5.1聲道環繞聲與高清電視音頻制作

文丨彭 科

1 5.1聲道環繞立體聲技術

1.1 什么是5.1聲道環繞立體聲

“5.1聲道”，其實5.1聲道就是使用5個喇叭和1個超低音揚聲器來來播放聲音的一種播放方式。 5.1 代表著( 前左置/ 中置/ 前右置，后左置/ 后右置)5 個全頻帶聲道( 頻率范圍為20 Hz~20 kHz)，再加一個超低音效果聲道( 頻率范圍為3~120 Hz)，由于其傳輸頻帶只有其他通道帶寬的十分之一，算不上一個完整的聲道，所以被稱為0.1 聲道。通過在制作室前方同一平面上設置L/C/R( 前左置/ 中置/ 前右置) 揚聲器，在控制室后方設置SL/SR( 后左置/后右置) 揚聲器，每只揚聲器都以相等的距離朝向圓心，構成全景重放聲場。當聽音者在圓心附近聽音時，能感受到來自四面八方的全景聲音效果，這就是環繞聲的基本原理。如圖一所示。

圖一

1.2 常見的5.1聲道環繞立體聲技術

5.1聲道環繞立體聲從數字編解碼格式標準來分，有美國杜比（DOLBY ）研究室開發的AC－3。世界標準化組織(ISO)屬下的運動圖像專家小組(MPEG)制定的MPEG-2標準。和美國數碼影院系統公司(Digital Theater System)研發的數字家庭影院系統DTS等。

1.2.1 杜比AC－3數字技術

杜比AC－3數字技術，具備單聲道、立體聲和5.1環繞聲功能，在數字電視、DVD、影院系統等多方面得到廣泛的應用。也是廣播電視領域應用最為普及的數字音頻壓縮技術標準。目前它已被美國的高清晰電視（HDTV），歐洲的數字視頻廣播（DVB）、澳大利亞等國家的數字廣播電視作為數字音頻系統的標準。

杜比AC－3采用的是一種柔性的音頻數據壓縮技術。它以心理聲學原理為基礎，只記錄那些能被人的聽覺所感知的聲音信號，達到減少數據量而又不降低音質的目的。杜比AC－3的動態范圍至少可以達到20bit的水平。采樣頻率可為32kHz、44kHz或48kHz。比特率是可變的，最低為32kbps（單聲道方式），最高為640kbps，典型值為384kbps（5.1聲道家用數字環繞聲系統）和192kbps（雙聲道立體聲系統），能適應多種不同編碼方式的需求。

杜比AC－3的標準在影音重放中雖然能滿足聲音質量的需要，但應用在較高級的多聲道音樂錄音中，或極為講究音效的電影音響制作中，就有些力不從心了。這是因為高保真的數碼多聲道音頻重放，必須采用更高的取樣率、量化精度和分離度。

1.2.2 MPEG-2標準

運動圖像專家小組（MPEG）制定的MPEG-2標準，是利用數字壓縮編碼技術對信號進行有效壓縮。對于音頻來說，主要是利用感知性編碼系統使其能達到1∶8的壓縮比，同時保證聲音質量的損失最小。MPEG-2系統支持5.1多聲道環繞聲，也就是利用5個獨立全頻帶通道和一個十分之一頻帶的低頻效應通道來實現多聲道環繞聲效果的。MPEG-2的應用相對AC-3來說市場占有率很小，而AC-3則在許多領域已得到廣泛應用。

1.2.3 DTS

DTS（Digital Theater System）數字劇院系統，由美國數碼影院系統公司開發的一種數碼環繞聲多聲道系統。。在解壓還原時，可以完整地恢復原始的音頻信息，對數字音頻信息沒有任何刪減。DTS能聽到更多的細節，整個空間感及移動感會更加優良,更加清楚。在家用領域，能夠提供比目前CD唱片更為優異的聲音品質，可以滿足發燒友們最挑剔的要求。

2 高清電視中的5.1聲道環繞聲制作

2.1 概述

2.1.1 高清電視傳輸中的5.1聲道環繞聲技術：杜比數字

高清電視音頻其實就是數字環繞聲，高清數字電視與模擬電視最大的區別是不但能提升電視節目的畫面質量，而且能夠實現5.1數字環繞聲的音頻的播出。高清數字電視，不僅是畫面高清晰，而且音頻的環繞聲也是一個重要組成部分。目前流行的高清音頻解碼格式，主要有杜比環繞聲(Dolby Surround)、杜比定向邏輯環繞聲(Dolby Pro-Logic)、杜比AC-3(Dolby Digital)、DTS等。

杜比數字是當今最流行的高清音頻解碼格式，不過在世界各國制定的數字電視頻標準中，也有不同的選擇應用，概括來說主要有ATSC、DVB和ISDB三種標準體系。ATSC規定的音頻格式是杜比數字(杜比數字即AC-3)，主要應用于美國、加拿大、阿根廷、韓國等國家。

杜比數字，是電視信號傳輸過程中的一種環繞聲編解碼技術，通過編碼，PCM信號變成含有元數據的杜比數字信號AC-3，與視頻信號一起MPEG編碼，再復用打包后，經有線數字電視傳輸鏈路傳送至家庭用戶機頂盒。解復用后機頂盒內置的杜比數字解碼電路，會根據在節目制作端事先設置好的元數據參數，還原出音頻。

