杜比定向逻辑环绕声系统
杜比定向逻辑(Dolby Pro-Logic)环绕声系统是目前效果较好、 系统价格较低、 使用最广泛的家庭影院系统。 70年代, 杜比公司为了改善当时电影院的视听效果, 首先开发了杜比立体声 (Dolby Stereo)系统, 并成功地应用在影片《星球大战》中。 这种杜比立体声系统在80年代初逐渐发展成杜比环绕声(Dolby Surround)系统, 后来发展成杜比定向逻辑环绕声系统。
杜比定向逻辑环绕声系统采用4-2-4编码技术将左、中、 右和后侧四方面的音频信息经过编码记录在左右两个声道中; 放音时再通过解码器从左右声道中分解还原出原来这4个声道, 这4个声道通常称为: 前置左声道、前置中间声道、前置右声道和后置环绕声道。 科学实验表明, 要获得身临其境的真实音响效果, 必须在聆听者周围产生一个四面包围的声场环境, 整个放声系统使用的声道数越多, 聆听者的声场定位感就越强烈, 身临其境的感受就越真实。 目前实际使用的放声系统大多使用4-9个声道, 其中又以5声道和7声道最为普遍。 根据目前一般家庭的视听环境, 放声系统使用5个声道已能满足声场定位需要, 因此, 杜比定向逻辑环绕声系统大多使用5声道或7声道的功率放大器。 我们在上面谈到, 杜比定向逻辑环绕声系统中的解码器将双声道信号分解成左、中、右和环绕四个声道, 而我们在杜比定向逻辑环绕声系统中使用的却往往是5声道或7声道功率放大器, 从表面上看, 5声道杜比定向逻辑环绕声功率放大器确实有5个功率输出端: 前置左声道、中置声道、前置右声道、 环绕左声道(又称后置左声道)和环绕右声道(又称后置右声道), 但杜比定向逻辑环绕声系统中解码器输出的环绕声信号其实是单声道的, 5声道功率放大器中的左右两个环绕声道在功放内部是相互串联的。 因此, 严格地说, 将它们称为4声道功放更为合适。 7声道功率放大器是在上述5个声道的基础上再增加两个效果声道。 目的是营造出更真实的音响效果。
THX家庭影院系统
80年代初期, 美国卢卡斯电影(Lucas Film)公司为了改善当时电影院的放声系统, 创建了专供电影院使用的THX Sound系统。 1986年, 卢卡斯电影公司为了能在家庭环境中再现电影院里的完美音响效果, 在杜比定向逻辑解码器的基础上成功地开发出用于家庭影院的Home THX Audio 系统。 THX并不是一种独立的放声系统, 它只是对经杜比定向逻辑处理的立体声信号再进行适当的后期处理, 以便获得声音定位准确、动态范围大的真实音响效果。 因此, 我们说 THX 是建立在杜比定向逻辑基础上用来衡量家庭影院音响系统的一种标准。
THX系统的系统, 它比杜比定向逻辑环绕系统中的解码器多了个THX控制器, THX控制器是杜比定向逻辑解码器的后处理电路, 它由超低频电子分频 (Subwoofer EleGtric Crossover)、 再均衡处理 (Re-Equalizer)、 去相关处理 (De-Correlation) 和音色匹配处理 (Timbre Matching) 四部分组成。 超低频电子分频的作用是从左、 中、 右三个前置声道中分离出超低频声道, 增加这三个声道的动态。 电影院的空间较大, 为了与电影院的播放环境相适应, 影片在制作过程中特意将声音的高频成分适当作了提升, 这样可以使声音具有鲜明感。 但家庭影院的环境空间很小, 同样的影片在家里播放时就会显得高音过于明亮, 控制器中再均衡电路的作用就是对声音进行再均衡, 使声音不过于明亮。 去相关电路的作用是将输送到环绕声道的单声道信号用模拟的方法转换成左右两个声道, 使音响效果更具临场感。 音质匹配电路的作用是修饰前置声道和环绕声道之间音色的差异, 当声音从前方向两侧和后方移动时使聆听者感觉不到音色的变化。
AC-3杜比数码环绕声系统
