从单声道到多声道发展历程

brun · 发表于 2010-4-29 08:54:18

19世纪70年代留声机诞生，人们迎来了最早的单声道音响系统。不过，在那个时代，留声机是贵族、富豪们才能享用的奢侈品，并不能普及到大众中来。后来，电子管收音机和晶体管收音机逐渐走入人们的日常生活中，但人们所能听到的仍是一成不变的单声道音响系统。从上个世纪20年代开始，立体声系统在美、英、法等发达国家的商业运营中被使用。随着1957年美国无线电公司（RCA）第一次将立体声唱片引入商业应用领域，立体声技术开始逐渐被大规模采用。1977年，杜比实验室又成功研发出了多声道环绕系统?Dolby Stereo（杜比立体声），至此，音响正式进入多声道环绕时代。而今天，我们的主题正是一次从单声道向多声道的发展之旅。

一、单声道（Mono Channel）

可以设想一个这样的场景：我们去听一场音乐会，但并不是坐在音乐厅中，而是站在音乐厅门外。这时，音乐厅中乐器的直达声、反射声、混响声等都是通过门上的钥匙孔到达我们的耳中，我们只能通过这个钥匙孔来欣赏厅内的乐队演奏，因此我们不可能感受到音乐厅中的空间感和临场感。我们听到的声音也是贫乏无味、单薄肤浅的，声音的清晰度不足，层次感不强，这就是单声道系统重播声音的钥匙孔效应。

这种钥匙孔效应在单声道系统上体现得最为明显。普通的单声道录放系统使用一只话筒录音，信号录在一条轨迹上，放音时使用一路放大器和一只扬声器，所以重放出来的声音是一个点声源。无论扬声器的音色多么明艳动人，多么丰润饱满，给人的感觉是所有声音都是从一个点发出的。这些声音以及它们在实际环境中的混响声、反射声等都来自一个方向，即扬声器所处的位置，因而只能重现声音的强度和音调，而不能再现声音的方位和空间感，更不能精确地再现不同声源在不同位置上的方位感。

随着时代的发展，单声道的音响系统越来越难以满足人们越来越高的欣赏水准和要求，因此，除了在无线广播和电视单声道伴音这两个传统领域继续发挥余热外，单声道音响系统在其他领域早已开始被效果更为出色的立体声系统所取代。

[注：有一点需要说明的是，在某些特定场合，如露天的会场，有时会将同一声道的声音信号送入多个扬声器放音。这个系统是不是就不是单声道系统了呢？答案是否定的。由于重放的是同一音轨的信号，故实质上还是属于单声道系统。

这种声源的单一性，造成了声场整体的平面化和声音的紧绷感，而且各声源之间的掩蔽效应十分明显。由于谈不上什么声源的空间定位，所以单声道的音响效果往往声音的清晰度不足，层次感不强。尤其是在回放一些含有较多打击乐的乐曲时，由于打击乐的动态范围较大，冲击和破坏了其他声源的清晰度，因此整部作品的音响浑浊度较大。当我们将它与现代立体声音响作品相比较时，便能感受到明显的差异。

二、双声道（Dual Channel）

我们知道，人耳之所以能准确辨别发音点的方位，是因为声源与双耳之间存在着角度差。这个角度差使声源传到左右耳的时候产生微小的时间差，而人耳对这微小的时间差非常敏感，从而使人能够产生准确的方向感。同时，这个角度差又使声源到达左右耳的距离产生微小的距离差，造成两只人耳在接收同一声音信号时的声音强度差，而人耳可以通过声音强弱的微小差异来判断声源离自己的距离。有了准确的方向和距离感，声像就可以得到准确的定位，这种原理被称为哈斯效应。

正是通过对这种声像定位原理的逆向运用，人们发明了最早的也是最简单的双声道立体声系统，即在录制声音时，在不同的位置用两只话筒进行录音，而在重放时则使用两路独立的放大器和两个扬声器，从而使听者可以较准确地判断出录音中不同音源的准确位置。

双声道立体声系统不仅消除了单声道系统的钥匙孔效应，而且与单声道系统相比，双声道立体声系统无论是在音质的改善、临场感的加强，还是在重现实际声场中各个声源的空间定位等诸多方面都有很大的改进。因此，立体声技术在被人们认识并接受后，很快就得到了普及与发展。

从上个世纪20年代开始，立体声系统就在美、英、法等发达国家的商业运营中被使用。随着1957年美国无线电公司（RCA）第一次将立体声唱片引入商业应用领域，立体声技术开始逐渐被大规模采用。在60年代，大多数唱片公司也逐步放弃单声道而转向立体声技术，并开始大量出版立体声节目磁带。在其后的几十年里，立体声节目的信号载体也经历了开盘式磁带、黑胶唱片、盒式磁带、激光唱盘（CD）、MD、MP3随身听等一系列变革，但在Hi-Fi领域，普通的CD光盘仍占据着无可取代的统治地位。

