返璞归真——物理方式实现多声道耳机

glidingpipe · 发表于 2008-10-30 10:31

响应版主号招，写篇文章给大家看看！

这个话题还是从5.1环绕声说起吧：

什么是5.1音频（5.1声道环绕）& 5.1是怎样工作的？

在主流动作电影、音乐和数字电视中，当前5.1声道已经成为一种标准。它由在前方交错的三个声道和后置的两个声道组成，.1声道是一个被称作低频音效的第六个声道，它被传送至超低音音箱。还原5.1环绕音响技术是利用超低音音箱产生低频率声音的低频音效，其他五个声道在听者的前方、周边以及后方制造出令人震撼的声音，超低音音箱可以复制低沉的隆隆声、爆炸声和无定向生动的低音符。之后周围的五个声道产生定向的中音和高音以便完善声音效果和音调的排列。为了正确还原这种效果，超低音音箱和周围的声道必须处于正确的位置上，确定这个位置要考虑到房间的自然声学条件和听者所处的位置的关系，以便能完全地、准确地还原5.1音效。

然后我们聊聊杜比耳机（Dobly headphone）：

什么是杜比耳机 (Dolby Headphone)?

杜比耳机（Dolby Headphone）并不是一个耳机，而是一种信号处理系统，通常安装在声音播放系统中，比如音响设备，或者飞机上的声音系统。使用杜比耳机技术后，立体声耳机能够产生逼真的模拟五只扬声器回放系统所产生的音响效果。我们知道非标准环绕声系统是在双声道立体声的基础上，不增加声道和音箱，把声场信号通过电路处理后播出，使聆听者感到声音来自多个方位，产生仿真的立体声场，杜比耳机就是一种使用了非标准环绕声技术。

在使用音箱还原声音的时候，不论是两声道立体声还是多声道环绕声，音箱总是按一定位置摆放，使得还原声音时尽量接近声音录制时的声场。但是耳机则是将声音直接送入人的耳朵，全无任何像扬声器回放产生的那种空间信息，其结果是在两耳之间形成一条不自然的直线型的声场。左右声像直接出现在身边，而中间声像则会出现在头部内，这种“脑内”效果是非真实的，并且会导致听者的疲劳。

两声道立体声重放

传统的耳机收听

使用功能强大的数字信号处理技术，杜比耳机能为各声道的原始信号——立体声节目上两个声道，环绕声节目上多达五个声道——用电子方式添加特征，该特征来自于在一个精心设计的优秀声学环境中正确摆放的一只对应位置的扬声器。换而言之，杜比耳机在一个虚拟的房间内创造出多达五个虚拟扬声器。处理器将所有这些包含各声道“特征”的多声道信号信合并在两个编码声道中，也就是说当这两个声道的信号通过传统立体声耳机送入双耳时将含有来自各个虚拟扬声器的直接和反射声音的特征总合。因此，听觉感受会更加自然得多，声音仿佛出现在“脑外”。杜比耳机可以具有3种不同的重放模式来模拟相应的真实房间的声学特性：
DH1：这是一种小型的混响良好的房间，同时适用于电影和音乐录音的回放。它是杜比耳机的“参考房间”，并且在所有带有杜比耳机功能的产品上均有提供。
DH2：这是一个更“活”（或混响较强）的房间，特别适合欣赏音乐。
DH3：这是一个较大的房间，更象一个音乐厅或电影院。
DH2 和DH3 为可选的，而不一定由某些杜比耳机产品所提供。
和普通耳机相比，杜比耳机不容易让人感到疲劳，特别适合夜间和旅途中使用。杜比耳机(Dolby Headphone) 技术可以结合使用任何类型的耳机，也就是说可以使用我们现有的耳机而不必重新购买专门的耳机。当然，就象扬声器一样，质量越好的耳机所提供音质就越出色。

还有一个虚拟环绕技术， SRS，这个是？

SRS是Sound Retrieval System的缩写，意思是音响还原电路，能重现真实的现场立体感。是美国SRS实验室的最新音响科技专利，SRS的主功方向是双声道环绕，SRS是它的注册标志。

SRS是世界上领先的3D声音技术。SRS恢复由传统的录音和重放技术所屏蔽掉的空间信息。把立体声信号分解后，可以分离和恢复出原始声音的空间曲线和环境信息，然后把他们按正确的空间关系叠加之直通的声音上。这些空间曲线是通过取得专利的频率响应修正曲线来进行处理。这使再现的声音更接近音乐家的最初打算和现场效果。SRS没有临界聆听位置，因此，音乐就像充满了整个房间一样，使聆听者沉浸在整个三维声音中。

这两个技术都是制造出虚拟环绕声，那究竟如何理解虚拟环绕声？

在环绕声的实现上，无论是杜比AC3还是DTS，都有一个特点，就是回放时需要多个音箱，但由于价格及空间方面的原因，有的使用者，如多媒体电脑的用户，并没有足够的音箱。这时候就需要一种技术，能够把多声道的信号经过处理，在两个平行放置的音箱中回放出来，并且能够让人感觉到环绕声的效果，这就是虚拟环绕声技术。

