立體聲

立體聲 圖片來自歐非資源網

立體聲，就是指具有立體感的聲音。自然界發出的聲音是立體聲，但如果我們把這些立體聲經記錄、放大等處理後而重放時，所有的聲音都從一個揚聲器放出來，這種重放聲（與原聲源相比）就不是立體的了。這是由於各種聲音都從同一個揚聲器發出，原來的空間感（特別是聲群的空間分布感）也消失了。這種重放聲稱為單聲。如果從記錄到重放整個系統能夠在一定程度上恢復原發生的空間感（不可能完全恢復），那麼，這種具有一定程度的方位層次感等空間分布特性的重放聲，稱為音響技術中的立體聲。

目錄

基本信息

英文名稱：Stereo

立體聲是指具有立體感的聲音。

它是一個幾何概念，指在三維空間中占有位置的事物。因為聲源有確定的空間位置，聲音有確定的方向來源，人們的聽覺有辨別聲源方位的能力。特別是有多個聲源同時發聲時，人們可以憑聽覺感知各個聲源在空間的位置分布狀況。從這個意義上講，自然界所發出的一切聲音都是立體聲。如雷聲、火車聲、槍炮聲、風聲、雨聲等等……

當人們直接聽到這些立體空間中的聲音時，除了能感受到聲音的響度、音調和音色外，還能感受到它們的方位和層次。這種人們直接聽到的具有方位層次等空間分布特性的聲音，稱為自然界中的立體聲。

其次，自然界發出的聲音是立體聲，但我們如果把這些立體聲經記錄、放大等處理後而重放時，所有的聲音都從一個揚聲器放出來，這種重放聲（與原聲源相比）就不是立體的了。這時由於各種聲音都從同一個揚聲器發出，原來的空間感（特別是聲群的空間分布感）也消失了。這種重放聲稱為單聲。

立體聲源於雙聲道的原理，立體聲不算和雙聲道一個概念，但是因果關係。

組成成分

直達聲

直達聲是指直接傳播到聽眾左右耳的聲音。

反射聲

它是指從室內表面上經過初次反射後，到達聽眾耳際的聲音，約比直達聲晚十幾到幾十毫秒。

混響聲

它是指聲音在廳堂內經過各個邊界面和障礙物多次無規則的反射後，形成漫無方向、瀰漫整個空間的裊裊餘音。

其他介紹

人們聽聲音時，可以分辨出聲音是由哪個方向傳來的，從而大致確定聲源的位置。人們之所以能分辨聲音的方向，是由於人們有兩隻耳朵的緣故。例如，在人們的右前方有一個聲源，那麼，由於右耳離聲源較近，聲音就首先傳到右耳，然後才傳到左耳，並且右耳聽到的聲音比左耳聽到的聲音稍強些。如果聲源發出的聲音頻率很高，傳向左耳的聲音有一部分會被人頭反射回去，因而左耳就不容易聽到這個聲音。兩隻耳朵對聲音的感覺的這種微小差別，傳到大腦神經中，就使人們能夠判斷聲音是來自右前方。這就是通常所說的「雙耳效應」。

一般的錄音是單聲道的。例如一個音樂會的錄音，從舞台各方面同時傳來的不同樂器聲音，被一個傳聲器接收（或被幾個傳聲器接收然後混合在一起），綜合成一種音頻電流而記錄下來。放音時也是由一個揚聲器發出聲音。人們只能聽到各個方向不同樂器的綜合聲，而不能分辨哪個樂器聲音是從哪個方向來的，感覺不到像在音樂廳裡面聽音樂時的那種立體感（空間感）。