2.1.2 高清電視制作中的5.1聲道環繞聲技術：杜比E

高清制作中無法使用杜比數字技術。傳統音頻系統伴音PCM信號數據量大而且只有2-4個聲道，不便在電視系統中傳輸和存儲，所以就需要運用壓縮編碼技術，把數據量龐大的多聲道音頻信號壓縮成能夠在容量有限的信道和媒介中傳輸存儲的數據。當然這個經編碼壓縮的數據在經過信道傳輸或媒介存儲后解碼還原出來的PCM信號，失真率要越小越好，才能保證還音的質量。概括地說，就是在技術上要能把大數據量的原始信號在容量有限的信道中做“有損”的壓縮編碼傳輸，使得傳輸和存儲后再解碼還原出來的信號，盡可能的接近編碼傳輸前的原始信號，同時要能使整個“編碼－傳輸－解碼”的過程變得更加簡單。

杜比E壓縮編碼技術，可以在一個AES/EBU空間內容納8個聲道的數字音頻信號和元數據，這一技術可以使得基于兩聲道的電視廣播系統，只許簡單改動即可具備多聲道音頻的處理能力。使用杜比E編碼后，5.1音頻可以在標準AES/EBU音頻信號路徑中傳輸。

2.2 5.1聲道伴音制作

2.2.1 硬件要求

5.1聲道節目的制作，首先要有一定的硬件要求有杜比技術認可的聲音控制室。一般的聲音控制室的標準特性是它必須有良好的吸聲效果和足夠的聽音空間以及一整套的錄音、混音設備。而一個有杜比技術認可的聲音控制室除了它必須有一般聲音控制室的標準以外，它還必須有可以采集聲音并且進行編輯的音頻工作站以及良好的符合5.1聲道系統的監聽環境。

其次，需要有足夠的制作5.1節目的設備。比如話筒、支持5.1聲道的數字調音臺、能制作出5.1聲道節目的效果器、滿足5.1聲道系統重放效果的監聽音箱等等。這些設備既是制作5.1聲道節目的基礎又是制作5.1聲道節目的關鍵，這些設備的優良程度，直接決定著節目的優良程度。試想如果沒有很好的拾音，在后期混音的時候必然會發生聲音素材紊亂不堪、難以取舍的情況;或者如果沒有很好的監聽的話，即使在控制室中制作時覺得滿意的節目，到了別的放音環境又發生有雜音或者聲音不清晰或者這樣那樣的問題。所以，在制作之前準備好一整套能夠正確制作出5.1聲道節目的設備是行之必然的。聲源信息，而用另幾只話筒（例如兩只或更多）拾取后方及空間信息。這兩類拾音方式各有特點，前者通過一組話筒信號力求在一個平面內360°范圍對聲源的聲像進行定位，而后者是對前方的主要聲源進行精確定位，而拾取的后方及空間（混響）信息則以適當比例分配到前方及環繞通道，從而形成5通道信號。第三類則可視為這兩者或與其它拾音方法的混合使用。

圖二 5.1聲道錄音棚

2.2.3 后期制作

后期制作是將前期采集到的聲音素材進行藝術的后期混音，其中包括對聲音進行修飾，以及加上一些效果。環繞聲制作的目標是向聽音者提供真實的現場感，猶如置身于體育比賽、音樂會或電視演播室等實景之中。就大的方面來分，環繞聲制作可分為兩種類型，一類是以聲場表現為主，典型的如管弦樂節目制作；另一類是憑借經驗采用多聲道分配與合成技術創作出新的效果。例如，體育比賽不論是室內或室外，運動員和觀眾都熱氣很高，情緒激動，十分適合于以環繞聲來表現。

在后期制作過程中，我們要首先進行環繞聲六個方面的基本設計，即六類表現方法：環繞氣氛、飛躍過渡、水平旋轉、領先聲場與余音效果、垂直下落、聲像強調，做好設計方案之后，就可以根據自己的經驗做出理想的、接近國外大片的震撼音效。

我們現在已經進入了高清影音時代，新品迭出的高清液晶電視、等離子電視等高清設備，不僅讓我們看到了栩栩如生的畫面，而且也讓我們越來越多的接觸到多聲道環繞聲,多聲道環繞聲技術必將迎來極大的發展。

5.1聲道節目的制作一般分為前期和后期兩個階段。

2.2.2 拾音技術

環繞聲拾音技術基本上可分為三類，一類是以雙通道立體聲主話筒拾音技術（例如M/S、X/Y、ORTF、A/ B 等）為基礎，多只話筒按照一定方式設置，相互距離較近甚至重疊在一起，拾取（或經過簡單的處理而得到）5 個通道信號。第二類是用幾只話筒（例如3只）分別拾取前方左、中、右方向主要

[1] 《5.1聲道演播室項目論證材料》. SMG 5.1聲道演播室項目組，2005.12.

[2] 李正本.《5.1通道環繞聲節目的拾音與制作》.2004.5.

[3] 孔曉蕾.《杜比E技術簡介》. 北京，科技出版社，2000.7.

（廣東電視臺制作部中心二組，廣東廣州 510000）