数字声频多声道环绕声技术与实践朱伟zhuwei@cuc.edu.cn2011年3月13日单声道、双声道和多声道重放之比较单声道重放：只能表现声音的响度，音调和音色，并在一定程度上体现声源的远近和声场的色彩，而对于声源的定位几乎无能为力。双声道立体声重放：利用“双耳效应”来产生“听觉幻象”，达到对前方声源横向、纵向的定位，并能够比较明显的表现声音空间特性。但其能提供有限的前方声场（存在最佳听音点），即提供二维空间的分辨能力，并不能还原三维的空间信息。多声道环绕声重放：能对声音空间特性全方位的再现，不仅为听众重现了前方声场，对后方声场的声音也进行了真实还原。它扩展了最佳听音区域，对侧后方和后方的反射能充分再现。2011/3/11多声道环绕声的发展历史（1）1940年11月13号Disney公司公映音乐动画影片《幻想曲》，首次采用了多声道录音和多声道重放的技术。（2）1953年，华纳兄弟影业公司推出《名人蜡像馆》，将声音推广到环绕声系统。这是电影院中最早出现的LCRS方式声音配置。（3）上世纪50年代，电影院曾推出了一种新的在胶片上印好画面再涂上磁条，然后将声音实时记录在磁条上的技术。当时所采用的主要有两种系统，一种是四声道35mm的CinemaScope系统，另一种是六声道70mm的Todd－AO系统。2011/3/11多声道环绕声的发展历史（4）上世纪70年代，Dolby公司开发的杜比A降噪系统开始应用于电影胶片光学声迹上。在1976年，杜比公司开始了基于在2声迹内记录四声道的立体声矩阵编解码系统，称为杜比光学立体声系统。该系统使用4－2－4逻辑编解码技术，设置为银幕后三个扬声器（L/C/R）,观众席周围为一组扬声器（S）。将L,C,R,S四路信号编为Lt,Rt两路信号，再经过杜比A型降噪器编码后记录在立体声光学声迹上。（5）电影数字声音：目前带电影的多声道数字声音格式有DolbySR.D，环球公司的DTS和美国索尼公司的SDDS系统。2011/3/11多声道环绕声的发展历史SR.D系统由杜比公司于1991年在Showeast展览会上推出，并在1992年6月首次应用于影片《蝙蝠侠归来》。DTS系统是美国环球公司于1993年在电影《侏罗纪公园》推出的数字声音制式。SDDS系统是美国索尼电影制片公司于1993年末推出的8路数字声音制式。2011/3/11DolbyDigital和DolbyDigitalEX系统2011/3/11多声道环绕声的发展历史（6）2004年的东京AES大会上，首次展示了全新的DolbyDigitalPlus系统，随后还推出了DolbyTrueHD系统，这两个系统都是为高清光盘格式的发展而设计的多声道音频格式。（7）DTS公司推出了DTSHD系统。2011/3/11数字多声道环绕声重放监听环境2011/3/11ITU-RBS.775-1建议书中的扬声器重放安排2011/3/11扬声器安装位置声学中心角度高度倾角1.2m（考虑屏幕形状0º（考虑屏幕形状和C0º和尺寸）尺寸）L，R+/-30º1.2m0ºLS，RS+/-100º~120º≥1.2m≤15ºLFE---2011/3/11其它数据•1#屏幕：33º，3倍•2#屏幕：48º，2倍•立体声基线宽度：2~4m•扬声器高度：1.2m•距反射面：1m•数字校准电平（1kHz,RMS测量）•Las=-18dBFS(ITU,EBU)•Las=-20dBFS(SMPTE)2011/3/11监听距离对感知重放声场的影响•随着监听距离变小，各个扬声器的偏离轴向角度快速增大，意味着监听距离越小，有效听音范围越小•监听距离相同的情况下，LS/RS声道的偏离轴向角度大于L/R声道，说明在环绕声道中更容易出现声场的不稳定，左、右环绕扬声器应该比左、右扬声器有更大的覆盖面。•听音点向前偏移比向后偏移产生的L/R声道偏离轴向角度更大，因此要求前方扬声器应该对于前方有更宽的覆盖面。•听音点向后偏移比向前偏移产生的LS/RS声道偏离轴向角度更大，因此要求环绕扬声器应该对于后方有更宽的覆盖面。2011/3/11重放系统的校准•梳状滤波效应：监听距离差>8mm•优先效应：监听距离差>30cm•与次低音扬声器的交叉干扰：监听距离差>1米2011/3/11重放系统的校准•常用测试信号:1kHz正弦信号和粉红噪声•1kHz正弦信号主要用于检测信号录制电平.ITU/EBU标准规定的校准电