立體聲發展及錄音技術分類

張玉倩 熊 婷

立體聲就是指具有立體感的聲音。自然界發出的聲音是立體聲，如果從記錄到重放整個系統能夠在一定程度上恢復原發生的空間感（不可能完全恢復），那么這種具有一定程度的方位層次感等空間分布特性的重放聲，稱為音響技術中的立體聲。立體聲系統是由兩個或兩個以上傳聲器、傳輸通道和揚聲器（或耳機）組成的，經過適當安排，能使聽音者產生聲源空間分布感覺的聲音信號傳輸系統。自1931 年，雙聲道和立體聲的概念由英國工程師Alen Blumlein 提出以來，立體聲系統經歷了近一個世紀的發展。本文旨在闡述立體聲錄音技術，并對其未來發展進行展望。

立體聲原理

人有雙耳，雙耳之間有一定的距離（約17cm），若一點聲源偏離聽音人前方主軸方向，到達兩耳的聲音就會產生差別，聽覺系統根據這些差別就可以判斷出聲源的方位，這就是“雙耳效應”理論。

立體聲是指具有立體感的聲音。它是一個幾何概念，指在三維空間中占有位置的事物。因為聲源有確定的空間位置，聲音有確定的方向來源，人們的聽覺有辨別聲源方位的能力。特別是有多個聲源同時發聲時，人們可以憑聽覺感知各個聲源在空間的位置分布狀況。當人們直接聽到這些立體空間中的聲音時，除了能感受到聲音的響度、音調和音色外，還能感受到它們的方位和層次。這種人們直接聽到的具有方位層次等空間分布特性的聲音，稱為自然界中的立體聲。

立體聲源于雙聲道的原理，立體聲和雙聲道并非同一個概念，卻是因果關系。

錄音技術分類和實現

聲音信號轉換是指用機械、光、磁和磁光等信號進行記錄，需要時再將這些存儲的信號還原為聲信號。這個將聲信號向可記錄的編碼信號轉換并將該信號借助一定手段還原的技術是錄音技術。

根據聲音轉換之后記錄使用的聲道數量又將錄音技術分為若干種。

一、單聲道錄音。單聲道錄音是只使用一個聲道的聲道轉換技術。在錄音時，單聲道錄音只使用一只傳聲器，或者將若干只傳聲器拾取的聲音信號混合成為一個聲道的記錄信號。聲音重放時一般使用一只揚聲器，或者使用若干只揚聲器重放相同的信號。單聲道聲音信號中較好地保留了原聲場中除了左右信息以外的其他主要聲音成分，包括原聲群發生幻相的聲學特性、聲群的縱深等。

單聲道錄音最大的缺陷是聲音還原時所有的聲音都來自一個方向，即聲源是一個點。

二、雙聲道錄音。雙聲道立體聲是根據一定的規則，通過兩個聲道將聲群和房間特性記錄下來。房間特性指聲源的位置，聲源的擴展（體積）和距離。還包括直達聲（直接傳播到聽眾左右耳的聲音）、反射聲（從室內表面上經過初次反射后，到達聽眾耳際的聲音，約比直達聲晚十幾到幾十毫秒）、混響聲（聲音在廳堂內經過各個邊界面和障礙物多次無規則的反射后，形成漫無方向、彌漫整個空間的裊裊余音）的分布。雙聲道立體聲無疑能重放出比單聲道豐富得多的聲音信息。它可重放出整個樂隊的寬度感和展開感，每件樂器、每一組樂器都可以比較準確的分布到各自的位置，因而在兩只揚聲器中間呈現出整個樂隊完整的聲像群。雙聲道目前多用在卡拉OK、奏樂、歌手聲音的錄制以及配音中。

在合適的建模和器材擺放的時候，雙聲道錄音可以做得較好。錄音時，用兩個錄音機同時分別記錄從兩個拾音器送來的音頻電流；放音時，再將同時放音的兩個揚聲器放到與拾音器對應的位置上，聽到的聲音就會有很好的立體感，這就是雙聲道立體聲錄音。