高水准的立体声音响给予我们的美好感受和愉悦是单声道音响所无法比拟的。立体声具有强烈的空间感（方位感和深度感），用一套高水准的双声道音响系统播放音乐节目时，听众几乎感觉不到音箱的存在，整个乐队就像活生生地坐在你面前演奏一样。比如在播放雨果公司录制的《古琴与箫》这张专辑时，就明显地体现出了当代立体声的典型效果。古琴轻撩的划指声清晰可辨，琴声的纯度、润度以及箫声的悠远、萧瑟极为和谐。声像位置的空间感恰如其分，充分体现了立体声音响效果的细腻程度。再如《阿姐鼓》，低沉的音响厚实而不浑浊，女高音清醇，亮而不薄，竹笛声悠远而空灵，多声部的交融清晰明了，音乐的宽阔度和纵深感给人以神秘与舒展之感。

brun · 发表于 2010-4-29 19:20:35

三、多声道（Multi Channel）

尽管双声道立体声的音质和声场效果大大好于单声道，但在家庭影院应用方面，它的局限性也暴露了出来。双声道立体声系统只能再现一个二维平面的空间感，即整个声场是平平地摆在我们面前，并不能让我们有置身其中的现场感。当然，由于在音乐会现场，观众原本就是坐在台下的，而乐队演奏人员则位于舞台之上，立体声所能再现的这种简单的声场方位感与现场音乐会的方位感是基本符合的，因而它仍能满足欣赏需求。但是，在欣赏影片时，整体声场全方位的三维空间感无疑可以给观众一种鲜活的，置身于其中的临场感，因此，多声道技术也开始发展起来。

1974年7月，杜比实验室与EMI录音室合作开发了Dolby Stereo Film Sound电影录音系统，由此，电影进入了立体声时代。1977年，杜比实验室又成功研发出了多声道环绕系统?Dolby Stereo（杜比立体声），电影正式进入多声道环绕时代。杜比立体声仍属于模拟信号系统，其大致原理是将4个声道（左、中、右、后）的信息通过矩阵编码方式保存在两条音轨上，而后置声道是一条单声道音轨，但通过两路后置扬声器播放。这一系统也就是目前流行的Dolby Digital 5.1声道系统的前身。在随后的20年内，环绕声技术逐渐成熟起来，数字录音技术也有了飞速的发展。1994年，杜比实验室与日本先锋公司成功推出了一种崭新的采用数字技术的环绕声制式?Dolby Surround Audio Coding-3，也就是我们所熟知的杜比AC-3系统，由此，电影音频技术进入了数字时代。1998年，杜比实验室正式将杜比AC-3环绕声命名为杜比数码环绕声(Dolby Surround Digital)，也就是我们现在常说的Dolby Digital。

Dolby Digital环绕声系统由5个全频域声道和1个超低音声道组成，也称为5.1声道，5个声道分别是左前、右前、前中置、左环绕和右环绕。超低音声道主要负责传送低音信息（＜120Hz），其目的是为了补充其他声道的低音内容，使一些包含爆炸、撞击等低音的场景的声效更好。这6个声道的信息在制作和还原过程中全部数字化，信息损失很少，全频段细节十分丰富。

1998年10月，杜比实验室在美国亚特兰大举行的Show East Film Exhibition上宣布推出Dolby Surround EX系统，这是一种在Dolby Digital系统上进行扩充的系统，由原来的5.1声道升级为6.1声道，即在原有的5个主声道的基础上，又增加了1个独立的Back Surround声道（后环绕或称后中置），从而使后部声场的连贯性和声音的绵密度大大增强，有效地改善了原来的后部声场声音中空的缺陷。1999年美国首映的《星球大战前传首部曲》是第一部采用了这种Dolby Surround EX系统的影片。

这时可能有朋友会问：现在还有一种7.1声道系统，那这是一种什么样的系统呢？7.1与6.1的差别在哪里呢？实际上，7.1声道是在系统中使用一对后环绕扬声器来代替6.1声道的一只后环绕扬声器。目前6.1声道的影片越来越多，但到目前为止，还没有一部7.1声道的影片出现。为什么呢？这是因为这个7.1声道系统并不是一个行业标准，而是一项由某些音响器材公司研发出来的，并将相关技术应用在影院功放上的技术。

在7.1声道系统中，Back Surround（后中置）的单声道信号经过矩阵运算，加入延时、回响等多项参数之后，被分配到左后环绕与右后环绕两个声道中，而不是简单地将一路单声道信号平均分配到两个后环绕声道中来。简而言之，这种方案最大的优点就是进一步增强了后部声场的方向感和声像移动的连贯性与真实性。

双声道的Hi-Fi系统（高保真系统）与多声道的AV系统（家庭影院系统）是音响器材市场的两大阵营，今天我们向朋友们介绍了基础的声道演变及技术现状，这也是影音入门专栏的首篇，在以后的文章中，我们将向朋友们介绍家庭影院与高保真音响的一些相关知识。

74203184 · 发表于 2010-4-29 19:54:53

:victory:

6027580 · 发表于 2010-4-29 20:06:07

找了好久教程，不错啊，我收藏了，谢谢楼主啊！~:victory:

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[Atmos] 从单声道到多声道发展历程

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