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环绕声系统
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中国的广东电台，美国的XM-HD卫星广播或德国的ARD无线网
络-他们都属于那些缓慢但始终在增长的 5.1 环绕声广播系统的用
户。尽管 5.1 环绕声系统在普通的 AM 或 FM 流行、摇滚、新闻
或谈话节目中不常用，但是它对爵士乐、古典音乐和其他文化--DAB, HD-Radio（以前是 IBOC）或者 DVB 的相关格式---的音效
有明显的增强。
即使目前没有 运用5.1系 统的广播电台 也开始生产和 储存越来
越多 的 多 媒 体 音 频 - 例 如 音 乐 会 现 场录 音 然 后 晚 些 时候 发 行
DVD、DVD-Audio 或SACD。音乐会，广播剧，歌舞，甚至喜
剧，体育节目等内容都得益于环绕声-无线广播、DVD或在网站下
载。但是在操作环绕声广播之前，工程人员需要对其基本规则要
有一个很好的了解并能彻底掌握以便解决一些很特别的环绕声问
题。
单声道，立体声，环绕声
人耳的听觉系统靠感受声波到达两耳的声压级与到达时间的不同来感觉声音的位置。因为单
声道的产生与传输只用一个通道，因此不能传播空间信息。而立体声的产生与传输则至少需
要两个通道。如果仔细的记录和再现立体声，它提供了相当多的空间信息。通过这些空间信
息，我们可以在左右扬声器间精确地再现立体声图像。由于其本身的性质，很少或没有空间
信息以外的立体信息全景图。目前的环绕声正致力于使听众感受到两维、水平视场角的声
音。“多声道立体声”组织认为：每个可能的多声道配置其最终达到的效果都是要被人耳的
立体声听觉系统感受到。因此，所有的环绕声系统和多通道配置，3.0到7.1甚至更高，都可
以被称作“多通道立体声”。
通道配置或格式
通道配置或通道格式描述了房间内音频通道的数目和排列情况。小数点前面的数字（比如
2.0或5.1）代表了全范围音频通道的数目；而小数点后面的数目则代表了低音通道(LFELow Frequency Effects)的数目。因此，5.1通道代表了其含有5个全范围(20 - 120 Hz)音频
通道和一个带限为(20 - 120 Hz)的低音通道。顺便说一句，电影或电视中的轰隆声或爆炸声
这些特殊的低频音效时才会用得到低音通道，通常低音通道不会用于音乐的发声。Dolby格
式的“5.1声道音乐制作准则”（可免费下载）中详细的叙述了低音通道不应用于音乐而只
用于特殊音效。原因很简单：当将混音5.1声道音频降为立体声2.0或单声道1.0时，绝大多
数环绕声接收机（或笔记本，播放DVD）只是简单的将低音通道的音效忽略掉。
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扬声器的安装与排列
录音室监听音箱对于音频工程师来说就像飞行员手中的精确导航
系统。如果没有相当精确地监测系统，环绕混音时就像闭着眼睛
在飞行。ITU-R BS.775-1文件（也有其他类似文件）描述了 5.0
或 5.1 环绕声扬声器系统的设置。所有扬声器排列在以座位区域
为中心的圆形周围（具体设置见图纸）。完美情况是，所有的扬
声器是同一种类型的全范围系统。如果不是全范围的，则可以用
一个低音炮音箱（可以最大可能的重现低音通道）来重现其他扬
声器的低音效果（通过内置的多通道交叉 & 加权设备）。通过“
低音管理”功能，低音炮可以很好的适用于低音信号（LFE signal）和其他通道在低音范围的叠加音效。若
导入一个测试信号（如粉噪声），则所有的5个扬声器应该产生几
乎相同的声压级（至少在100-10kHz范围内要满足），彼此的偏
差在± 0.5dB内。低音扬声器在20 到 120 Hz范围内的声压级应该
在比其他通道高10dB。这个“带增益”（见图纸）被家庭影院系
统接收机收到后可以将低频信号的声能与其他5通道一致。
全范围扬声器的声压级应该用一个C计权声级计测量，而10dB的
带增益则应该用 RTA (Real Time Analyzer)功能通过比较 LFE 的
频响相对于其他5个主扬声器频响来测得。手持式数字仪器，比如
NTi Audio 公司的 Acoustilyzer AL1，就可以完成所有的量测工
作。AL1 不仅可以量测不同滤波器(Flat, A, C, X-Curve, RLB)下
的声压级 spl 和噪声等效声级 Leq，还可以用 RTA 和 FFT 功能