如果錄音時能夠把不同聲源的空間位置反映出來，使人們在聽錄音時，就好像身臨其境直接聽到各方面的聲源發音一樣。這种放聲系統重放的具有立體感的聲音，就是立體聲。

在舞台上用兩個相距不太遠的傳聲器，分別連到兩個放大器上，然後把放大器放大後的變化電流連接到另一個房間的兩個與傳聲器位置對應的揚聲器中。這樣當一個演員在舞台上由左向右、邊走邊唱地走過時，在另一個房間裡的聽眾就會感到好像演員就在自己面前由左向右、邊走邊唱地走過一樣。如果用兩個錄音機同時分別記錄從兩個傳聲器送來的音頻電流；放音時，再將同時放音的兩個揚聲器放到與傳聲器對應的位置上，聽到的聲音就會有很好的立體感，這就是兩聲道立體聲錄音。立體聲磁性錄音機大多是兩個聲道的。它的錄音磁頭和放音磁頭都是由上下兩組線圈做成的，磁頭的磁心疊厚比一般用的磁帶錄音機磁頭磁心疊厚要窄一半多，在磁帶上的磁跡也就比普通錄音機記錄的磁跡窄一半多。這樣，一條磁帶上就有四條磁跡。在錄音時，聲音由布置在左右的兩個傳聲器轉變成音頻電流後，由錄音機內的兩套放大器分別進行放大，並分別送到錄音磁頭的兩組線圈內，當磁帶經過錄音磁頭時，兩聲道的錄音就同時被記錄到磁帶的兩條磁跡上。在放音的時候，磁帶通過放音磁頭時，放音磁頭的兩組線圈分別感應出兩條磁跡的變化電流，經過兩套放大器分別放大，然後由布置在聽眾左前和右前的兩個揚聲器分別重放出兩個聲道的聲音，使聽眾獲得立體感。

特點介紹

與單聲道相比，立體聲有如下優點：

具有各聲源的方位感和分布感；

提高了信息的可懂度；

提高節目的力量感、臨場感、層次感和解析度。

發展

起源

立體聲錄音技術誕生於 1931 年。發明者是英國電氣工程師艾倫·布魯姆萊茵（Alan Blumlein，1903～1942）。

聲音再現的簡史

人們很早就學會利用簡單的揚聲器來完成聲音的再現，早期的揚聲器功能比較簡陋，它所再現的聲音根本談不上逼真，無法給聽眾以身臨其境的感受。隨着能夠實現電子錄音和回放的設備的出現，人們對於完美聲音再現的追求也上升到新的高度。

動圈式揚聲器的概念是由兩位美國人－Rice 和Kellogg在 1924 年發明的，不過也有跡象表明一位英國工程師 Paul Voigt 可能在更早些時候就應用了這一概念。有意思的是，儘管已經過去了 80 年，但基本的揚聲器技術並沒有太多的變化，人們使用的揚聲器仍然是基於動圈技術。最大的變革要算是立體聲概念的出現，它能夠通過兩個揚聲器表現出聲音的方向和深度，從而讓聽眾獲得更真實的聲場感受。

美國無線電公司（RCA）於 1957 年第一次將立體聲唱片引入商業應用領域，開始是採用雙音軌的磁帶作為存儲介質，後來又採用黑膠唱片進行存儲。大多數唱片公司在20世紀60年代逐步放棄單聲道而轉向立體聲技術。儘管立體聲的效果無疑要大大好於單聲道，但它還不算特別理想，比如它無法根據聽眾的位置變化而提供一個穩定的聲場效果。

電影院的音響效果

聲音的錄製和再現技術在很大程度上是由電影工業所推動的，今天的環繞聲系統就是一個典型的例子。早在 1939 年，由迪斯尼公司投拍的動畫片《幻想曲》（Fantasia）就率先採用了多音軌錄製和多聲道回放技術，當時這種技術也被迪斯尼公司稱為Fantasound。不幸的是，隨後爆發的第二次世界大戰使得該技術的發展延誤了很多年。

最早的電影採用同步播放唱片的方式來回放聲音，但很快就被另一種更方便的聲音播放技術所代替，這種技術可以利用電影膠片的邊緣部分來保存聲音信號，從而能夠與影像同步播放。由於這一技術可以實現多音軌錄製，並且還能利用數字化的鑲嵌技術擴展到可支持多種音頻格式，因此該技術一直沿用到今天。

