一. 环绕声重放系统
1.初始 杜比定向逻辑环绕声系统
杜比定向逻辑环绕声系统是在杜比环绕声基础上改进而成的,在录音时拾取左前(L)、中央(C)、右前(R)、后环绕(S)四路信号。经过编码矩阵处理,变成两路信号,用以传输或记录在媒体上,重放时经解码后恢复成四通路系统。该系统在编码过程中,四个声道所携带的声源直达声、早期反射声和混响声信息都包含在两声道信号中,如果用双声道立体声系统重放这样的信号会得到很好的立体声效果,因此具有兼容性。该系统在杜比环绕声系统的基础上,在解码时用自适应矩阵(方向强调矩阵)来替代固定矩阵,自适应矩阵中的瞬态电平检测和抗干扰电路能有效的抑制邻近通路的干扰,提高了通路间分离度约30dB。曾先后出现的杜比环绕声解码器分别为:电影院使用的杜比立体声专业解码器、家庭用杜比无源解码器和杜比定向逻辑解码器。在杜比专业逻辑环绕声系统中,方向强调电路可以在扬声器方向上产生明晰的声像,这是该系统的最大优点。但是对于非扬声器方向上的声像却难以奏效,这样就限制了声像的分布,并且方向强调电路在同一时刻内只能对一个方向、最多是对角线上的两个相对方向起作用,不能同时对多个方向起作用。所以杜比定向逻辑环绕声系统对在同一时刻内只有单一声源发声的情况,如影视中的对话、一些特殊效果等,结合视觉和听觉的心理特性可以取得较好的效果,但是对于同时有多个声源发声的情况,例如大型管弦乐,方向强调电路的作用就不大。
中置声道和前置的左右声道形成声像定位很精确的前方声场时,音视频结合可以产生非常自然的戏剧性效果,使聆听者感受到剧中人物的言行举止更逼真,且有立体感,能表现出飞跃头顶的音响效果。但是由于环绕声道为单声道,因此无法表现后方不同方位声音的微妙变化。
2.杜比AC-3环绕声系统
正如上面提到的杜比AC-3是数字5.1声道环绕声压缩编码格式,该环绕声系统之所以用AC-3命名,正是因为该系统采用了AC-3编码格式。该系统由六只独立的声音通道和音箱来组成的。其通常是用384kb/s比特率的数据传送5.1声道环绕声数字音频信息,并可向下兼容1、2、3、4、5声道等格式。该系统的目的就是为了改善和提高三维声场的重现能力。
众所周知所谓的5.1声道中5是指五个全频带(20Hz-20kHz)声道,即中置声道C,左声道L,右声道R,左环绕Ls,右环绕Rs;而0.1则指20Hz-120Hz的低频效果声道LFE。全频带的音箱摆位如图1所示。标准的音箱配置是5个声道的音箱要完全一致。若前方3个音箱不能达到同一型号,则中置声道C的音箱应选用同一产品系列中小一点的音箱。五只音箱应保持相同的高度,环绕音箱也应采用相同型号的产品,若达不到,可选用同一系列中较小的音箱来保持相似的指标特性。而对于LFE的摆位没有非常严格的规定,但以摆在主音箱(L、R、C)后面比较靠墙的位置为佳。
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3.DTS环绕声系统
DTS是由美国加利福尼亚数字影院系统公司推出的一种分离式多声道数字电影系统。在1993年6月11日放映的《侏罗纪公园》首次采用了该系统,而逐渐被大家所接受。
4.SDDS环绕声系统
SDDS是由索尼公司在1994年推出的一种数字环绕声系统。它与其他数字环绕声系统不同在于,它支持8声道,分别为:L、LC、C、RC、R、SL、SR和重低音声道。为了能够将大容量的信息记录在胶片上,索尼公司利用了沿影片边缘处最后可使用的区域。
5.Cinema DSP环绕声系统【4】