虚拟环绕声的英文是Virtual Surround，也有叫Simulated Surround，人们把这种技术称为非标准环绕声技术。非标准环绕声系统是在双声道立体声的基础上，不增加声道和音箱，把声场信号通过电路处理后播出，使聆听者感到声音来自多个方位，产生仿真的立体声场。常见的非标准环绕声有Dolby公司的虚拟杜比环绕声、SRS公司SRS音效处理等。

Dolby公司的虚拟杜比环绕声将已解码的中置和环绕信息分别通过衰减和虚拟送入到左右声道，使左右声道除了有通常意义的信息之外，还具有中置和环绕的信息。同时它还应用了HRTF技术，用计算机仿真技术模拟人脑，根据声音通过左右耳道的时间来计算延时达到逼真模拟环绕声的目的。虚拟杜比环绕声已在空间上、方向上、包围感上、平衡度上较好地模拟了杜比环绕声，利用虚幻的中央声道而消除了中置音箱，虚拟器将环绕信息处理后加入到左右声道并可调整延时和频响，从而又节约了环绕音箱。其缺点是听音范围较小，当听音位置向一侧移动时效果变差，甚至难以听清人物对白。虚拟杜比环绕声已被杜比公司认可，已经作为杜比认证的一间分内容。现在已有为数众多的家电、电脑及微电子厂商在开发这一系列产品。

　　SRS不是从研究硬件营造三维声场入手，而是从听觉心理学出发，模拟出一个三维声场，使听音者觉得置身于三维声场之中。实际上，这种“三维声场”是不存在的，它只是一种幻象，就如同我们看到的立体电影、立体画片，都是通过技术手段将两维平面物体转化为三维空间物像。SRS在心理上和主观感觉上恢复了原声源在两耳处造成的声波状态（直达声、反射声、混响声），再现了原声源中的方位和空间分布，使人有身临其境的感觉。其缺点也是听音范围较小。由它对声源要求简单，故适应面广，所有的杜比软件、双声道软件乃至单声道软件都能适用。硬件成本低，仅在原有的双声道功放及音箱的基础上增加一个数百元的SRS处理器即可欣赏到三维声场，这也是它迅速发展的关键原因。较之虚拟杜比环绕声，它更加简便易行，故很受欢迎，从随身听一直到组合音响、彩电、VCD、PC等都得到广泛应用。

[ 本帖最后由 glidingpipe 于 2008-10-30 10:38 编辑 ]

glidingpipe · 发表于 2008-10-30 10:31

上面提到的方式都是用数码技术，在两声道的基础上，根据声学与人体工程学仿真出来的5.1声道环绕声场。如果做个简单的比喻：

现实生活中的声场（个人作为信息接受点的环绕声场）=====》
5.1声道（或者最新的7.1声道）仿真真实声场=====》
用虚拟数码技术仿真5.1声道产生的声场。

我的理解：在这种方式类推下，人为制作因素会增加，还原效果自然会逐渐损失，这点似乎与保真（HI-FI）背离，虚拟技术的立足点“仿”，HIFI崇尚“原”。

也许当我们被高科技所重重叠叠地包围时，我们忘记了如何用简单的方式，用纯朴的原理实现目标。但是有一条真理是肯定的，实现目标的方法不只一个。因此我用这个返璞归真的标题，言归正传介绍LTB 5.1声道耳机：

与杜比耳机和SRS耳机这些仿真的环绕声技术不同， LTB(Listen To Believe 听过才会信)如同它的品牌所传达的，通过6只十足震撼力并精确定位的单元（喇叭）实现5.1音效。精确设计的单元位置，定向的独立音室(ISC)结构，我们能达到其他竞争者无可比拟的效果。通过一个轻便的舒适的耳机系统我们还原了真实的影院质量的5.1环绕声体验。为了确保5.1性能的最优化和长期的可靠性，LTB设计者们付出了巨大的艰辛。每套LTB 5.1耳机都装备了有专利权的6连接器插头，以确保把信号丢失减少到最小并把持久性提高到最大。

所谓LTB的独立音室结构技术（ISC：Independent Speaker Chambers)就是在两个全包式的耳机单元中分别内置了前置、中置和环绕三个独立发声单元，真正做到5.1声道环绕效果。虽然有多个扬声器同时存在于一个耳机单元内，但是由于发出的音频不同，这就避免了产生音频共振以及串音现象。而且扬声器间比较合理的相对位置也可以减少音频叠加，提升音质输出以及定位感，并且不影响每一个扬声器各自的音质。

这个技术使独立音室可以为全封闭式的、高保真的单元制造更为真实的共鸣音效。与其他耳机制造商在单一平面布局单元不同，LTB非常重视耳朵的外型与结构，单元沿耳廓呈卫星状排布，最大程度上更真切地与使用者感受5.1数字音响的音效体验相吻合。

具体实物看图吧，

这是一件新事物，一种新方法，一套新技术，希望能给我们带来新鲜的体验。也许有不如意的地方，但是只要是有进步意义的尝试，坚持不懈的改善，功夫不负有心人，终会修成正果，被大家所认同！