环绕立体声的工作原理

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环绕立体声系统已经成为收听任何音频的最佳方式。Dennis Fischer摄影/ Getty Images

电影今天的观影体验与70年前大不相同——画面更清晰,大部分电影都在电影院颜色乐动体育网站5.0,门票价格要高得多。但最大的变化可能是声音体验。在20世纪30年代的电影院里,整部电影的原声带都是用一首单曲播放的演讲者或者放置在电影屏幕后面的扬声器集合。今天,剧院观众希望听到来自四面八方的声音;曾经只有电影院才乐动-软件有的技术现在已经成为家庭娱乐中心的标配。

在本文中,我们将看一看环绕声系统这已经成为电影院的标准设备。我们还会看家庭影院环绕立体声设置,让你开始建造自己的。

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什么是环绕立体声?

索尼家庭影院系统,配有内置环绕立体声接收器的DVD播放机和一组扬声器"width=
索尼家庭影院系统,配有内置环绕立体声接收器的DVD播放机和一组扬声器
照片礼貌索尼

制作和呈现录音的方法有很多种。最简单的方法,也是最早的有声电影中使用乐动体育网站5.0的方法,叫做单声道的或者简单地莫诺.单声道意味着所有的声音都录在一个声音上音轨通道(例如,唱片上的单一螺旋槽,或唱片上的单一磁轨磁带),通常在一台电脑上播放演讲者

双声道录音,即声音在听者两侧的扬声器上播放,通常被称为双声道录音乐动体育网站5.0立体声.这并不完全准确,因为立体声(或乐动体育网站5.0立体声) actual指的是范围更广的多通道录音。双声道声音是家庭立体声接收器的标准格式,电视和调频广播广播。最简单的双声道录音,称为双耳录音乐动体育网站5.0,是由两个麦克风在现场活动(例如音乐会)中设置,以取代人类的两个耳朵.当你在不同的扬声器上收听这两个频道时,它会重新创造出亲临现场的体验。

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围绕着录音再进一步,添加更多音频通道,让声音从三个或更多方向传来。乐动体育网站5.0而“环绕声”一词在技术上是指特定的多声道系统乐动-软件杜比实验室在美国,它更常用作影院和家庭影院多声道音响系统的通称。在本文中,我们将在一般意义上使用它。

有一些特殊的麦克风可以记录环绕声(通过从三个或更多方向捕捉声音),但这不是制作环绕声配乐的标准方法。几乎所有的电影环绕音效都是用混合工作室.声音编辑和混音师会收集许多不同的音频记录——电影片场录制的对话、配音工作室录制或电脑制作的音效、乐谱——并决定将它们放入哪个或哪个音频频道。乐动体育网站5.0

在下一节中,我们将了解一点环绕立体声是如何创建的,并看看它是如何在老式影院中配置的。

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早期的包围

多年来,有许多不同的方法来制作环绕声。华特·迪士尼的”幻想曲(1941)是最早的环绕立体声电影之一,让观众沉浸在古典音乐中。迪士尼录音师威廉·加里蒂分别为每个管弦乐队部分录音,并将它们混合成四首不同的音轨,记录为光学跟踪在一个单独的胶片卷轴

这四种音轨驱动着剧院周围不同的扬声器。在一个有设备的剧院里,音乐似乎在观众席中移动,这种效果是由乐动体育网站5.0声音平移.平移包括在一个音频通道上减弱声音(例如小提琴旋律),同时在另一个音频通道上构建它。

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为了用环绕立体声播放《幻想曲》,影院还需要一个额外的设备乐动体育网站5.0投影仪只播放原声,以及一个昂贵的接收器和扬声器组件。乐动体育网站5.0(请查看电影声音历史,了解《幻想》是如何诞生的。)

这种环绕立体声系统并没有流行起来(必要的设备非常昂贵),但到20世纪50年代末,许多好莱坞电影都采用了更简单的多声道格式。在这个时代出现了几种不同的戏剧设置,包括著名的全景电影而且宽银幕电影镜头,但大多数都使用了相同的基本声音技术。乐动-软件作为一个整体,这些系统被称为立体声音响,或简单地剧院音响

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立体声音响

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立体声的典型布局

立体声使用四种或四种以上模拟磁性音轨在胶片的边缘。磁轨无法发出像传统轨道那样清晰的声音光学音轨乐动体育网站5.0随着时间的推移,它们往往会褪色,但它们在胶片上所占的空间要小得多。标准的薄膜格式没有足够的空间容纳两个以上的光学轨道,但在薄膜框架周围可以挤压多达六个磁轨道。(见电影声音是如何运作的找出光学和磁性音轨是如何工作的。)