最初在電影膠片上保存音軌時採用的是單聲道系統。隨着立體聲的普及，電影膠片上的音軌很快就擴展到雙音軌，並且逐步發展到多音軌（一般通過同時播放多卷膠片的方式來實現）。有些電影拷貝在製作時會在膠片旁邊附帶磁性片基用於保存音軌，這種音軌可以獲得更好的聲音效果，但價格要昂貴很多，而且使用起來也不如光學片基的音軌方便。

1975 年，Dolby 實驗室針對電影音軌發明了 Dolby 立體聲技術。Dolby 立體聲仍然屬於模擬信號系統，它的大致原理是通過矩陣編碼的方式在兩條光學音軌上保存四條音軌的信息。這四條音軌的效果比雙聲道立體聲要好，因為它不僅在電影熒幕後面放置了左、中、右三組揚聲器，還可以在劇場的旁邊和後邊放置若干組揚聲器來實現環繞聲。這一系統就是主流的 Dolby 5.1 標準的前身。

在 DTS 影院系統中，電影膠片上只需要通過光學方式印上一條簡單的時序軌跡。然後通過一個廉價的讀取頭就能從影院放映機中讀出這一時序信號，再根據這一信號同步播放來自一台或多台光驅中的數字音頻文件。

SRS音效

SRS（●） （Sound Retrieval System）是由 SRS 研究所開發的、最具代表性的 3D 立體聲技術。是一系列基於心理聲學原理的音頻處理專利技術的統稱。最初的 SRS 三維音頻技術是由阿諾德·克雷曼（Arnold Klayman）在 20 世紀 80 年代早期發明的。它根據「頭相關傳輸函數」（HRTF）來拓寬「皇帝位」（即最佳聽音區），打造出更加寬廣的聲場並在音頻混響中非常精準地定位不同的樂器，最終僅僅通過兩個揚聲器來營造身臨其境的三維音場。這種技術即為 SRS，也稱為SRS 3D。其後的十幾年裡，SRS 實驗室不斷開發出標誌性的新技術，如 SRS TruBass、SRS WOW、SRS TruSurround XT 和 SRS TruVolume 等，被廣泛應用到平板電視，媒體播放器、個人電腦和移動電話等領域。到目前為止 SRS 實驗室在全球已擁有超過 150 項專利，並被公認為人類聽覺原理研究和應用領域的權威先驅。

多種格式

簡介

多聲道環繞聲最讓人迷惑不解的地方之一就是存在很多種不同的格式。下面是最常見的幾種環繞聲標準。

Dolby AC－3標準

Dolby Audio Code 3（簡稱 AC－3，但更為流行的叫法為 Dolby Digital）是針對 HDTV（高清晰電視）應用而開發的一種音頻編碼格式，它將 5 個全頻段（3Hz～20000Hz）的音軌和一個低頻段（3Hz～120Hz）的音軌通過有損壓縮的方式編碼為一個數據流。

它所採用的壓縮算法會將人耳不易聽到的部分聲音高頻細節信息刪除，從而能夠實現 10:1 的壓縮比。Dolby Digital 標準在電影工業中得到了非常廣泛的應用，在大多數 DVD 影碟中都能看到它的身影，而且幾乎所有的 DVD 機都能支持這一標準。

Dolby Pro Logic II

Dolby Pro Logic（杜比定向邏輯技術）是一種矩陣解碼技術，它能夠將 VHS 錄影帶及 TV 節目中已編碼在立體聲音軌上的杜比環繞聲的節目解碼還原為四聲道輸出的環繞聲節目。而 Dolby Pro Logic II（第二代杜比定向邏輯技術）要更為先進一些，它能從任何立體聲節目源分離出五個獨立聲道的環繞聲（左、中置、右，左環繞及右環繞），即便原來的節目沒有經過杜比環繞聲的編碼處理也能實現。對於經過杜比環繞聲編碼的節目的回放，如電影音軌，其聲音效果可與 Dolby Digital 5.1 媲美；對於未編碼的立體聲節目，如立體聲 CD 唱片，節目回放的效果可營造出更寬廣的、更有包圍感的聲場環境。與第一代技術相比，第二代杜比定向邏輯的另一項改善之處在於它提供了全頻段的兩個獨立的環繞聲道，而第一代技術只有單一的、頻段有限的環繞聲道。