杜比实验室在1991年开发出一种杜比数码环绕声系统(Dolby Surround DigitaI), 即AC-3系统。 AC-3杜比数码环绕声系统由5个完全独立的全音域声道和一个超低频声道组成, 有时又将它们称为5.1声道。 其中5个独立声道为: 前置左声道、-前置右声道、中置声道、环绕左声道和环绕右声道; 另外还有一个专门用来重放120Hz以下的超低频声道, 即0.1声道。 杜比数码环绕声系统与杜比定向逻辑环绕声系统、 THX系统相比有以下特点: 第一, AC-3系统在录制、解码和放声过程中全部采用5.1个完全独立的声道, 提高了信号的信噪比和各声道之间的分离度。 第二, 环绕声道为数码立体声, 两个声道完全独立, 高频放音上限从原来的7kHz拓宽至20kHz, 即全音域环绕声, 使环绕声更具有表现力。 第三, AC-3系统中的超低音在录制过程中使用单独的录音轨道, 并将信号作加重处理, THX系统中的解码器虽然也有超低频信号输出, 但它的超低音是从原来的四声道信号中分离出来的, 两者的音响效果有很大差别。 第四, AC-3系统提高了环绕声道的输出功率, 使5.1个声道都有足够的输出功率。 下表列出了AC-3系统与杜比定向逻辑环绕声系统、 THX系统在基本技术参数上的差异。
Dolby Pro-Logic、 THX 和 AC-3 基本技术参数比较表
| 类型 | Dolby Pro-Logic | THX | AC-3 |
| 录音轨道 | 2路 | 2路 | 5.1路 |
| 解码输出 | 左/中/右/环绕 | 左/中/右/环绕 | 左/中/右/环左/环右/超低频 |
| 放音声道 | 左/中/右/环绕4声道 | 左/中/右/环绕/超低频 | 左/中/右/环左/环右/超低频 |
| 环绕声道 | 100Hz-7kHz单声道 | 100Hz-7kHz模拟立体声 | 20Hz-2OkHz数码立体声 |
| 声道分离度 | 低 | 稍高 | 高 |
数字声场处理系统(Cinema DSP)
该系统是日本雅马哈公司研究杜比定向逻辑系统时开发的技术。 Cinema DSP系统主要使用了DSP(Digital Sound Field Processing)数字音场处理技术。 它是将输入信号通过音频信号处理器来模拟不同要求的环绕反射声, 以人为形式创造模拟环绕混响声场。 在实际的处理系统中, 将各种类型的环绕声场, 如音乐厅、电影院、教堂、体育场等特定的声场的传播参数贮存在音频信号处理器的存储器内, 使用时根据 AV放大器显示屏上的菜单提取所选定的声场模式, 并直接加到固定的杜比定向逻辑解码以后的环绕声上, 所以其实质是在杜比定向逻辑系统解码的基础上进行进一步的加工, 使它具有更好的临场感效果。 DSP系统还可以配合爵士乐、迪斯科音乐、播滚乐等的播放, 延时时间的范围比较大, 也有一定的效果。 对于未经杜比定向逻辑系统处理的软件, 如两声道的立体声, 通过 DSP处理, 也可以增强它的立体声效果。 高档的 Cinema DSP系统除设置左、中、后置环绕声音箱外, 还要在聆听者前方的两侧配置两个侧置的环绕声音箱, 形成4个环绕声输出, 使环绕声效果更加生动逼真。
DTS(DigZtal Theater Systems)数字电影院系统
数字电影院系统是家庭影院环绕声技术中出现的一项全新技术。 它也是一个5.1音频系统, 即左声道、右声道、中央声道、左环绕声道、右环绕声着和重低音声道。 DTS系统也是一种全数字多声道环绕声技术, DTS与杖比数字 AC-3不同之处在于杜比数字的压缩率高, 编码时采用大幅度删除在理论上认为多余的微弱细节信号, 从而达到减少数据量的目的。 因此杜比数字编码时的压缩比很高(达12:1), 由此也造成了一些细微信号的损失。 而DTS则从提高数字空间的利用率着手, 使信息数据得以充分利用, 因此它的压缩比只有3:1, 它的拐杖真度显然高于杜比数字。 由于 DTS系统在编码时丢失的信号很少, 保留了原有声场中较丰富
的细微信号, 所以它的声场无论在连续性、细腻性、宽广性、层次性方面均优于杜比数字。 据称, DTS系统是目前市场上最好的5.1声道环绕声技术。
3D环绕声系统
近年来家庭影院放声系统中又出现了一种3D环绕声系统, 它利用耳朵的听觉特性和人的听觉心理学, 把普通的立体声信号做一定函数的预处理, 使两只音箱 就能使玲听者沉浸在富有真实三维空间感的立体声声场中。目前3D系统的种类很多, 比较常用的有:SRS, Spatializer, APX, Q-SOUND, Virtaul Dolby, Ymersion等。
3D系统有三大优点:首先, 以对任何单声道或普通立体声它对音源没有特殊要求, 无须对节目源进行处理。 其次声道功放和配备多只音箱, 利用原来的双声道立体声, 不需增添多功效和两只音箱即可享受真实的环绕声效果, 再次, 对听音环境没有严格的要求, 特别适合大多数居住面积不大的家庭。缺点:其定位准确性和空间感不及上述三种系统。