在立体声系统中,三到五个声道驱动扬声器在电影屏幕后面。流行的四声道系统包括一个声道驱动左边的扬声器,一个声道驱动右边的扬声器,一个声道驱动中间的扬声器,还有一个声道驱动环绕在影院两侧和后面的扬声器。有些系统在屏幕后面有五个独立的频道和一个环绕频道。

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在这些电影中,大部分声音都录在前面的频道上,这样的话就好像是从屏幕上传来的。当演员在屏幕左侧说话时,对话声音来自左侧扬声器。当演员靠右边说话时,声音就会从右边的扬声器发出。大多数对话也被引导到中间的扬声器,它的作用是锚定或集中屏幕上的声音。后面的音轨通常是为“效果声音”保留的,比如环境背景噪音或来自屏幕外的声音。

在20世纪70年代,杜比实验室基于相同的配置引入了一种新的声音格式。在下一节中,我们将看到是什么使这个系统成为剧院声音的新标准。

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动态杜比

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杜比立体声将声音信息存储在两条光学轨道上。

喜欢立体声,原汁原味杜比音响®有三个前置频道和一个环绕立体声频道。但它没有使用磁轨,而是回到了卓越的光学轨道技术,以实现更清晰的声音回放。乐动-软件杜比立体声也采用了先进的消声过程,这进一步提高了音质。(见电影声音是如何运作的详情)。今天,杜比立体声是模拟声音的标准,这要归功于其优越的音质和相对简单的安装。

杜比立体声提高了音质,促使电影制作人更多地使用环绕立体声频道。乔治。卢卡斯“星球大战”,第一部杜比立体声编码的电影之一,使用环绕立体声来增强史诗般的太空战争场景。通过将战斗机的声音从前面的声道逐渐平移到后面的声道,音响工程师让它看起来就像从屏幕上飞过一样。

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杜比立体声影院布局

后来的电影遵循了“星球大战“模型,使用环绕轨道来创造奇妙的效果,以及填充背景噪音来建立场景的设置。乐动体育网站5.0在后来的环绕立体声系统中,影院老板可以连接一台环绕立体声音响低音炮处理极低频的声音(a交叉单元可以从两个音轨中分离出这些声音)。许多电影制作人使用低音炮在影院里制造强大的隆隆声,当银幕上发生爆炸或地震时,观众会感到震动。模拟和数字环绕立体声系统中的低音炮声道有时被称为低频效应(LFE)通道

1982年,杜比推出杜比环绕®乐动体育网站5.0这是一款用于家庭娱乐系统的杜比立体声音响。杜比环绕立体声重现了杜比立体声在影院的效果,但它的工作方式略有不同。音频通道被编码为磁跟踪录像或者作为电视信号播放,而不是作为光学轨道。扬声器的设置基本和影院一样,只是最初的家庭杜比系统只有三个频道——左扬声器、右扬声器和后扬声器。1987年,杜比推出了杜比专业逻辑®,它有一个额外的前置中央扬声器通道。(见家庭影院的工作原理以获取更多信息。)

杜比立体声的真正创新之处在于,如此多的音频信息被压缩到胶片上的一个小空间里。当杜比的工程师们开始研究新格式时,他们发现在可用的空间里只能容纳两条光学轨道。为了允许四个独立的音频频道,他们开发了一个特别节目4-2-4处理系统.在这个系统中,最初使用的是四声道立体声20世纪70年代早期的家庭立体声录音,四个声道的音频信息被编码成两个音轨。在下一节中,我们将了解使这成为可能的聪明技巧。

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四从二

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环绕立体声编码器有四个声道,并将它们合并为两个声道。

a的基本思想4-2-4处理系统就是从两个信息流中得到四个信息流。基本上,这四种信息流是:

  • 流A中的信息
  • 流B中的信息
  • 流A和流B中相同的信息
  • 流A和流B中的信息之差

前两个渠道相当简单。的一个流输入左边的扬声器,然后乐动体育网站5.0B流满足合适的演讲者。但是“相同”和“不同”通道稍微复杂一些。为了理解这是如何工作的,你需要了解一些扬声器是如何发出声音的。

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一个基本的演讲者是围绕着一个电磁铁建造的,电磁铁是一个金属圆筒,上面缠绕着一根电乐动体育网站5.0线。电磁铁周围有一块永久天然磁铁。当你把电流通过电磁铁时,电磁铁就会被磁化,就像天然磁铁一样北极和一个南极.电磁铁中的线圈一端连接(+)扬声器线,另一端连接(-)扬声器线。音频放大器不断地改变电流的方向,使两极的方向保持切换。

改变磁极的方向会改变电磁铁和周围天然磁铁之间的吸引力。这使得电磁铁来回移动。当电磁铁移动时,它推动和拉动一个扬声器锥它会迅速地将空气挤出去,然后又吸回来。空气颗粒的运动产生了我们的声音听到.(有关更多信息,请参见演讲者如何工作.)

