体声（Dolby Stereo Digital） ，在家庭领域里，杜比环绕数字声也是基于 AC-3 编码的，现在这种编码流行的名称是数字杜比 DD。 尽管 AC-3 最初是在设计 HDTV 时构想的，但它实际上投入实用却是在电影院里。它在 35mm 电影胶片中提供多声道数字环绕声。为了与以前没有使用 AC-3 技术的电影院兼容，电影中的两个模拟音轨也需要记录下来。所以新的数字音轨就被记录在胶片的链轮齿孔之间的空间上。作为一种参照，CD 具有 96dB 的动态范围，它使用 16-bit 的脉冲编码调制(PCM) 技术，每个音频采样样本具有 16 比特的解晰度，采样频率是 44.1kHz。一张
6、CD 可以存储 74 分钟的双声道音乐。而杜比数字声系统则至少有 20 比特的动态范围，5.1 声道的每个声道的数据率至少为每秒 384,000 比特。这就是数字杜比环绕声系统要使用 10:1 压缩比的原因。 下表是杜比数字声系统有关参数:DSD 系统技术指标模拟输出 左、右、中置、后左、后右和超重低音声道频率范围 20 Hz-20 kHz 0.5 dB低频音效声道 20 Hz-120 Hz 0.5 dB动态范围 120 dB采样频率 32, 44.1, 并支持 48 kHz 数据率 32 kb/s 到 640 kb/s32 kb/s 用于单个单声道,192 kb/s 用于双声道音频 384
7、kb/s 用于 5.1 声道压缩比 10:1DTS DTS 系统是 1993 年在影片侏罗纪公园中首次推出的。影剧院里的 DTS 格式称作 DTS-6,而用于家庭的格式却大不相同。在电影院里，DTS 系统的操作是自动的，它与以前的影院处理系统都是兼容的。DTS 将数字音轨存储在两张 CD-ROM 光盘上。这一点与 DSD 或SDDS 系统不同，后两者是将数字音轨存储在电影胶片上。DTS 影片的 35mm 胶片上也记录有传统的模拟音轨，这是出于与以前系统兼容的考虑。 DTS 的独特之处是将时序编码挤压存储在传统音轨和胶片帧之间的空间上。这种设计允许系统读取胶片上的时序编码，并播放与所投射出胶片帧
8、所对应的正确的音频。这样音频就能与影片胶片帧保持同步。如果任何时候 DTS 解码器不能重放出正确的数字音轨，它会立即切换到传统的模拟音轨上。另外，电影胶片的片头上还包含有片头信息，它可以让 DTS 解码器检查驱动器里装入的 CD-ROM光盘是否正确。 DTS 使用一种编码算法，叫连贯声学编码(CAC) 。这种算法将 20-bit 的线性PCM 音频数据编码，但其数据率却低于 CD 音频所要求的每秒 705600 比特。这种算法就可以把 6 个声道的高质量音频数据存储在一张 CD 或 LD 光盘上。 在家庭影院系统中，DTS 将压缩的 5.1 声道数据存储在一张 LD 或 DVD 光盘上，将数据
9、存储在原来被专业杜比逻辑音轨所占的空间上。DTS 系统唯一的问题就是与以前系统的兼容性。没有 DTS 解码器的人就只能听模拟音轨。DTS 系统的一个强项就是其压缩比要比数字杜比系统要低，每个分离声道的数据率为 240 kb/s，或是 6 个声道为 1.4 Mb/s 。这就意味着 DTS 的声音可能听着更好一些。但这种编码由于数据量过大而不能存储在 DVD 上，为了存储在 DVD 上，就开发出了新的 DTS 格式，其数据率限制在 384kb/s。. 下表是 DTS 系统的技术参数：DTS 技术指标模拟输出 可多达 8 个声道: 左、右、中、左中、右中、左环绕、右环绕、超重低音频率范围 20 Hz
10、 -20 kHz 低频效果声道: 20 to 80 Hz动态范围 最高至 145 dB数据率 最高至 1.4 Mb/s每张 CD 存储量 100 分钟压缩比 约 4:1SDDS索尼动态数字声是三种格式中最后进入市场的。它在 1994 年初出现。这种格式目前只能用于电影院中，在家庭影院领域还没有出现其版本。现在国内许多电影院里就装备了SDDS 的音响系统。SDDS 格式的目标与任何配置兼容，它可以有 4, 5.1 或 6 个分离声道，这些方式混和存储在系统中，系统解码器有足够声道的情况下解码将其内容伸展到各个声道中。与 DSD 相同， SDDS 把数字音轨也记录在电影胶片上。但它记录在胶片的链轮