来测量并将测得结果储存在仪器内，然后通过电脑进行后处理。
至于信号发生器，我们可以用 NTi Audio 公司的 Minirator MRPRO。它支持产生可自由选取频率的 sine 信号，任何频率间隔（
最高达1/12 倍频程）的 sweep 信号，白噪声和粉噪声，还可以
产生 polarity 和 delay 信号。此外，它还支持播放其内存中的音
频文件(WAV)。
编码格式-专业或业余格式
音频编码格式或环绕声传递系统描述了多通道音频的编码和解码
方法--术语叫“编解码器（codec）”。编解码器包括模拟和数字
部分，对 Dolby ProLogic, ProLogicv II 和 SRS 环绕圈等实施矩
阵系统到“准离散（quasi-discrete）解码文件（如MPEG 环绕
声, 神经系统环绕声（Neural）和 DTS-AAC）再到完全离散系统
如Dolby Digital, Dolby Digital Plus 和 DTS。而实际上，上面所
述的所有业余格式或传输比特流都被高效的优化过，因为在传输
过程中有低带宽的要求或者在储存室有占空间小的要求。尽管如
此，这些格式或比特流的固有音频质量仍然可以非常的好，只要
没有进行过多次的编码/解码过程。
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现代音频产品的生产和制作过程中，在处理录音和后期制作中的很多步骤时，由于经
常在不同的地方，因此需要进行很多次的的编/解码。在专业领域里，为了使音频免于编码
影响通常只进行轻微的数据压缩（~比率为4：1或5：1）和相对较高的比特率。这同样适用
于储存和-可能性较小-广播站的播放。这表明了它们承受多重编/解码后而没有多信号衰减
的能力。通常它们支持任何给定的传输路径位深度（16 到24 bit）并且每一种可能的通道配
置（通常为单声道 1.0, 立体声 2.0 到同时的环绕声 5.1 + 立体声 下降混合 2.0）。专业的
编码格式比如 Dolby E 或 APT WorldNet Oslo (apt-x)的数据传输速率约为 Dolby Digital
(384 kbit/s)5倍，MPEG Surround (96 kbit/s)的20倍。这允许有至少10-15次的编码/解码
（而Dolby Digital只有3次，MPEG Surround只有1次）。
NTi Audio 公司的 Digirator DR2 数字信号发生器支持线性PCM，Dolby E, Dolby Digital,
Dolby ProLogic II 和 DTS等格式信号。由于所有的非线性、编码信号储存在WAV-fi les文
件夹中，它可以很容易的升级为未来多通道格式（通过AES/EBU传输）。顾名思义，它是
一个数字信号发生器但其还附带有一些非常实用的分析仪功能。其内部低抖动时钟发生器可
以被 AES3, DARS, Word Clock 和 Video 信号同步。另外，其还支持通道通透度、通道传播
延迟、采样频率量测。信号输出格式为 AES3 (XLR, 110 Ohms), AES3-id (Cinch, 75 Ohms)
和具有双倍 8-channel ADAT-接口的TOS-Link。输入格式有 AES3 (XLR,110 Ohms)，还附
有一个 AES3-id (75 Ohms) 的适配器。
通透度和延迟
音频信号的每次传输都必须通过一个给定的、但未知的通道设施（比如一个数字网络或一个
卫星连接），因此检查信号延迟和位元通透度就具有重要的意义。这对所有编码的多通道信
号尤其重要。
由于其本身的性质，所有的数字编码和解码过程都含有延迟，主要取决于解码器的比特率效
率。作为一个经验法则，我们应该记住：产生的比特率（带宽）越低，延迟越高。延迟时间
通常在4-600毫秒范围内（例如专业应用的Dolby E“高比特率”延迟为40ms，而传输用的
Dolby Digital“低比特率”的延迟达到179ms）。这些延迟有时由于数字网络或卫星连接
传输延迟而有所增加。
矩阵编码的环绕声信号比如 ProLogic II 和 SRS可以通过几乎任何两通道连接进行传输。尽
管如此，两通道的相位高度稳定性是需强制执行的。相位失真不仅存在于老的模拟传输通道
中（比如调频广播的多径失真），还存在于在低数据传输率下运行的大多数数据压缩算法(
大多数小于 192 kbit/s, 比如 ISO-MPEG 1/2 Layer II or III).
