让DVD用户都享受AC-3的音效 ——虚拟环绕声技术在DVD系统中的应用

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DVD机的高性能体现在高清晰度画面和高品质音响两个方面。高质量的画面可以通过大屏幕彩电来表现。目前我国城镇居民中,大屏幕彩电的拥有量已达25%,国产大屏幕彩电的清晰度已完全能满足DVD的要求。由于DVD采用的是DOLBY公司5.1声道的AC-3音频编码技术,因此要欣赏DVD的声音一般需要带AC-3解码功能的AV功放和分布在房间中并且符合AC-3声学要求的6只音箱。以目前中国家庭的实际情况要达到上述要求有以下两方面的困难。

1.价格昂贵 目前市面上带有AC-3解码功能的AV功放,进口机型的价格在4000~5000元间,而国产的同类产品由于杜比认证等种种原因,在市面很少有产品卖。另外,左右主音箱、中置、左右环绕及超重低音音箱的价格最低也在2000元以上。所以音响部分需花费6000~7000元,远大于DVD机的售价,这样的价位普通工薪阶层是无法接受的。

2.居室条件差 目前中国的家庭居室条件还比较差,一般都没有专门的听音室,音响系统都是放在客厅中的。而客厅面积一般只有十几到二十几个平方米,其中还要摆上沙发、组合柜等家俱,听音面积可以说是相当狭小,更谈不上满足AC-3的室内声学特性、音箱摆位以及声音调校的要求了。因此普通工薪阶层家庭不能欣赏AC-3的音响效果成了人们接受DVD机的障碍。

近年来随着心理声学和生理声学的不断进步,人们对自身听觉系统有了更深入的认识,加上数字信号处理技术和半导体技术的飞速发展,出现了多种利用双声道音响系统来产生杜比AC-3环绕声或杜比定向逻辑环绕声音效的虚拟环绕声系统,如SRS实验室的Trusurround,Qsound实验室的Qsurround,Spatializcr实验室N-2-2, Aurceal半导体公的A3D,Harman Interactive公司的VMAX等等。由于这些虚拟环绕声的音源均采用DOLBY公司的AC-3或杜比定向逻辑的音源,而虚拟后所达到的效果也是以AC-3或杜比定向逻辑为标准的。为了确保这两种音源的声音能够在采用虚拟技术的双声道系统中得到真实而完美的表现,杜比实验室要求对这些从事虚拟技术开发和研制的公司进行“虚拟DOLBY”的认证,并发给相应的“Virtual Dolby”的认证标志。上述几家公司均通过了杜比实验室的认证。因此虚拟环绕声的音响效果是绝对令人满意的。另外采用虚拟环绕声技术生产的音响产品不再需要进行杜比认证。下面就以加拿大的Qsound实验室的Qsurround为例说明虚拟环绕声的技术特点及在DVD机中的应用。

虚拟环绕声与以前采用两个扬声器的3D环绕声技术已有很大的不同,传统的3D环绕声主要用于将普通双声道立体声信号扩展成三维声场,使声音产生包围感,让人有身临其境的感觉。但它没有AC-3或杜比定向逻辑所具有的声音定位功能,也就是不能进行准确的声像定位,而这正是AC-3和杜比定向逻辑等多声道音响系统最具特色的地方。虚拟环绕声正是针对这一问题而开发的。

虚拟环绕声利用头部声音传递函数HRTF这一技术,使用数字信号处理器,将三维空间的声音按照HRTF进行处理,通过两个扬声器播放出来,使进入人耳的声音波形符合人的双耳效应和耳廓效应,虽然声音都是从前方两个扬声器播放出来,但听起来确感觉声音可以是空间中任何一点发出的。

世界上从事虚拟环绕声技术开发的公司和音频实验室有许多家,技术的基本原理都一样。但具体算法每家都不相同。Qsound实验室的算法独具特色。头部声音传递函数解释了人类听觉系统的基本工作原理。但世界上不同人种,不同性别,不同年龄的头部形状相差很大,对一些人效果很好的虚拟算法对另一些人或许效果就不理想了。为此Qsound实验室进行了5万人的听音测试。收集了大量不同类型人的听音数据和听感评估数据,对这些数据进行分析处理后,对原头部声音传递函数进行了修正,研制出了具有普遍适用意义的算法。所以其虚拟算法的听感效果对绝大多数人都会相当好,而不是只有少数发烧友的“金耳朵”才能感觉得到。

武汉力源电子股份有限公司与Qsound实验室开展技术合作,采用他们的虚拟算法,研制出了两款适用于DVD机的虚拟环绕声处理芯片PS9999和用PS8888。

PS9999用于将杜比定向逻辑信号虚拟成两声道输出,用两只扬声器得到杜比4声道的音响效果。当带有杜比定向逻辑编码的左右声道信号输入时,PS9999在芯片内部进行解码,得到杜比定向逻辑的左、右、中置、环绕4个声道的信号,再将这4个声道的声音按照Qsound的虚拟算法进行处理,得到具有4个声道效果的左右声道输出,再通过一对扬声器播放出来。由此可见,PS9999与以前的3D效果处理器有了很大的进步。以前3D效果处理器只是对双声道信号进行加减处理再混入原来的双声道中,通过两只扬声器播放出来。但它没有对杜比定向逻辑信号进行解码,在对声音进行环绕声处理时缺乏4个声道的素材。所以其环绕声的效果是不能与PS9999相比的。

PS8888用于将AC-3解码后输出的左、右、中置、左环绕、右环绕以及超重低音6个声道的信号虚拟成两声道输出,其虚拟算法也采和Qsound实验室的Qsurround,这样用户用一对音箱就可以欣赏AC-3的6声道音响效果了。

目前市面上推出和即将推出的DVD有两种。一种带有2声道混合立体声输出,另一种带有AC-3解码后的5.1声道音频输出。对于前者若想听到AC-3的音响效果就必须外接带有AC-3解码功能的AV功放,使用6只扬声器。对于后者AC-3的声音用6通道的AV功放和6只扬声器播放,这就必然会遇到价格和居室环境两方面的障碍。否则就只能听到普通立体声。DVD机在播放AC-3音源时,混合立体声输出的是AC-3的下混合信号,即杜比定向逻辑信号。这样在DVD机中放PS9999就可将此信号虚拟成两声道输出,送入大屏幕彩电的左右声道,通过电视机的立体声扬声器来欣赏将AC-3变为杜比定向逻辑的音响效果。若将虚拟的两声道信号送入两通道的功放,推动一对音箱,效果就更好了。对于带有AC-3 6声道解码输出的DVD机,加入PS8888,则可将左、右、中置、左环绕,右环绕及超重低音虚拟成两声道输出,也可用电视机或两通道功放播放,通过两个立体声扬声器来欣赏AC-3的三维音效。这两种欣赏AC-3音效的方式都将比传统方式的价格低得多,对居室环境的要求也很低,完全能被广大消费者所接受。

PS9999和PS8888两种芯片应用于DVD机,让人们能够以一种低成本,高性能的方式去感受AC-3的高品质音效,使广大消费者在普通立体声和完全符合要求的AC-3之间有了一个更高性价比,更符合普通消费者实际情况的选择。这无疑会大大促进DVD的销售,使DVD很快地被老百姓所接受。 (骆宾)