因此,音频信号只是一种波动的电流。当电流单向波动时,扬声器锥向内移动;当它以另一种方式波动时,锥体向外移动。这个信号可以表示为一个振荡信号.产生的特定声音取决于锥体移动的速度和距离,这是由电流的波动模式决定的。

在环绕立体声设置中,中心声道的信号同时记录在a流和B流上。两个流的中心信号在振幅和频率上完全相同,并且完全同步。乐动体育网站5.0

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相移

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环绕立体声编码器有四个声道,并将它们合并为两个声道。

一个环绕声译码器它会根据a流和B流的模式和振幅挑选出相同的信号。在没有中心扬声器的环绕设置中,完美平衡的中心信号将产生“幻影议长(说话者的幻觉)就在左右说话者之间。

环绕声道的声音信号也记录在流A和流B上,但每个流中的信号是相同的不相彼此之间。它们不是同步播放,而是在两种音频流中进行时间转换。结果是,这两个信号彼此相反:当流A中的环绕信号告诉左边的扬声器锥移动出去时,流B中的信号告诉右边的扬声器锥移动进来。正因为如此,来自左右两侧扬声器的环绕信号信息在很大程度上相互抵消,你听不到它。乐动体育网站5.0

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环绕立体声编码器将环绕声道分成两个,并及时变换,使它们“不同步”。

环绕声解码器接收流A和流B,并将它们彼此相对移动,使环绕信号再次处于同一相位。有了这种偏移,右、左、中三方向的信号都不相匹配,因此趋向于相互抵消。乐动体育网站5.0

环绕立体声解码器会将左右声道中相位不一致的信息进行转换,使其重新与相位一致,并将其定向到环绕立体声扬声器。"width=
环绕立体声解码器会将左右声道中相位不一致的信息进行转换,使其重新与相位一致,并将其定向到环绕立体声扬声器。

除了分离不同的信号,合适的环绕解码器将音频信息通过不同的通道传递过滤器而且消声元素平衡声音水平,减少噪音。Pro Logic解码器使用主动“转向”元素来更精确地控制过程。看看杜比环绕Pro逻辑解码器:操作原理(PDF)以获取更多资料。

许多家庭音响爱好者已经找到了一种方法,只需一个双声道家庭音响和一套额外的扬声器,就可以部分解锁环绕声道。在下一节中,我们将看到这个基本的环绕立体声设置是如何工作的。

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访问环绕频道

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“穷人的环绕立体声”设置

使用环绕立体声通道最简单的方法是买一个带有环绕立体声解码器.解码器识别失相信息并将其提取到第三信道。为了平衡声音,接收器还将频道提升到适当的水平,并增加了轻微的时间延迟。乐动体育网站5.0不过,使用标准立体声接收器也可以获得环绕立体声,因为所有的信息实际上都包含在左右声道中。

要做到这一点,买一双后脚演讲者并把它们放在听者的左边和右边。将右侧通道的(+)放大器端子连接到右侧后置扬声器的(+)扬声器端子上,将左侧通道的(+)放大器端子连接到左侧后置扬声器的(+)扬声器端子上。然后连接后置扬声器上的两个(-)端子。

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立体声信号在阶段前通道中的电流在后扬声器中相互抵消:左右两侧的(+)电流将同时到达每个扬声器的(+)和(-)端子,因此电流根本不会改变电磁铁。

但是信号是不相在立体声通道中将形成交流电——这些信号的电流将流出左通道的(+)放大器终端,而电流的(+)扬声器终端流入右通道的(+)放大器终端。其效果是,这些失相信号移动后扬声器的电磁铁,从而控制后扬声器的声音。乐动体育网站5.0

建立一个简单的中央扬声器——一个固定左右立体声扬声器的装置——只要打开你的电视.如果它是单扬声器电视,它将播放两个立体声频道混合在一起。立体声电视也可以很好地用于锚定目的,因为两个频道都来自电视机的区域。

在这个设置中你需要的另一个部件是电位计乐动体育网站5.0一种能对电流施加不同程度电阻的装置,从而降低电路中的电压。在这个环绕立体声设置中,电位器只是作为一个音量控制后方扬声器。你可以把它连接到电路的任何地方。有关设置这种自制系统的详细说明,请参阅克里斯·坎塔克的环绕声信息源

当然,这种设置不会给你带来与真正的环绕立体声接收器相同的环绕立体声质量。但是组装一个自制的系统是一个很好的练习,首先要了解模拟环绕声是如何工作的。

在20世纪90年代,一种乐动体育网站5.0新的环绕立体声开始在影院中出现,从那以后,它逐渐使标准的4-2-4方式黯然失色。在下一节中,我们将看看这些新的数字影院声音系统。