Digital Theater Sound

與 Dolby Digital 編碼格式類似，Digital Theater Sound 也是一種有損音頻編碼技術。在電影中 DTS 的壓縮比例通常在 2.9:1～4.3:1 之間。它所採用的壓縮算法並不是基於人耳的聽覺，而是基於數據的冗餘度。由於採用了帶有線形預測和自適應功能的小波編碼方式，它能夠非常有效地減少數據冗餘度並進行壓縮。

開發 DTS 系統的宗旨是想建立一個適用於所有影院的統一的數字音頻標準，而不僅僅針對音響演示廳。它並不主張把音頻數據直接保存到電影膠片上，而是試圖通過其他媒介來實現更簡便、更廉價、更穩定、更靈活同時具有更高音質的電影聲音回放。由於 DTS 致力於把聲音播放與電影膠片分離開來，這也成為它與其他影院聲音系統最大的不同，比如它最主要的競爭對手－Dolby Digital 系統。

不過如果人們僅僅討論在家庭中觀看 DVD 影碟的話，這兩種環繞聲系統之間並沒有特別明顯的差異，它們都需要硬件或者軟件的解碼器將數據分解為 6 個聲道（5.1）。這是因為製作 DVD 影碟時，Dolby 的音軌就不用再保存在電影膠片的邊緣了。

在 DTS 系統中，聲音是採用數字音頻文件的格式保存在CD-ROM上的（而不是採用 CD 音軌方式），這主要是為了更好地進行錯誤校正。通過多個光驅組成的光驅鏈就能擴展出若干條環繞聲音軌，對於那些需要提供外語配音的電影拷貝，只需要配上另外的光盤即可，相當靈活。

DTS 系統的原型於 1992 年問世。在接下來的幾年中，這一技術受到美國好萊塢大導演斯皮爾伯格（Steven Spielberg）及環球電影公司的高度重視，並在大型科幻電影《侏羅紀公園》中首次採用了 DTS 技術（1993 年 6 月）。斯皮爾伯格和環球電影公司甚至和該技術的發明人德利貝爾格共同合作成立了 DTS 公司。隨後，支持 DTS 的影院如雨後春筍般普及開來。

DTS 公司還開發了一些其他的音頻格式，包括DTS－ES（DTS 5.1 聲道的增強版，使用一個額外的背環繞中置揚聲器來實現 6.1 回放）、DTS 96/24（採用 96 kHz、24－bit 採樣率的 5.1 環繞聲）、DTS Neo 6（將老電影中的兩聲道音源擴展成 5.1 環繞聲，類似於 Dolby Pro Logic II）。

選擇

Dolby Digital 還是 DTS

對消費者而言，他們似乎並不太關心一部 DVD 影碟究竟採用的是 Dolby Digital 還是 DTS 聲音系統，這些事情往往是影碟發行商需要操心的。大多數的家庭影院系統都能夠同時支持 Dolby Digital 和 DTS 環繞聲，而且很多影碟本身就在一張 DVD 光盤上同時提供了 Dolby Digital 和 DTS 編碼方式。

這兩種聲音編碼系統都能提供高質量的 5.1 數字音頻，而且用同一套功率放大器和揚聲器就能播放。對於同時提供兩種聲音編碼的影碟來說，用戶可以在聲音子菜單中選擇 Dolby Digital 或者 DTS 環繞聲。

對於同一張影碟，究竟 Dolby Digital 還是 DTS 的聲音更好，往往會存在一些爭議。而實際上這些爭議的產生並不是由編碼方式本身的因素造成的，而是由於在不同地點和不同時間進行 Dolby 或者 DTS 編碼而產生的差異。

不過，按照 DTS 公司的說法，在所謂的「盲聽」測試中，大多數聽眾會更偏愛 DTS 環繞聲。

SACD 和 DVD－Audio

與前面闡述的一些音頻格式不同，Sony 公司的 SACD（Super Audio Compact Disc）的創意並不是來自電影院，而是由原來生產 CD 唱片的廠商來推動的。SACD 能夠在一張 4.7GB 的光盤上同時提供雙聲道的立體聲音軌和 6 聲道的環繞聲音軌。