利用人工混响技术可以在家庭环境下模拟音乐厅、剧场、电影院等的音质。DSP系统是雅马哈公司开发的,由杜比定向逻辑解码器和声场处理器组成,将普通环绕声或立体声信号通过人工混响技术在家庭听音环境下模拟音乐厅、剧场、电影院等的效果,使模拟环绕声效果带上特定的空间色彩,可营造出许多世界著名声场效果的一种环绕声系统。
6.虚拟环绕声系统
虚拟环绕声是近年出现的一大类新的系统。它们的基础是听觉传输技术,通过人头传输函数来实现声场空间信息的传输、重发或模拟。这类系统突出的优点是声像自然,结构简单,只需要两个独立的传输信号就有可能重发三维空间的声像。
二. 环绕声控制室的设计
目前环绕声节目在广播电视、电影、音像制品等行业中越来越多的被采用,而环绕声控制室的设计是影响环绕声节目质量好坏的一个主要因素。为此ITU曾推出建议书ITU-R.BS.775-1(伴随图像和不伴随图像的环绕声系统)来指导环绕声监听系统的建设。我国虽然也建设了一些环绕声监听系统,但是目前还没有统一标准。由于电影系统的放音条件与ITU推荐的扬声器布置有较大的不同,所以环绕声控制室至少应有两种不同的模式,一种用于家用DVD、广播、电视,它与ITU推荐书规定的内容更接近;另一种用于电影,从实际情况出发,其扬声器布置方式不拘泥于ITU的规定。
1.控制室的基本参数
(1)房间尺寸
一般房间面积为30-70平方米,而关于房间的比例尺寸,则以保证房间低频振动模式分布均匀为原则,应确保20-150Hz之间不发生不需要的共振。此外考虑到立体声L、R扬声器之间的距离应选为2.5-3米。因此综合以上因素监听室的土建净尺寸,宽度6米左右,最小不少于5米;长度为7米左右,最小不少于6米;高度为3.5米左右。具体的尺寸比例应满足下面的关系式:
1.1w/h≤l/h≤4.5w/(h-4)
l为长度,h为高度,w为宽度
长度和宽度不应大于高度的3倍,尺寸比之间不应有整数倍关系。
(2)房间的形状
房间形状设置的不合理很容易引起梳状滤波效应和“对拍回声”,因此一般设计成不规则形状,例如多边形等。切记不要有相互平行的大面积反射面,否则会严重影响声音质量。如果迫不得已,必须使用吸声材料或漫射材料覆盖墙壁。覆盖区域在相对墙面交错开,可在同样的效果下节省材料。
(3)房间的混响时间
上述推荐的控制室尺寸并不大,所以一般不会有过长的混响时间导致声音质量下降,但是混响衰减过程是否平缓会影响声音的质量。推荐平缓减小的混响衰减过程。另外过度的吸声处理也会严重的影响声音质量。
查阅相关外文资料,控制室混响时间偏差图如图38所示(王老师资料中的)。下面分别对高、中、低频进行分析。
A.中频范围(200Hz-4kHz)混响时间平均为0.2-0.4秒之间,应满足下列关系式:
Tm=0.3(V/100m3)×1/3秒
Tm是200Hz-4kHz中频范围内1/3倍频程内的混响时间平均值。V是控制室体积m3。
B.低频范围混响时间由图可以看出随着频率的降低数值逐渐增加,在大约63Hz时混响时间相对200Hz而言增加了0.3秒。
C.高频范围混响时间随着频率的增高而降低。以500Hz处的值为标准,1kHz为500Hz的90%,2kHz为80%,4kHz为70%,8kHz为60%,16kHz为50%。
(4)背景噪声
背景噪声会影响声音的动态范围,对声音中的一些细微部分造成掩蔽。背景噪声一般来自空调系统,机械系统和电机转动等。
一般推荐背景噪声要优于NR-10,要求不严格可放宽到NR-15。需特别注意的是通常我们使用的霓虹灯和荧光灯存在噪声问题,使用时需注意。
2.控制