三、四聲道錄音。四聲道是20 世紀70 年代日本開始研究的一種錄音和重放技術。在開始的幾年曾頗為轟動，但因為一些無法克服的缺點，最終并沒有取得商業上的成功，最后完全消失。

四、三維立體聲錄音。以上各種立體聲都是在平面展開的，而三維立體聲的設計者試圖追求聲像在三維空間內的展開。它的重放系統揚聲器布置成左前上、右前下、左后下、右后上，但人耳對垂直方向的辨別能力不如水平方向明顯。所以三維立體聲比平面立體聲優越性并不多。

五、環繞立體聲錄音。所謂環繞立體聲是與雙聲道立體聲相對的概念，是指聲音好像把聽者包圍起來的一種重放方式。這種方式所產生的重放聲場，除了保留著原信號的聲源方向感外，還伴隨產生圍繞感和擴展感（聲音離開聽者擴散或有混響的感覺）的音響效果。在聆聽環繞立體聲時，聆聽者能夠區分出來自前后左右的聲音，即環繞立體聲可使空間聲源由線擴展到整個水平面乃至垂直面，因此可以逼真地再現演出廳的空間混響過程，具有更為動人的臨場感。

環繞立體聲和雙聲道立體聲相比本質的進步是在左右揚聲器間增加了一個中間揚聲器。那么，聽音人前方的聲像定位是在左中右之間完成的，其目的是為了加強中間聲音的聲像定位。左側聲音的聲像定位借助中和右聲道間的相關信號。環繞立體聲與雙聲道立體聲的另一個區別是在聽音人的后方增加了數量不等的環繞聲揚聲器，主要對環境聲進行描述。

六、3D 環繞立體聲錄音。3D 環繞聲與目前流行的家庭影院環繞聲(如杜比定向邏輯環繞和杜比AC 一3) 同屬音頻定位技術范疇，它也能使聽音者產生聲音來自周圍的環繞感覺，但它的主要用途和基本原理與后者存在著較大的差別。

經過三十多年的發展，十幾種3D系統投入使用，到今天為止，只有兩種技術實用化程度最高。它們分別是SRS（聲音修正系統）和Space（空間均衡器技術）。SRS 技術利用仿聲學原理，根據人耳對各空間方向聲音信號函數的反應不同，對雙聲道立體聲中的反射、折射、回射等信號分離提取后，再對這部分信號進行處理，讓其達到一個空間方向上的變換效果。這樣處理后，原本是從一個方向來的立體聲信號，卻讓人感覺是從四面八方傳來一般，給人以置身于3D 聲場中的感受（實際上這是一種錯覺）。它只使用兩只普通音箱，無需杜比編碼(DolbyPro－Logic，即杜比定向邏輯)技術，即可產生出仿3D 環繞聲放音效果，讓聽者產生一種猶如在音樂廳身臨其境的感覺。

Space 均衡器也是巧妙運用仿聲學原理及模仿人耳廓效應，在不額外增加放音設備成本的前提下，就能夠獲得較為滿意的3D 環繞聲效果的技術，其音質可以逼近帶有杜比環繞聲系統的放音設備。按照生成3D 環繞聲處理方式的不同，Space 均衡器主要有前處理和后處理兩種方式。前處理方式是在錄音的過程中，利用該技術對錄入的聲音信號進行處理，使其產生多聲道環繞效果，而放音過程依然使用傳統的雙聲道放音設備；后處理方式是在放音過程中加入一個專用處理電路，將雙聲道聲音信號進行編碼(解碼)處理。顯而易見，這兩種方式主要區別在于對聲音處理的時間順序上。

總結

隨著科技的進步和用戶對音響越來越高的要求，立體聲錄音技術取得了長足的進步，在電影院和家庭影院中得到了全面的應用，并產生了包括立體聲耳機、軟件等相關產品，真實感、臨場感越來越強。隨著高清、3D、4K 等高技術含量電視的逐漸應用和普及，相信使用者下一步對3D 音頻方面的要求也會隨之加強。未來3D 環繞聲技術將運用到超高清電視系統中，成為家庭采購電視時首選標準。