让耳朵享受高清——新一代环绕声技术解析

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你也许记不住每部经典影片中众多的演员和曲折的情节,但贯穿其中的那一段段经典配乐却令人难以忘却,这说明人们追求视觉刺激的过程是和听觉效果紧密相连的。随着高清时代的来临,人们不仅对节目画质提出了更高的要求,而且渴望声音效果也有质的飞跃。目前一些音频实验室都纷纷推出了新一代环绕声技术,不知这些新技术能让我们“听”到什么?

杜比双拳出击——DD+和Dolby TrueHD

从平面到立体:Dolby Digital Plus

我们知道,Dolby Digital(杜比数码)是杜比实验室针对电影多声道环绕系统所研发的音频技术,为了大幅降低编码后的文件大小,Dolby Digital采用了有损压缩技术(即压缩后无法完全还原成本来的面貌。但如果损失的是一些无关紧要的信号,则能达到大幅降低文件大小的目的)。Dolby Digital系统使用5.1声道:前左、前右、中置、后左环绕、后右环绕等五个声道(都是全频段声道),以及一个3Hz~120Hz的超低频声道。随着HDTV时代的来临,Dolby Digital的5.1音效系统已无法满足AV系统Hi-Fi化的需求,为此,杜比公司推出了Dolby Digital扩展版本——Dolby Digital Plus标准(以下简称DD+)。

DD+是以7.1声道系统为起点,声音编码率从Dolby Digital的96Kbps~640Kbps扩大到32Kbps~6.144Mbps,也就是说DD+的使用面会更广。它既可应用于要求“无失真”级别的数码环绕系统(效果比一般的DVD环绕声有非常大的提升),也可应用于更低质量的数码环绕系统。由于DD+重新优化了编/解码标准,因此基于32Kbps码率的声音能达到与Dolby Digital的96Kbps码率同等的音质。

虽然DD+以7.1声道为起点,但它是依照最大13.1声道环绕声标准来研发的。据悉,DD+是以数码电影院规格(D-Cinema)为基础(D-Cinema的标准是最大16路音频),也就是说DD+的环绕声体系不再照搬以前的“多声道在一个平面发声”的模式,它增加了垂直地面“指向天花”的方位增强喇叭,通过添加这些方位的空间增强喇叭(可以是1路或2路,甚至更多),使整个环绕声场从“平面”进化到“立体”,声效有上下之分。由于数据流量大,DD+将不再通过S/PDIF或光纤来传输数据,而是采用HDMI或IEEE 1394接口。

高清音频标准:Dolby TrueHD

在推出DD+的同时,杜比公司还发布了Dolby TrueHD标准,这也是为高清DVD光盘而设计的音频标准,它可以为终端用户提供等同于高分辨率录音棚母带的效果。与DD+截然不同的是,Dolby TrueHD是在MLP(Meridian Lossless Packing,无损数据压缩)技术的基础上改进而来的,它包含更高的码率、附加声道、增强的立体声混合支持和更多的扩展功能,例如,动态范围控制和对白标准化等。

MLP技术的前身是英国Meridian子午线音响公司所开发的技术,后被Dolby采用并继续开发,最终被正式命名为MLP。MLP是具有多声道特点的DVD-Audio核心音频技术,该技术可实现在DVD盘片中存储24bit/96kHz的多声道环绕声编码录音或24bit/192kHz的立体声编码录音。因此拥有MLP编码还原的DVD-Audio唱片几乎能达到专业录音室的水准,并且在编/解码过程中不会有任何的信号损失。

Dolby TrueHD环绕声技术把DVD-Audio中的声道数目从以前的 6 声道扩展到 8 声道(可提供真正纯净、无损的7.1环绕声道),从而得到更完美、真实的音频表现。Dolby TrueHD是真正的高清晰度音频标准,它能明显提升当前具备杜比数字解码能力的A/V接收机的音效。 “Dolby TrueHD”标志可以在任何时候对用户作出纯净的、无损的音质保证,杜比实验室负责消费电子营销经理Craig Eggers说:“看到播放设备带有‘Dolby TrueHD’的标志,消费者就会确信他们正在聆听的是他们所能听到的品质最好的音效——就像在听录音棚母带一样。”目前,DVD 论坛已决定将DD+ 和Dolby TrueHD作为 HD DVD 的标准音频格式。

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DD+标准的应用领域非常广
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Dolby TrueHD的音质足以和录音棚母带媲美

DTS独树一帜——DTS HD

在杜比公司发布了下一代的DD+标准之后,DTS公司也宣布了自己最新研发的DTS HD标准(被业界称为DTS++)。它是DTS公司现有DTS标准的无缝升级版本,是针对当前“一致性声学编译码”系统的一个扩展。与DD+标准相比,DTS HD的优势是具有高的互换性和扩展性。

首先,DTS HD技术也是以7.1声道为起点,并且最高能支持32声道的环绕声回放,同时数据传输率将达到1.5Mbps以上,从而实现8kHz~192kHz(16/24bit)的采样频率范围,该指标与当前DVD中广泛使用的768Kbps采样率相比,音质将得到大幅度的提升。

