2.3 单声道、双声道与环绕立体声

无论是模拟音频还是数字音频，音频信号在记录、传输和编辑处理的过程中都可以是单声道、双声道立体声，以及多声道环绕立体声等方式。

2.3.1 单声道

将所有音频信号汇集成一路，并由一个扬声器传输给听者，这种方式称为单声道。由于单声道不存在时间差、强度差及音色差，因此人耳得不到声源的方位感及层次感，这样也就无声场的立体感可言。

2.3.2 双声道立体声

“双耳效应”是实现人工立体声的生理基础，双声道立体声通过两个扬声器的不同位置、不同声压及不同音色来获得具有时间差或声级差的信号，进入人耳后产生类似于“双耳效应”的结果，使听者能够感受到各声源的位置、强度及比例关系，从而获得具有立体感的声场效应。

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

2.3.3 多声道环绕立体声

我们知道，在录放音系统中，立体声的定位技术是利用了人的双耳定位的听觉特性，以及哈斯效应和幻像声学原理来实现的。实际上，真正的立体声是全息立体声，也就是通常我们在现实生活中对声音的空间定位感，来自上下左右四面八方各个角度的声音，都可以经过我们的双耳分辨出来。设想一下，这种全息立体声如果要真实地还原再现的话，需要无数的声音通道和音箱才能够实现，但实际上不可能、也没有必要这样去做。实验表明，重现出主观感觉上扩散的声场需要的最小声道数为5个。5.1环绕立体声声道数的确定，是综合考虑到多方面的因素，将声道数量进行优化后的结果。环绕立体声比双声道立体声增强了纵深感和包围感，使人有置于声场、身临其境的感觉，因而很受欢迎。

多声道环绕立体声最初在很大程度上是由电影工业所推动的，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。

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4条音轨的信息。这4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3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。

最新的数字多声道环绕声技术包括Dolby AC-3、Dolby Pro Logic、DTS、THX和SRS等。下面就分别来了解一下这些技术的相关特性。

1.DoIby AC-3

Dolby Audio Code 3（Dolby AC-3）简称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，Dolby AC-3所采用的压缩算法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，目前几乎所有的DVD机都能支持这一标准。1993年10月，Dolby AC-3被正式定为美国高清电视的音频标准，它是一种真正意义上的全数字音频技术。Dolby AC-3（Dolby Digital）的标志如图2-8所示。

2.DoIby Pro Logic

Dolby Pro Logic简称杜比定向逻辑技术，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）则更为先进一些，它能从任何立体声节目源中分离出5 个独立声道的环绕声（左、中、右、左环绕及右环绕），即使原来的节目没有经过杜比环绕声的编码处理也能实现。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环绕声道，而第一代技术只有单一的、频段有限的环绕声道。

3.DigitaI Theater Sound（DTS）

DTS与Dolby Digital的编码格式类似，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2.9:1～4.3:1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。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），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。DTS的标志如图2-9所示。

此外，DTS公司还开发了一些其他音频格式，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、24bit采样率的5.1环绕声）和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）。

4.THX

THX是Tomlinson Holman Experiment的缩写，简称卢卡斯，其实质是一种产品认证。它是卢卡斯电影公司针对商业电影院制定的一种体系认证，其目的是对电影院画面的亮度、均匀性、反差等级，以及声音的声压、频率响应、声道平衡度、房间混响时间和隔音要求等给出各种具体规定。THX的标志如图2-10所示。

在音频方面，THX能对杜比定向逻辑进行再处理，将单路的环绕声分成两个反相信号，从而产生宽阔的后环绕效果。THX采用5.1声道系统，包含左、中、右、左环绕和后环绕，再加上分离出的低于200Hz以下的低频信号所合并的重低音声道。它表面上与Dolby Digital 5.1非常接近，实际上它们的区别在于THX的原始声道数为2路，而Dolby Digital 5.1为独立的6路。

THX认证其后又发展到音响设备上，如设备能达到THX声场的要求，就可认证为THX设备。这样就诞生了THX碟片、THX功放和THX音箱等，甚至是THX游戏。

5.SRS

SRS（Sound Retrieval System）是一种3D立体声技术，其核心是利用两个扬声器获得环绕立体声的效果。它基于人耳的生理声学和心理声学原理，根据声场扩散的原理及声波遇到外耳产生漫反射的原理，对声压、频率、延迟和声相等参数进行一系列调整，使声音符合人耳对三维环绕信息的反映，从而使听者得到3D环绕声的听觉感受。SRS的标志如图2-11所示。

电影、电视及其他影像作品是声音与画面相结合的艺术，图像和声音共同承载着丰富的信息，给观众带来了视听享受。声音的存在使得影像的真实感大大加强，并且可以创造出画面所表达不出的画外空间感，生动地拓展了影像艺术所带来的艺术创造力与表现力。