SACD 採用了一種叫做 DSD（Direct Stream Digital）的技術，這種技術被 SACD 的支持者 Sony 和 Philips 公司稱為「PCM 殺手」，它採用採樣頻率高達 2.8224MHz 的 1bit Delta Sigma 方式。其還原聲音的頻寬可達 100KHz，在可聽聲頻段的動態範圍達到了 120dB。DSD 可以更嚴密地跟蹤音樂的原始波形，它以極高速的採樣頻率對原始模擬信號進行採樣，量化為 1bit 數字信號，當它還原為模擬信號時，與原始的模擬信號波形幾乎一模一樣。因此，SACD 聲音的解析度、信噪比、動態範圍和頻響都遠高於現行 CD 標準。

在採用高採樣頻率的同時，SACD 還使用無損的直接傳輸方式來壓縮環繞聲數據，從而比採用有損音頻壓縮方式的DVD－Video更為精確。

DVD－Audio 則是來自 DVD 論壇的另一種音頻格式，它是 SACD 的強有力的競爭者。它採用了名為 MLP（Meridian Lossless Processing）的無損壓縮算法，可以在一張 4.7GB 的光盤上提供兩小時的 6 聲道 24bit、96KHz 的音樂或者兩小時 24bit、 192KHz 的高解析度立體聲音樂，它的動態範圍可以達到 144 dB。很多 DVD-Audio 光盤都同時包含了 Dolby Digital 5.1 音軌，這樣你就可以用普通的 DVD 機來進行播放了。

構建環繞

環繞聲的播放

如果你想在PC上實現環繞聲的播放，你的電腦需要具備下面的條件（通常新買的 PC 會滿足其中的絕大部分）：

一款 DVD 光驅；

一款帶有環繞聲輸出的普通聲卡（最好帶有 S/PDIF 輸出以連接外置的解碼器）或者一款帶有 6 路輸出的專用多聲道聲卡；

一組有源 5.1 揚聲器或者一款 6 聲道功率放大器加上一組無源揚聲器；

能夠支持 Dolby Digital 和 DTS 解碼的 DVD 播放軟件或者採用外置的 Dolby Digital、DTS 解碼器；

一組揚聲器線纜，如果採用外置的功率放大器或解碼器，還需要配備相應的音頻線纜。

某些聲卡可能需要使用 S/PDIF 線纜來連接外置的解碼器，這類解碼器有時被集成於高檔有源揚聲器或者家庭影院的功放單元。

Dolby Digital 和 DTS 對 5.1 揚聲器擺放位置的要求是一致的，而 DVD－Audio 和 SACD 則稍有不同，它們要求後置揚聲器要與人耳位於同一水平線。不過，理想的環繞聲揚聲器擺放位置在實際家庭中很難實現。人們往往會為了擺放方便把揚聲器放在房間的角落或者掛在牆上，而這些都會影響環繞聲場的效果或者破壞揚聲器音量的相對平衡關係，比如把揚聲器掛在牆上會對低頻段聲音產生 6dB 的增益。

低音炮的擺放位置也很有講究，如果擺放在角落，可以能帶來 18dB 的增益。而稍微不太對稱的低音炮擺放位置可能會有助於消除駐波或共振的情況。

儘管合理的揚聲器擺放位置對於產生準確的環繞聲聲場是至關重要的，但人們往往更關心這些揚聲器在房間裡怎麼擺放起來更方便。這正是造成很多家庭影院效果不佳的主要原因。

Windows 環繞聲設置

如果你想用 PC 來進行環繞聲播放，還需要有一些注意事項。如果你的 PC 之前被設置為雙聲道立體聲，你需要到控制面板的「聲音和音頻設備」中去更改一下設置。

選擇「音量」選項卡的「揚聲器設置」中的「高級」按鈕，然後在「揚聲器設置」下拉列表中選擇你的揚聲器類型，如 5.1 或 7.1 環場揚聲器。以上的操作步驟是針對 Windows XP 的，不過對其他版本的 Windows 來說也基本類似。

