摘 要： 近年来，随着国外大片的引进，越来越多的观众走进电影院观赏大片，感受大片的震撼音响效果，这些大片采用的就是环绕立体声技术。由于环绕立体声电影、电视节目比双声道立体声更能让人感到身历其境的感觉，带给人美的享受，因此,在电视节目中，环绕声已成为广播电视发展方向。与双声道立体声相比，环绕声具有许多优点，它可以大大增加空间信息，扩展声像，不仅聆听者前方可以有准确稳定的声像，在后方和侧面也会有一定的声像感受，在有图像时能使声像与图像位置相符合。它还可以使听音区域扩大，让更多的聆听者获得良好的环绕声感受，增大听音者的自由度。环绕声还可以制做出许多现实生活中存在或虚幻的特殊效果，给人更多的享受与刺激。本文将主要从5.1声道环绕立体声技术、杜比E技术、拾音、制作等多方面来对5.1声道技术做出阐述。
关键词：5.1声道环绕声； 杜比E； 高清电视音频制作
1 5.1声道环绕立体声技术
1.1 什么是5.1声道环绕立体声
“5.1声道”，其实5.1声道就是使用5个喇叭和1个超低音扬声器来来播放声音的一种播放方式。 5.1 代表着( 前左置/ 中置/ 前右置，后左置/ 后右置)5 个全频带声道( 频率范围为20 Hz~20 kHz)，再加一个超低音效果声道( 频率范围为3~120 Hz)，由于其传输频带只有其他通道带宽的十分之一，算不上一个完整的声道，所以被称为0.1 声道。通过在制作室前方同一平面上设置L/C/R( 前左置/ 中置/ 前右置) 扬声器，在控制室后方设置SL/SR( 后左置/ 后右置) 扬声器，每只扬声器都以相等的距离朝向圆心，构成全景重放声场。当听音者在圆心附近听音时，能感受到来自四面八方的全景声音效果，这就是环绕声的基本原理。如图一所示。
图一
1.2 常见的5.1声道环绕立体声技术
5.1声道环绕立体声从数字编解码格式标准来分，有美国杜比（DOLBY ）研究室开发的AC－3。世界标准化组织(ISO)属下的运动图像专家小组(MPEG)制定的MPEG-2标准。和美国数码影院系统公司(Digital Theater System)研发的数字家庭影院系统DTS等。
1.2.1 杜比AC－3数字技术
杜比AC－3数字技术，具备单声道、立体声和5.1环绕声功能，在数字电视、DVD、影院系统等多方面得到广泛的应用。也是广播电视领域应用最为普及的数字音频压缩技术标准。目前它已被美国的高清晰电视（HDTV），欧洲的数字视频广播（DVB）、澳大利亚等国家的数字广播电视作为数字音频系统的标准。
杜比AC－3采用的是一种柔性的音频数据压缩技术。它以心理声学原理为基础，只记录那些能被人的听觉所感知的声音信号，达到减少数据量而又不降低音质的目的。杜比AC－3的动态范围至少可以达到20bit的水平。采样频率可为32kHz、44kHz或48kHz。比特率是可变的，最低为32kbps（单声道方式），最高为640kbps，典型值为384kbps（5.1声道家用数字环绕声系统）和192kbps（双声道立体声系统），能适应多种不同编码方式的需求。
杜比AC－3的标准在影音重放中虽然能满足声音质量的需要，但应用在较高级的多声道音乐录音中，或极为讲究音效的电影音响制作中，就有些力不从心了。这是因为高保真的数码多声道音频重放，必须采用更高的取样率、量化精度和分离度。
1.2.2 MPEG-2标准
运动图像专家小组（MPEG）制定的MPEG-2标准，是利用数字压缩编码技术对信号进行有效压缩。对于音频来说，主要是利用感知性编码系统使其能达到1∶8的压缩比，同时保证声音质量的损失最小。MPEG-2系统支持5.1多声道环绕声，也就是利用5个独立全频带通道和一个十分之一频带的低频效应通道来实现多声道环绕声效果的。MPEG-2的应用相对AC-3来说市场占有率很小，而AC-3则在许多领域已得到广泛应用。
1.2.3 DTS
DTS（Digital Theater System）数字剧院系统，由美国数码影院系统公司开发的一种数码环绕声多声道系统。。在解压还原时，可以完整地恢复原始的音频信息，对数字音频信息没有任何删减。DTS能听到更多的细节，整个空间感及移动感会更加优良,更加清楚。在家用领域，能够提供比目前CD唱片更为优异的声音品质， 可以满足发烧友们最挑剔的要求。
2 高清电视中的5.1声道环绕声制作
2.1 概述
2.1.1 高清电视传输中的5.1声道环绕声技术：杜比数字
高清电视音频其实就是数字环绕声，高清数字电视与模拟电视最大的区别是不但能提升电视节目的画面质量，而且能够实现5.1数字环绕声的音频的播出。高清数字电视，不仅是画面高清晰，而且音频的环绕声也是一个重要组成部分。目前流行的高清音频解码格式，主要有杜比环绕声(Dolby Surround)、杜比定向逻辑环绕声(Dolby Pro-Logic)、杜比AC-3(Dolby Digital)、DTS等。
