什么是环绕声

制作和呈现录音的方法有很多。最简单的方法，也是最早的有声电影中使用的方法，叫做单声道。单声道意味着所有的声音都被记录到一个音轨或声道上（例如，一个唱片上的一个螺旋槽，或磁带上的一个磁道），通常在一个扬声器上播放。

双声道录音通常被称为立体声，其中声音在听者两侧的扬声器上播放。但这并不完全准确，因为立体声实际上指的是更广泛的多声道录音。双声道声音是家庭立体声接收器、电视和调频收音机广播的标准格式。最简单的两声道录音，称为双耳录音，是在现场活动（例如音乐会）上设置两个麦克风来代替人的双耳。当你在两个不同的扬声器上收听这两个频道时，它会重现出亲临现场的体验。

环绕录音将这一理念更进一步，添加更多的音频通道，使声音来自三个或更多的方向。虽然“环绕声”一词在技术上指的是杜比实验室设计的特定多通道系统，但它更常用作剧院和家庭影院多通道音响系统的通用术语。在本文中，我们将以这种通用的方式使用它。

有一些特殊的麦克风可以录制环绕声(通过从三个或更多的方向拾取声音)，但这并不是制作环绕声原声带的标准方法。几乎所有的电影环绕音效都是在混音工作室里制作的。声音编辑和调音师会收集许多不同的音频记录，在电影片场录制的对话、在配音工作室录制的声音效果或在电脑上制作的声音效果、乐谱，然后决定播放哪个或多个音频频道。

早期的环绕声

多年来，环绕声有许多不同的制作方法。迪斯尼的《幻想曲》（年）是最早的环绕声电影之一，它让观众沉浸在古典音乐中。迪斯尼音响工程师威廉·加里蒂将每个管弦乐队的录音分开，并将它们混合，制作出四个不同的音轨，这些音轨作为光学音轨记录在一个单独的胶卷上。

四个音轨驱动着剧院周围不同的扬声器。在一个装备齐全的剧院里，音乐似乎在礼堂里来回移动，这种效果是通过声音平移来实现的。平移包括从一个音频频道淡出声音（例如小提琴旋律），同时在另一个频道上构建声音。

为了用环绕立体声播放《幻想曲》，影院需要一台额外的投影机来播放原声，还需要一台昂贵的接收器和扬声器。

这种环绕立体声系统没有流行起来(必要的设备非常昂贵)，但到了20世纪50年代末，许多好莱坞电影都采用了更简单的多频道格式。在这个时代出现了几种不同的剧院设置，包括著名的电影放映厅和电影放映机，但大多数都使用相同的基本音响技术。作为一个整体，这些系统被称为立体声，或简单的剧院立体声。

立体声

立体声使用四个或更多的模拟磁音频轨道周围的电影边缘。磁道不能像传统的光学声轨那样发出清晰的声音，而且随着时间的推移，它们会逐渐消失，但它们在胶片上占用的空间要小得多。标准胶片格式没有足够的空间容纳两个以上的光轨，但可以在胶片框架周围挤压多达六个磁轨。

在立体声系统中，三到五个频道在电影屏幕后面驱动扬声器。流行的四通道系统包括一个通道驱动左侧扬声器，一个通道驱动右侧扬声器，一个通道驱动中央扬声器，以及一个通道驱动沿剧院两侧和后部的环绕扬声器。有些系统在屏幕后面有五个独立的频道和一个环绕频道。

在这些电影中，大部分声音都被录制在前面的频道上，这样文字就好像是从屏幕上传出来的。当一个演员在屏幕左侧讲话时，对话声来自左侧的扬声器。当一个演员在右边说话时，声音来自右边的演讲者。大多数的对话也被引导到中央扬声器，它用来锚定或聚焦屏幕上的声音。后音轨（或音轨）通常用于“效果声音”，如环境背景噪音或屏幕外发出的声音。

在20世纪70年代，杜比实验室基于相同的配置引入了一种新的声音格式。

动态杜比

与立体声一样，最初的DolbyStereo有三个前声道和一个环绕声声道。但是，它没有使用磁道，而是恢复到卓越的光学磁道技术，以允许更清晰的声音播放。杜比立体声还采用了先进的降噪工艺，进一步提高了音质。

