2.8 立体声
人的听觉器官有定位功能。在一个声场里,人耳通过对声源的不同频率、不同音色、不同位置(距离、角位)的辨认(双耳效应),而产生立体声感。
通过电声换能系统,再现原发声场声源的空间特性,就是立体声再现。当然,再现只能是近似的,而不能还原。立体声的类型主要包括二声道立体声、三声道立体声、四声道立体声、5.1声道立体声及多声道立体声等,下面分别做简要说明。
2.8.1 二声道(2-0)立体声
如果用声道数量来描述立体声格式类型的话,按国际标准应表示为“n-m”立体声,其中第一个字母代表听众前面的扬声器数量,而第二个字母代表听众身后或侧面的扬声器数量,所以我们将二声道立体声称为“2-0”立体声,代表只在听众前面存在有两个扬声器来传输信号并还原一个三维立体声声场。在实际声场中的声源定位应在两个扬声器之间得到较为准确的还原,并将还原后的声源称为幻象声源。图2-8是标准的二声道立体声喇叭设置。
图2-8 标准二声道立体声喇叭设置
2.8.2 三声道(3-0)立体声
三声道立体声目前主要用于其他多声道立体声制式的基础还音设置,所以很少被单独使用。三声道立体声系统由左(L)、中(M)、右(R)三个扬声器来还原位于听众前面的声场,并根据ITU标准,L,R扬声器和听众之间的关系仍为等边三角形,M扬声器则位于中心法线的位置上,如图2-9所示。
2.8.3 四声道(3-1)立体声
四声道立体声按国际标准被称为3-1立体声,也可以遵从其他的习惯被称为LCRS立体声(LFE声道可作为选择进行添加)。3-1立体声开发的主要目的是通过在3-0立体声系统的基础上增加一个效果声道(或者说是环绕声道)来扩大在影院中观众听音的角度。该技术首先由Holman在20世纪50年代美国20世纪福克斯电影公司的产品中加以应用,并由此发展为后来的家庭电视娱乐系统。由于3-1立体声中的环绕声道信号为单声道信号,所以基本上无法全面实现360°真实的声场定位效果。如图2-10所示。
2.8.4 5.1声道(3-2)立体声
3-2环绕立体声目前不管其中的LFE声道是否存在均被广泛称为5.1环绕立体声,所以本书也直接称这种立体声制式为5.1环绕立体声系统。5.1立体声中的“.1”代表经过带宽限制处理的信号声道,通常被称为低频效果声道即LFE(Low Frequency Effect)或是超低音声道。目前有国际标准组织将5.1立体声命名为3-2-1立体声,其中最后一位数字“1”代表LFE声道。与3-1立体声不同,在5.1立体声格式中,环绕声道是由两个扬声器进行重放的立体声信号,同时与前置三个声道(等同于上述3-0立体声)结合,形成以前置为主的还音模式。这种前置为主的还音模式,意味着环绕声道只负责为前置信号提供一种“空间印象”或是“效果”的支持,所以从这一点上说,尽管目前存在有许多环绕声拾音制式或通过一些信号处理设备来完成环绕信号的制作,但5.1声道标准本身并不直接支持信号在360°范围内的定位处理。同时这也是很多组织坚持使用3-2立体声模式而不是单纯的5声道立体声来对5.1环绕立体声进行标示,如图2-11所示。
图2-9 三声道立体声喇叭布局
图2-10 四声道立体声喇叭布局
图2-11 5.1声道喇叭布局
2.8.5 其他多声道音频格式
尽管5.1系统目前被广泛采纳,但其他多声道格式仍然存在,尤其是采用更多的声道和扬声器数量对节目信号进行返送,以求在声音重放时覆盖更大的听音范围。这里主要介绍7.1和10.2环绕模式。
7.1声道环绕模式主要以宽银幕电影的发展为基础,为了覆盖更大的监听范围,增加了左中(CL)和右中(CR)扬声器,但主要用于剧院场所中,并不被家庭影院所采纳。采用这种还音模式最多的为SONY-SDDS影院格式,还有70mm Dolby立体声格式(最早70mm Dolby立体声格式在模拟时期只有一个环绕声道)。7.1声道环绕模式的喇叭布局如图2-12所示。
图2-12 7.1声道喇叭布局
10.2声道环绕模式主要由Tomlinson Holman开发,但并没有成为一种格式标准,10.2环绕在原5.1环绕扬声器摆放的基础上,另架设两个侧向音箱,来拓宽两侧声场的宽度和一个后中置音箱来补偿听众正后方的中空效应。还有两个在听众上方的扬声器,来还原声场高度的信号,以及根据Griesinger的建议附加一个超低音箱来覆盖更宽的听众范围,并加强低频信号的空间感。