杜比数字是当今最流行的高清音频解码格式，不过在世界各国制定的数字电视频标准中，也有不同的选择应用，概括来说主要有ATSC、DVB和ISDB三种标准体系。ATSC规定的音频格式是杜比数字(杜比数字即AC-3)，主要应用于美国、加拿大、阿根廷、韩国等国家。
杜比数字，是电视信号传输过程中的一种环绕声编解码技术，通过编码，PCM信号变成含有元数据的杜比数字信号AC-3，与视频信号一起MPEG编码，再复用打包后，经有线数字电视传输链路传送至家庭用户机顶盒。解复用后机顶盒内置的杜比数字解码电路，会根据在节目制作端事先设置好的元数据参数，还原出音频。
2.1.2 高清电视制作中的5.1声道环绕声技术：杜比E
高清制作中无法使用杜比数字技术。传统音频系统伴音PCM信号数据量大而且只有2-4个声道，不便在电视系统中传输和存储，所以就需要运用压缩编码技术，把数据量庞大的多声道音频信号压缩成能够在容量有限的信道和媒介中传输存储的数据。当然这个经编码压缩的数据在经过信道传输或媒介存储后解码还原出来的PCM信号，失真率要越小越好，才能保证还音的质量。概括地说，就是在技术上要能把大数据量的原始信号在容量有限的信道中做“有损”的压缩编码传输，使得传输和存储后再解码还原出来的信号，尽可能的接近编码传输前的原始信号，同时要能使整个“编码－传输－解码”的过程变得更加简单。
杜比E压缩编码技术，可以在一个AES/EBU空间内容纳8个声道的数字音频信号和元数据，这一技术可以使得基于两声道的电视广播系统，只许简单改动即可具备多声道音频的处理能力。使用杜比E编码后，5.1音频可以在标准AES/EBU音频信号路径中传输。
2.2 5.1声道伴音制作
2.2.1 硬件要求
5.1声道节目的制作，首先要有一定的硬件要求有杜比技术认可的声音控制室。一般的声音控制室的标准特性是它必须有良好的吸声效果和足够的听音空间以及一整套的录音、混音设备。而一个有杜比技术认可的声音控制室除了它必须有一般声音控制室的标准以外，它还必须有可以采集声音并且进行编辑的音频工作站以及良好的符合5.1声道系统的监听环境。
其次，需要有足够的制作5.1节目的设备。比如话筒、支持5.1声道的数字调音台、能制作出5.1声道节目的效果器、满足5.1声道系统重放效果的监听音箱等等。这些设备既是制作5.1声道节目的基础又是制作5.1声道节目的关键，这些设备的优良程度，直接决定着节目的优良程度。试想如果没有很好的拾音，在后期混音的时候必然会发生声音素材紊乱不堪、难以取舍的情况;或者如果没有很好的监听的话，即使在控制室中制作时觉得满意的节目，到了别的放音环境又发生有杂音或者声音不清晰或者这样那样的问题。所以，在制作之前准备好一整套能够正确制作出5.1声道节目的设备是行之必然的。
图二 5.1声道录音棚
5.1声道节目的制作一般分为前期和后期两个阶段。
2.2.2 拾音技术
环绕声拾音技术基本上可分为三类，一类是以双通道立体声主话筒拾音技术（例如M/S、X/Y、ORTF、A/B 等）为基础，多只话筒按照一定方式设置，相互距离较近甚至重叠在一起，拾取（或经过简单的处理而得到）5 个通道信号。第二类是用几只话筒（例如3 只）分别拾取前方左、中、右方向主要声源信息，而用另几只话筒（例如两只或更多）拾取后方及空间信息。这两类拾音方式各有特点，前者通过一组话筒信号力求在一个平面内360°范围对声源的声像进行定位，而后者是对前方的主要声源进行精确定位，而拾取的后方及空
间（混响）信息则以适当比例分配到前方及环绕通道，从而形成5通道信号。第三类则可视为这两者或与其它拾音方法的混合使用。
2.2.3 后期制作
后期制作是将前期采集到的声音素材进行艺术的后期混音，其中包括对声音进行修饰，以及加上一些效果。环绕声制作的目标是向听音者提供真实的现场感，犹如置身于体育比赛、音乐会或电视演播室等实景之中。就大的方面来分，环绕声制作可分为两种类型，一类是以声场表现为主，典型的如管弦乐节目制作；另一类是凭借经验采用多声道分配与合成技术创作出新的效果。例如，体育比赛不论是室内或室外，运动员和观众都热气很高，情绪激动，十分适合于以环绕声来表现。
在后期制作过程中，我们要首先进行环绕声六个方面的基本设计，即六类表现方法：环绕气氛、飞跃过渡、水平旋转、领先声场与余音效果、垂直下落、声像强调，做好设计方案之后，就可以根据自己的经验做出理想的、接近国外大片的震撼音效。
我们现在已经进入了高清影音时代，新品迭出的高清液晶电视、等离子电视等高清设备，不仅让我们看到了栩栩如生的画面，而且也让我们越来越多的接触到多声道环绕声,多声道环绕声技术必将迎来极大的发展。
参考文献
[1] 《5.1声道演播室项目论证材料》. SMG 5.1声道演播室项目组，2005.12.
[2] 李正本.《5.1通道环绕声节目的拾音与制作》.2004.5.
[3] 孔晓蕾.《杜比E技术简介》. 北京，科技出版社，2000.7.
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