對於雙聲道立體聲來說，如果不小心接反了連接線也無關緊要，你肯定能聽到正常的聲音（只是左右聲道反了而已）。而對於 6 聲道的 5.1 環繞聲來說，連接錯誤的概率顯然要大了很多。

如果你使用的是普通的聲卡，不同的端口往往會用不同的顏色和文字標識出來，這會讓連接過程變得更簡單一些，而那些專用的多聲道聲卡卻只用數字標明了端口號，反而更容易讓人迷惑。

更為複雜的是，這些專用的多聲道聲卡通常都允許控制軟件改變輸出端口的映射關係。由於 Windows 操作系統限制端口映射必須成對改變，因此我們建議你不要輕易改變原來的缺省設置。

類似 WinDVD 這樣的應用軟件往往會提供一個環繞聲測試模式。在環繞聲測試模式下，軟件會讓一個聲音依次從每個揚聲器發出，從而讓你了解是否正確連接了每個揚聲器。Windows Media 9 的安裝過程也會使用 WM9 格式的測試文件來測試環繞聲，你可以到 Microsoft 公司的網站去下載。

其他信息

未來之路

聲音再現技術在未來會有怎樣的發展？幾乎可以肯定的一點是，用來保存聲音數據的介質容量肯定會越來越大，已經問世的藍光 DVD 和HD－DVD已經分別達到了 27GB 和 15GB 的容量。配合這樣的高容量光盤，會有哪些新技術出現？會出現更多的聲道和揚聲器還是會運用更貼近人類聽覺心理的聲音處理技術？抑或會出現揚聲器陣列或者通過神經直接進行控制的界面？

也許所有這些新技術都會問世，不過這些都似乎並不是問題的關鍵。因為在實際的普通家庭環境下，似乎永遠達不到能夠完全發揮現有技術的條件。也許下一代聲音技術應該能實時地對聽音環境的情況進行分析，然後利用回聲和共振來儘可能達到理想的聲場效果。這樣的系統還應該能夠感知聽眾的位置，並對聲音平衡狀況進行相應的優化。

迄今為止，電影工業一直是音頻新技術的不懈推動力量。電影工業本身在過去的數十年中也經歷了起起伏伏，如果電影工業本身處於低谷，那麼音頻技術的發展也會相對停滯不前。

5.1 中的 LFE 聲道

通常人們認為 LFE（low－frequency effects）聲道專門用於音樂錄製和播放中的低頻聲音段。但實際上，這個聲道是專為電影中某些特殊的低頻聲音設計的，比如地震或爆炸聲。在影院系統中，LFE 聲道會推動一個或一個以上的低音炮來製造這些特殊的聲音效果。而其他 5 個聲道的揚聲器都能夠再現一般的低音，比如人聲或背景音樂中的低音部分。

出於對揚聲器體積和成本方面的考慮，家庭影院播放系統的設計中會進行一些省略。它會把小體積的高音揚聲器用於 5 個聲道，而這 5 個聲道再共用一個單獨的低音揚聲器。在音樂錄製過程中其實很少用到 LFE 聲道，而家庭影院系統的通用低音揚聲器不僅能夠處理電影中的 LFE 聲道，還會同時處理來自其他 5 個聲道的低音部分。

關於如何處理環繞聲系統中的低音部分，甚至產生了一個專有的名詞，叫作「低音管理」（bass management）。

立體聲信號消人聲

立體聲可以看作 4 個不同的聲源混在一起，1 聲源稱人聲，2、3、4 聲源稱節拍聲。

1 聲源是兩聲道相同的部分，2 聲源是兩聲道相反的部分，3 聲源是左聲道有、右聲道沒有的部分，4 聲源是左聲道沒有、右聲道有的部分。

人聲消除的結果無疑就是：新建左聲道=原左聲道－原右聲道，新建右聲道=原右聲道－原左聲道，1 聲源的部分將消失。

單道混音的結果是：原左聲道+原右聲道，變成了一個聲道，2 聲源部分將消失。

所以人聲可以消除，而節拍聲是無法通過最基本的立體聲混音消除的。