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数字域:DTS

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DTS和杜比数码中使用的影院设置

如今,许多影院都引以为豪数码环绕立体声系统.数字声音的工作原理与模拟声音系统非常不同。

在模拟录音中,声音被编码为一个长而波动的信息流。在数字录音在美国,声音被编码成一系列的1和0,就像计算机程序一样。通过这种方法,你可以在有限的空间内编码更多的信息,从而获得更清晰、更精确的音轨。(见模拟和数字录音是如何工作的详情)。

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数字剧场音响随着“《侏罗纪公园》1993年。《侏罗纪公园》使用了一种名为DTS Digit乐动-软件al Sound®的技术数字影院系统该公司为该工艺申请了专利。

在这个音响系统中,六个独立的音频通道编码到一个还是两个cd.剧院配备了一个CD播放机和一个解码器,将这些频道分开,并在遍布剧院的不同扬声器上播放。就像杜比立体声,DTS有三个前置声道和一个低音炮。但它不是一个单一的环绕频道,而是为影院左侧的扬声器和右侧的扬声器设置了单独的频道。

光盘由专人与图片同步时间码在电影上。这些代码是沿着每乐动体育网站5.0一帧的一侧的一系列点和破折号,由安装在机器上的特殊光学阅读器读取投影仪.读卡器用发光二极管(LED)将光照射在薄膜上。穿过薄膜的光照射到一个小的光电管.光电池将代表这些闪光的电流脉冲发送到DTS处理器。破折号图案与CD上编码的图案相对应。处理器确保两种编码是同步的,这样声音和图像就能匹配起来。(见电影声音是如何运作的以获取更多信息。)

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数字领域:杜比数字

杜比紧随其后推出了自己的数字格式杜比数码(Dolby digital®)。杜比数字也被称为杜比数字5.1®(用于五个音频声道和一个低音炮声道),杜比AC-3®(用于杜比的第三个音频编码设计)或杜比SR-D®(用于频谱记录数字)。杜比数码(Dolby Digital)拥有与DTS相同的基本扬声器结构,听起来也很相似,但它在一个非常不同的系统上工作乐动体育网站5.0。数字信息被编码为微小的,而不是用cd记录音频胶片上的图案在链轮孔之间的空间。

当电影通过放映机时,杜比数字阅读器的LED通过这种模式照射。在胶片的另一边,光线照射到一个电荷耦合装置(CCD),同样的光传感器用于数码相机(见电影声音如何运作:杜比数码以了解更多)。CCD注册了一个由数百个小斑点组成的图像,这些小斑点代表1,而规格之间的数百个空格代表0。杜比数字处理器单元将图像中的数字信息解释为音频信号。

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杜比数字阅读器"width=
杜比数字阅读器

杜比数码环绕声EX®的工作方式与杜比数码相同,但它包括一个额外的环绕声通道。额外的通道沿着剧院的后墙驱动扬声器。像前面的中央扬声器,它可以用来锚的声音从左右环绕频道。

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数字域:SDDS

索尼动态数字声音®(SDDS)是影院数字声音领域的最新产品,它在影院前端拥有五个独立的声道,以及左右环绕声道,包括低音炮在内,总共有八个可用声道。

比如杜比数码,sdd在胶片上用不同的明暗区域模式编码数字信息。在这种情况下,读卡器在薄膜的一侧包括激光器,在另一侧包括光电管阵列。激光通过薄膜的透明区域,但不通过不透明区域。未暴露在光线下的光电池会向处理器传递一个小电流,但暴露在光线下的光电池则不会。通过这种方式,处理器接收数字模式,并将其解释为声音信号。与其他数字格式不同,SDDS使用两个相同的数字轨道,以实现更好的效果误差修正

杜比和DTS都发布了这些流行格式的家庭影院版本,还有一个SDDS环绕7.1®系统(七个音频声道和一个低音炮声道)供消费者使用。乐动体育网站5.0而数字声音不能记录在录像带上,也不能通过传统方式播放电缆,这是编码信息的唯一方法DVD.数字声音也在广播卫星系统,以及乐动体育网站5.0数字有线电视.看看家庭影院的工作原理来了解这些家庭系统。

对于世界各地的影迷来说,环绕立体声已经成为影院体验中不可或缺的一部分。对于电影制作人来说,制作环绕音效已经成为制作过程中至关重要的一步。环绕立体声有效地将电影扩展到三维空间,将观众置于动作的中心,这是其他任何东西都无法做到的。

要了解更多关于环绕立体声的知识,包括其悠久的历史和特定系统的技术细节,请点击下一页的链接。乐动-软件

特色

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