11、齿孔外的两边上。由于它上面是光记录音轨，所以它就能与现有的杜比环绕声系统兼容。 SDDS 使用一种 5:1 压缩技术，使用这种算法可以保持 100%的数据冗余量。这使胶片上可以将大量的数据流保存下来。经过测试这种胶片可以放映 500 次以上而不会在其表现上有所降低。 下表是其技术指标： SDDS 系统技术指标模拟输出 最多到 8 个声道: 左、右、中、左中、右中、左环绕、右环绕、超重低音频率范围 5 Hz -20 kHz 1 动态范围 105 dB采样频率 44.1 kHz声道分离度 80 dB压缩比 5:1解码器选择合并还是分离？人们可以选择许多种环绕声解码器。它们中大多数为合并式功放的一部
12、分，也就是说，它们是一套包括了前级、AM/FM 调谐器和功率放大器以及许多种数字声音处理(DSP)的“套餐” 。这种器材被称作环绕声接收机 (环绕声功放不包括调谐器)。还有的环绕声解码器有一个前级和 DSP,但没有功率放大器。还有的解码器连前级和 DSP 都没有。你也许会认为接收机是最不贵的，接下来是前级/解码器，而专用解码器自已就是最贵的。这是因为接收机是批量生产，面向大众化市场的。而其它类型则是小批量生产，其电器质量也更高一些。所以你就要做出一个重要的选择。在国外一个带有各个声道功率放大的合并机 (一个功放用于前左/前右立体声双声道，一个功放用于中置声道，两个功放用于两个后置环绕声声道)的
13、价位约在$250-$3,500。如果你想有内置的 DD 和/或 DTS，基本的接收机的价格与此相同，但是你要考虑它是否有一套 5.1 的输入接口，以在将来接收 DVD-Audio 的输入。一台前级/环绕声解码器的价位在$1,200-$15,000。如果你把这些器材摆在一起比较其声音质量，你会听出非常大的差别来。专用的解码器与环绕声解码芯片有关系的电子器件(将信号传送给解码芯片及从解码芯片向放大电路传送信号的电子线路部分)的质量也更高。1998年以后，能完成 DD 和 DTS 解码的二合一芯片已经开始出现，如 YAMAHA 的YSS912（ 918）Crystal 的 CS492604，Z0RA
14、N 的 38650 等。现在较低价格的 “通吃”型接收机已经十分普遍。也就是我们常说的双解码机型。买接收机花钱较贵的是因为它们有各种模式的 DSP 及更大功率的功放。家庭影院系统需要足够的功率，现在许多接收机带有“前置输出”接口，或是用前级/解码器及专用解码器，你就可以按自己的需要去组合最佳的搭配，以得到最大的功率。一般情况下，在定向逻辑模式下，前左/中/ 右声道的功率至少要达到 85w，每个后置声道至少要 50w。在数字杜比和 DTS 模式下，5 个声道都要达到至少 85 瓦。这些功率指的是连续输出功率，而不是峰值功率，音箱的阻抗是 8 欧。许多合并式器材 (环绕声接收机)提供不了这么大的功
15、率，我们建议在你的经济能力内做到最大的功率。即使你播放时只用到每个声道 15-50w，但拥有更多的功率可以使这些 15-50w 的输出位于失真曲线的线性部分，其含义就是音质要比每声道只有 50w 的功放要更好一些。连接器件和其它功能不管你买的是一台合并机(有前级、环绕声解码器和功率放大器 )还是一台前级/解码器，在器材的背后你都需要一大堆连接插孔（RCA 插孔） ，最好是镀金的。器材的背板上应该有CD 输入，LD 输入（包括一组 S-Video 输入）, 调谐器输入(如果没有内置的调谐器),唱机输入(如果你喜欢听黑胶唱片 LP，这一点就很重要), 两组 VCR 录像机输入 (包括两组 S-Vi