因为通道之间稳定的相位关系对于正确的矩阵解码是相当重要的，数据压缩通常会导致高的
相位失真，这将对环绕声的解码产生很高的不良音（啁啾或叽叽喳喳影响）。
大多数数字编码环绕声信号比如Dolby Digital,Dolby E 或 DTS，可以通过标准 AES/EBU
传输，只要 AES 载有音频有效载荷没有改变（见图纸）。任何通过数字信号的系统若没有
改变数字信号的编码则认为其“位通透”。为了量测编码任何/解码通道的延迟时间或通透
度，一个先进的便携式仪器比如 NTi Audio 的 DR2 可以被用来协助测量。除了拥有一套标
准的测试信号，DR2 还支持环绕声测试序列以便于校正和安装专业的 Dolby Digital, Dolby
ProLogic II,Dolby E and DTS 设备。这些测试序列信号存储在 DR2 的内存中。通透度和延
迟测量是自动进行的，这就为我们快速简单的检查音频连接提供了很大的方便。
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元数据
元数据是“关于其他数据的数据”并且伴随着多通道音频信号。事实上所有的数字编码格
式-从 MP3 到 Dolby E, DTS 和 MPEG-2 传输流都包含有某种形式的元数据。Dolby E 和
Dolby Digital 元数据被用来优化不同条件下的首页播放，例如在不同节目间切换时保持恒
定音量或者获得正确的混合混音和最好的动态范围。
信息或描述元数据描述了位元流，但对位元流本身无影响。比如说一首歌的名字，一个
节目或电视频道，给定的比特率/s，通道配置等。控制元数据通过控制信号通道上的编码
器和解码器来更向前走了一步，它们包含参数比如对话标准值(DialNorm),动态范围控制
(DynRange, DRC),混合混音系数，滤波器的激活和相位转移等等。
必须指出，相对复杂的DOLby元数据是很多音频工程师的绊脚石。每周的广播或卖的DVD
都包含不正确的元数据或只包含默认的元数据，这导致了回放的效果不是很好。DR2内所有
的 Dolby 和 DTS 序列都含有完整的元数据，便于工程师们比较他们自己的作品。
推荐阅读和网络连接：
空间音频 Francis Rumsey (Focal Press / Elsevier)
数字音频艺术 John Watkinson (Focal Press / Elsevier)
5.1声道音乐制作指南(Dolby)
• www.aptx.com
• www.axiaaudio.com/surround/
• www.dolby.com
• www.dts.com
• www.mpegsurround.com/
• www.neuralaudio.com/
• www.srslabs.com/
作者：
Karl M. Slavik是ARTECAST的资深顾问/所有者，这是一个独立的、咨询、培训机构，其总
部位于奥地利的维也纳。他是德国纽伦堡ARD-ZDF Media 学院和奥地利St. Poelten应用技
术大学的常驻讲师。他是一个Dolby认证培训师和顾问，您可以通过k.m.slavik@artecast.
com和他联系。
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AL1, MiniLINK,MR-PRO 为 NTi Audio AG,
的注册商标.
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