杜比立体音响的高音质使电影制作者更广泛地利用环绕声道。乔治·卢卡斯的《星球大战》（StarWars）是杜比立体音公司（DolbyStereo）编码的首批电影之一，它使用环绕声来增强其史诗般的太空战斗场景。声音工程师逐渐将战斗机的声音从前频道移到后频道，使之看起来像是从屏幕上飞过的声音。

后来的电影采用了“星球大战”模式，使用环绕音轨创造出奇妙的效果，并填充背景噪音来建立场景的设置。在较新版本的环绕声音响系统中，影院主人可以挂上一个低音炮来处理极低频的声音（一个分频器可以将这些声音从两个音轨中分离出来）。许多电影制作者使用低音炮在剧院里制造出强烈的轰鸣声，当屏幕上发生爆炸或地震时，会震动观众。模拟和数字环绕声音响系统中的超低音声道有时被称为低频效应（LFE）声道。

年，杜比推出了杜比环绕音响，一种家庭娱乐系统杜比立体声版本。杜比环绕立体声在剧院里再现了杜比立体音响的效果，但效果有点不同。音频通道被编码为磁带上的磁道，或作为电视信号广播，而不是作为光学轨道。除了最初的家庭杜比系统只有三个通道——左扬声器、右扬声器和后扬声器，扬声器的设置与剧院的基本方式相同。年，杜比推出了DolbyProLogic，它有一个额外的通道用于前置中央扬声器。

杜比立体声的真正创新之处在于，如此多的音频信息被压缩到电影的一个小空间中。当杜比的工程师们开始研究这种新的格式时，他们发现他们只能在可用的空间中安装两条光轨。为了允许四个独立的音频通道，他们开发了一个特殊的4-2-4处理系统。该系统最初用于20世纪70年代初的四声道家庭立体声录音，将四个声道的音频信息编码为两个音轨。

4-2-4处理系统

4-2-4处理系统的基本思想是从两个信息流中导出四个信息流。基本上，这四种信息流是：流A中的信息、流B中的信息、流A和流B中相同的信息、流A和流B中的信息之间的差异。

前两个通道相当简单。A流提供给左侧扬声器，B流提供给右侧扬声器。但是“相同的”和“不同的”频道要复杂一些。要理解这是如何工作的，您需要了解一些关于扬声器如何发声的知识。

一个基本的扬声器是围绕着一个电磁铁建造的，电磁铁是一个金属圆柱体，周围绕着一圈电线。电磁铁被永久的天然磁铁所包围。当你把电流通过电磁铁时，它就会被磁化，就像天然磁铁一样，有北极和南极。电磁铁中的线圈连接到一端的(+)扬声器线和另一端的(-)扬声器线。音频放大器不断地改变电流的方向，使磁极的方向保持开关。

改变磁极的方向会改变电磁铁和周围自然磁铁之间的吸引力。这使得电磁铁来回移动。当电磁铁移动时，它推动并拉动扬声器锥体，扬声器锥体快速地将空气推出，然后再将其拉回来。空气粒子的运动产生我们听到的声音。

那么，音频信号就是一个波动的电流。当电流以一种方式波动时，扬声器圆锥体向内移动；当电流以另一种方式波动时，扬声器圆锥体向外移动。这个信号可以表示为振荡波。产生的特殊声音取决于圆锥体移动的速度和距离，这取决于电流的波动模式。

在环绕声设置中，中央声道的信号同时记录在A流和B流上。两个流上的中心信号在振幅和频率上是相同的，并且它们是完全同步的。

相移

支持中央信道的环绕声解码器将根据A流和B流的模式和振幅来挑选相同的信号。在没有中央扬声器的环绕声设置中，完美平衡的中央信号将在左右扬声器之间直接创建一个“幻影扬声器”（扬声器的幻影）。

环绕通道的声音信号也记录在流A和流B上，但每个流中的相同信号彼此不同步。它们不是同步播放，而是在两个音频流中随时间移动。结果是这两个信号相互作用：当A流中的环绕声信号告诉左扬声器圆锥体向外移动时，B流中的信号告诉右扬声器圆锥体向内移动。因此，来自左前和右前扬声器的环绕声信号信息在很大程度上会自动取消。