16、deo输入), 两组音频卡座输入 , 还要有一组或两组辅助音频输入。如果你的器材没有内置的数字杜比解码器，你还想把它升级带上 DD 功能，那么这台器材就必须有一组 5.1 声道输入。这样就需要一台外接数字杜比解码器来连接到这组接口上，但外接数字杜比解码器越来越难找到了。最好的方案就是买一台带有所有解码功能的接收机。每台接收机上的标识应该都是一样的，所以你应该问一下售货员输入接口的数目，以及连接上述信号源的能力。它还应该具备从一个卡座向另一个卡座录音的功能，以及向一台录像机的输出。器材至少要有三组输出，两组要带有 S-Video。一组 (S-Video 和左/右立体声音频)将连接到电视机上，另一
17、组(S-Video 和左/右立体声音频) 将连接到录像机上，(如果你有两台录像机，就可以在家里进行录相编辑)，如果你的器材是一台前级 /解码器，最后一组将是 5 或 6 条线路电平（未放大）的音频输出(左/中/ 右，后左/后右和超重低音)馈送到功率放大器。 即使有一台合并式器材（接收机） ，带有一套预输出接口也是最好的，这样你可以在将来把器材升级配置更高的功率输出放大器。如果你有带数字杜比的 LD 光盘，那么 DD 解码器 (不管是外置的还是内置的)都应该有一组 AC-3 RF 输入插孔。它们将 从 LD 播放机里接收到的 RF 信号（包含有数字杜比信号）解调后供解码。并不是所有的 DD 解码
18、器都带有内置的 RF 解调电路。如果它没有，你还需要买一台分离的 RF 解调器。DVD 播放机是以数字方式输出 DD 信号的，它可以不用 RF 解调器就连接到数字杜比解码器上。DVD 播放机还可能有一组光纤数字输出接口，或是一组同轴输出接口。今天的接收机都有两种输入接口，但你要弄清楚播放机上的数字输出要与接收机上的输入匹配。接收机还应该有音箱接头。最好的是接线柱，这样就可以将裸线、蝶形插片或香蕉插头连接上去。便宜的型号只有弹簧夹，但这不是最好的。尽管大多数接收机的功能是相同的，但它们处理信号的方式却大不相同。例如，各个声道的音量控制可以由各自的音量按钮来控制，有的则是通过电视机的屏上菜单来控制
19、的。相同的地方是不同声道的延时。延时不是经常要调整的东西，但它要对每部电影进行声道平衡。不管你是否觉得屏上菜单功能好用，但你在选购一台接收机时要考虑一下这一功能。另外，有时接收机前面板上的按钮是多功能复用型的，这时接收机的显示屏上要能显示目前使用的是什么功能。屏上菜单功能可以让你调整数量繁多的设置，但它们也可以进行初始化。在决定买之前，你要检查一下所有的功能是否好用。聆听环绕声的方式1）幻影中央声道你聆听专业杜比逻辑、DD 或 DTS 环绕声可以采用几种方式。你可以把中置声道和后置声道的信号延时几个毫秒。延时的数量是可以调节的。中置声道可以从“正常” （频率有限）状态开始调节到“宽”状态（频率
20、是全音域的）和“幻影”状态。 “幻影”模式允许你通过前左/右立体声音箱听到中置声道中的内容 (在这种模式下中置声道被关闭)。这在两个方面很重要:它可以让你省下买中置音箱的钱，另外还可以解决你的中置音箱与左/右声道立体声音箱特性不一致的问题。 但另一方面， “幻影”模式会使你因坐的位置而感到对白不是来自中间的人物，而是来自左边或右边。但我们没有发现过这样的问题，尤其是在你有一对高品质的立体声全音域音箱时，这可能比用一只不一致或低质量的中置音箱要好得多。否则，用特性不一致的音箱会导致声音定位不准。2） 数字信号处理 DSP尽管一些音响发烧友对 DSP 的作用不屑一顾，但它却给了你只听专业杜比逻辑、
21、 DD 和 DTS 环绕声之外的选择。它们将包括不同的剧院或大厅模式，给声音加上更多的氛围效果，有时还会有“增强型专业杜比逻辑”和“增强型数字杜比” 。每个厂家都有自已的 DSP 功能的名称，所以你应该听听这些模式，而不只是望文生义地理解其效果。许多器材都有许多种不同的 DSP 氛围声场效果，你可以把它们加到 LD 影片或 CD 音乐上。例如，按下一个按钮，你就可以重现一个交响乐大厅、教堂、爵士乐夜总会、体育场等场地音效。设计师们把特殊的设备带到了这些地方，分析了这里的声音氛围数据并记录下来。这些氛围特性被永久地记录在前级芯片中，它就能在你的音乐中增加相应的回声。这样你就能把那些在录音棚里录制的音乐变成了在相应场馆里的音乐了。如果设置正确，有些 CD 音乐也会产生出令人吃惊的效果。但是你也不要滥用 DSP，有时候原样还是最好的。