其次,DTS HD标准在兼顾多声道和高音质的同时,也会向网络进军,即保证大家所下载的音视频内容的声音模式也向多声道发展,并确保采样方式的灵活性。DTS HD的数据流量完全可以根据使用者所需要的音质进行灵活的变换,并且通过DTS公司新开发的无损压缩技术,实现高品质的声音传送。DTS HD可实现多达32声道的数码环绕声输出记录,这给环绕系统提供了更大的扩展升级能力。但也正因为如此,DTS HD不可避免要放弃Hi-Fi业长期采用的S/PDIF或光纤等数据传输介质,转而使用支持更大流量的HDMI或IEEE 1394等接口,这一点和DD+很相似。

此外,DTS HD技术还具备向下兼容的特点,它完全支持已推出的DTS、DTS-ES、DTS 96/24等标准,这就确保了基于DTS HD编码的DVD碟片既可以通过对应DTS HD的AV功放机进行解码,也能够使用具有DTS功能的普通AV功放机实现解码。DTS公司表示DTS HD标准将应用在蓝光DVD和HD DVD等新一代光盘中。

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DTS HD 7.1系统布置图

SRS另辟蹊径——WOW HD

WOW HD标准是SRS公司最新的虚拟环绕声技术,它是WOW的升级版本。目前WOW已广泛应用于中高端音响设备和AV器材中。WOW通过提供一个全景的三维声像来弥补小型扬声器和耳机先天不足,从而使声音在水平和垂直平面上比扬声器和耳机本身更伸展。这样,小型音频设备、电视、无线产品和个人/便携产品的厂商可以不必增大扬声器的尺寸就能改善产品的音频表现能力。WOW技术是由SRS、TruBass和FOCUS技术组成的。

SRS是比较先进的3D声音技术,它能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,然后把它们按正确的空间关系叠加在直通的声音上。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的。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,使聆听者沉浸在三维声音中。

TruBass也是SRS技术的一种专利,它可以增强低音的表现能力。比如,它利用出现在原始声源的谐波来恢复低频声调,从而再生低频信息。尽管这一信息已经低于扬声器和耳机的低频下限。因此TruBass可以实现比小型、中型和大型扬声器或耳机的低频极限还低八度的效果,从而带来更丰富的听感。

FOCUS技术则是通过提升声场来生成声音图形的高度感。当与SRS结合时,FOCUS会放大声音图像,产生一个最佳听音位置宽广的声场。另外,FOCUS能改善高频通透度,使听者沉浸其中。在扬声器低于音场的产品中,比如内投影电视或固定在门板上的汽车扬声器,FOCUS将可用电子学方法进行调节,重新将声场定位于听者前方的最佳位置上。

WOW HD作为WOW的升级版本,在本质上它仍然是SRS WOW虚拟环绕声的延续,不过WOW HD的声音效果与老版的SRS WOW有了进一步的提升。比如,你正在通过电视观看NBA的现场实况,你不仅能听到解说员的现场解说,你还能听到背景中观众的惊呼和喝彩声,这一切全仰仗于WOW HD。由于是虚拟环绕声技术,WOW HD的实际效果与杜比或DTS公司的新一代环绕声技术没有可比性,但是它可以更好地应用到MP3、手机等产品领域。

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SRS WOW HD系统布置图

新一代高清环绕音效将带来什么

当新一代蓝光DVD、HD DVD存储技术和高清晰的HDTV的热潮来临之际,新一代环绕技术的问世无疑为它们提供了更广阔的应用舞台。蓝光DVD和HD DVD具备了比当前DVD高出几十倍的储存空间,如此大容量记录使搭载DTS HD或DD+等各种环绕声格式变得顺理成章了,它们的结合将为我们带来前所未有的高品质视觉、听觉享受。

目前我们所使用的7.1或者9.1声道的AV功放机并不能实现真正意义的7.1声道数字输出。那么为何仍未真正迈进7.1声道输出的时代呢?原来在当前的高端Hi-Fi市场上,不少7.1声道,甚至9.1声道等这类AV功放都仅局限于模拟阶段,它们其实是在现有5.1声道解码的过程中进行所谓的“模拟”,产生出更多声道,而并非真正意义上的7.1声道数字输出。不过,新一代环绕声音标准的出现将把我们带进真正意义的7.1声道输出新境界,将彻底从编码步骤就开始让DVD碟片拥有真正更多声道的环绕模式,确保声音的信息量和音质都达到更高的水准,使所还原出来的环绕声更加接近真实效果。

不过,新一代环绕格式具备了相当高的取样率,对传输接口带宽水平提出了更高的要求,所以不可避免要放弃Hi-Fi业长期使用的S/PDIF或者光纤等传输接口,转而用流量更大的HDMI或IEEE 1394新一代数码传输接口,这将会成为未来Hi-Fi技术发展的必然趋势,加上DVD业界即将迈进蓝光或HD的高清时代,储存空间可以成倍地扩张,在新一代环绕声技术酝酿推出之际,传输接口的变革也就顺理成章了。

当然,随着DTS HD的环绕模式标准的全面推广,必定会加快未来AV系统的数码化的前进步伐,再配合高清晰影像的HDTV和蓝光DVD、HD DVD等高容量存储介质,将会为我们带来更精彩的视觉和听觉享受。