环绕声解码器接收流A和流B，并相对移动它们，使环绕声信号再次处于相位。有了这种偏移，右、左和中心信号都不同步，因此往往相互抵消。

除了分离不同的信号外，适当的环绕解码器还通过不同的滤波器和降噪元件传递音频信息，以平衡声级和降低噪声。专业的逻辑解码器使用主动“转向”元素来更精确地控制过程。

许多家庭音频爱好者已经找到了一种方法，只使用一个双声道家庭立体声和一组额外的扬声器，部分解锁环绕立体声频道。

得到环绕信道

访问环绕声声道的最简单方法是获得带有环绕声解码器的接收器。解码器识别出异相信息并将其提取到第三个通道中。为了平衡声音，接收器还将频道提升到适当的水平，并增加一个轻微的时间延迟。然而，使用标准立体声接收器可以访问环绕声，因为所有信息实际上都包含在左右声道中。

为此，请准备一对后置扬声器，并将它们放在听者的左右两侧。将右声道的（+）放大器端子连接到右后扬声器的（+）扬声器端子，将左声道的（+）放大器端子连接到左后扬声器的（+）扬声器端子。然后连接后扬声器上的两个（-）端子。

前声道同相的立体声信号在后扬声器中相互抵消：左右两侧的（+）电流同时到达每个扬声器的（+）和（-）端子，因此电流根本不会改变电磁铁磁极。

但是立体声通道中的异相信号将形成交流电，这些信号的电流将从左声道的（+）放大器端子流出，而电流的（+）扬声器端子流入右声道的（+）放大器端子。其效果是这些异相信号移动后扬声器的电磁铁，从而控制后扬声器的声音。

要设置一个简单的中央扬声器（固定左右立体声扬声器的扬声器），只需打开电视。如果是单声道电视，它会同时播放两个立体声频道。立体声电视也可以很好地用于锚定目的，因为两个频道都是从电视区域发射的。

在此设置中，您需要的另一个部件是电位器，它可以对电流施加不同程度的电阻，从而降低电路中的电压。在这种环绕声设置，电位器只是作为一个音量控制的后方扬声器。你可以把它挂在任何地方沿着电路通向后面的扬声器。

当然，这个设置不会提供与实际环绕声接收器相同质量的环绕声。

在20世纪90年代，一种新的环绕声开始出现在剧院，从那时起，它逐渐超过了标准的4-2-4方法。

数字域：DTS

如今，许多影院都拥有数字环绕音响系统。数字声音的工作原理与模拟声音系统截然不同。

在模拟录音中，声音被编码为一个长的、波动的信息流。在数字录音中，声音被编码成一系列1和0，就像计算机程序一样。通过这种方法，您可以在有限的空间内编码更多的信息，从而使音频曲目更清晰、更精确。

年，随着《侏罗纪公园》的上映，数字影院音效开始向公众开放。《侏罗纪公园》使用了一种名为DTSDigitalSound的技术，该技术以数字影院系统公司命名，该公司为该技术申请了专利。

在这个音响系统中，六个独立的音频通道被编码到一张或两张CD上。剧院配备了一个CD播放器和一个解码器，将这些频道分开，并在整个剧院内布置的不同扬声器上播放。和杜比立体声一样，DTS有三个前声道和一个低音炮。但是，它不是一个环绕立体声频道，而是为剧院左侧的扬声器和剧院右侧的扬声器提供单独的频道。

数字域：杜比数字

杜比随后推出了自己的数字格式，杜比数字。DolbyDigital也被称为DolbyDigital5.1(用于5个音频通道和一个低音炮通道)，DolbyAC-3(用于Dolby的第三个音频编码设计)或DolbySR-D(用于频谱数字记录)。杜比数码与DTS有相同的基本扬声器配置，听起来也很相似，但它在一个非常不同的系统上工作。数字信息不是在cd上录制音频，而是以微小的模式编码在链轮孔之间的胶片上。

当电影通过放映机时，杜比数字阅读器通过这个模式发光二极管。在胶片的另一面，光线照射到电荷耦合装置（CCD），与数码相机中使用的光传感器类型相同。CCD记录由数百个小斑点组成的图像，这些小斑点代表1，在代表0的斑点之间有数百个空间。杜比数字处理器将此图像中的数字信息解释为音频信号。

DolbyDigitalSurroundEx的工作方式与DolbyDigital相同，但它包括一个额外的环绕频道。额外的频道驱动扬声器沿着剧院的后墙。与前中置扬声器一样，它可以用来固定左右环绕声道的声音。