5.1聲道環(huán)繞聲與高清電視音頻制作

文丨彭 科

1 5.1聲道環(huán)繞立體聲技術(shù)

1.1 什么是5.1聲道環(huán)繞立體聲

“5.1聲道”，其實(shí)5.1聲道就是使用5個(gè)喇叭和1個(gè)超低音揚(yáng)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(gè)全頻帶聲道( 頻率范圍為20 Hz~20 kHz)，再加一個(gè)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(gè)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(shè)置L/C/R( 前左置/ 中置/ 前右置) 揚(yáng)聲器，在控制室后方設(shè)置SL/SR( 后左置/后右置) 揚(yáng)聲器，每只揚(yáng)聲器都以相等的距離朝向圓心，構(gòu)成全景重放聲場(chǎng)。當(dāng)聽音者在圓心附近聽音時(shí)，能感受到來自四面八方的全景聲音效果，這就是環(huán)繞聲的基本原理。如圖一所示。

圖一

1.2 常見的5.1聲道環(huán)繞立體聲技術(shù)

5.1聲道環(huán)繞立體聲從數(shù)字編解碼格式標(biāo)準(zhǔn)來分，有美國杜比（DOLBY ）研究室開發(fā)的AC－3。世界標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)屬下的運(yùn)動(dòng)圖像專家小組(MPEG)制定的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。和美國數(shù)碼影院系統(tǒng)公司(Digital Theater System)研發(fā)的數(shù)字家庭影院系統(tǒng)DTS等。

1.2.1 杜比AC－3數(shù)字技術(shù)

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

杜比AC－3采用的是一種柔性的音頻數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)。它以心理聲學(xué)原理為基礎(chǔ)，只記錄那些能被人的聽覺所感知的聲音信號(hào)，達(dá)到減少數(shù)據(jù)量而又不降低音質(zhì)的目的。杜比AC－3的動(dòng)態(tài)范圍至少可以達(dá)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(shù)字環(huán)繞聲系統(tǒng)）和192kbps（雙聲道立體聲系統(tǒng)），能適應(yīng)多種不同編碼方式的需求。

杜比AC－3的標(biāo)準(zhǔn)在影音重放中雖然能滿足聲音質(zhì)量的需要，但應(yīng)用在較高級(jí)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?yàn)楦弑Ｕ娴臄?shù)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(biāo)準(zhǔn)

運(yùn)動(dòng)圖像專家小組（MPEG）制定的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，是利用數(shù)字壓縮編碼技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行有效壓縮。對(duì)于音頻來說，主要是利用感知性編碼系統(tǒng)使其能達(dá)到1∶8的壓縮比，同時(shí)保證聲音質(zhì)量的損失最小。MPEG-2系統(tǒng)支持5.1多聲道環(huán)繞聲，也就是利用5個(gè)獨(dú)立全頻帶通道和一個(gè)十分之一頻帶的低頻效應(yīng)通道來實(shí)現(xiàn)多聲道環(huán)繞聲效果的。MPEG-2的應(yīng)用相對(duì)AC-3來說市場(chǎng)占有率很小，而AC-3則在許多領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。

1.2.3 DTS

DTS（Digital Theater System）數(shù)字劇院系統(tǒng)，由美國數(shù)碼影院系統(tǒng)公司開發(fā)的一種數(shù)碼環(huán)繞聲多聲道系統(tǒng)。。在解壓還原時(shí)，可以完整地恢復(fù)原始的音頻信息，對(duì)數(shù)字音頻信息沒有任何刪減。DTS能聽到更多的細(xì)節(jié)，整個(gè)空間感及移動(dòng)感會(huì)更加優(yōu)良,更加清楚。在家用領(lǐng)域，能夠提供比目前CD唱片更為優(yōu)異的聲音品質(zhì)，可以滿足發(fā)燒友們最挑剔的要求。

2 高清電視中的5.1聲道環(huán)繞聲制作

2.1 概述

2.1.1 高清電視傳輸中的5.1聲道環(huán)繞聲技術(shù)：杜比數(shù)字

高清電視音頻其實(shí)就是數(shù)字環(huán)繞聲，高清數(shù)字電視與模擬電視最大的區(qū)別是不但能提升電視節(jié)目的畫面質(zhì)量，而且能夠?qū)崿F(xiàn)5.1數(shù)字環(huán)繞聲的音頻的播出。高清數(shù)字電視，不僅是畫面高清晰，而且音頻的環(huán)繞聲也是一個(gè)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(huán)繞聲(Dolby Surround)、杜比定向邏輯環(huán)繞聲(Dolby Pro-Logic)、杜比AC-3(Dolby Digital)、DTS等。

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

杜比數(shù)字，是電視信號(hào)傳輸過程中的一種環(huán)繞聲編解碼技術(shù)，通過編碼，PCM信號(hào)變成含有元數(shù)據(jù)的杜比數(shù)字信號(hào)AC-3，與視頻信號(hào)一起MPEG編碼，再復(fù)用打包后，經(jīng)有線數(shù)字電視傳輸鏈路傳送至家庭用戶機(jī)頂盒。解復(fù)用后機(jī)頂盒內(nèi)置的杜比數(shù)字解碼電路，會(huì)根據(jù)在節(jié)目制作端事先設(shè)置好的元數(shù)據(jù)參數(shù)，還原出音頻。

2.1.2 高清電視制作中的5.1聲道環(huán)繞聲技術(shù)：杜比E

高清制作中無法使用杜比數(shù)字技術(shù)。傳統(tǒng)音頻系統(tǒng)伴音PCM信號(hào)數(shù)據(jù)量大而且只有2-4個(gè)聲道，不便在電視系統(tǒng)中傳輸和存儲(chǔ)，所以就需要運(yùn)用壓縮編碼技術(shù)，把數(shù)據(jù)量龐大的多聲道音頻信號(hào)壓縮成能夠在容量有限的信道和媒介中傳輸存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。當(dāng)然這個(gè)經(jīng)編碼壓縮的數(shù)據(jù)在經(jīng)過信道傳輸或媒介存儲(chǔ)后解碼還原出來的PCM信號(hào)，失真率要越小越好，才能保證還音的質(zhì)量。概括地說，就是在技術(shù)上要能把大數(shù)據(jù)量的原始信號(hào)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(chǔ)后再解碼還原出來的信號(hào)，盡可能的接近編碼傳輸前的原始信號(hào)，同時(shí)要能使整個(gè)“編碼－傳輸－解碼”的過程變得更加簡單。

杜比E壓縮編碼技術(shù)，可以在一個(gè)AES/EBU空間內(nèi)容納8個(gè)聲道的數(shù)字音頻信號(hào)和元數(shù)據(jù)，這一技術(shù)可以使得基于兩聲道的電視廣播系統(tǒng)，只許簡單改動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)AES/EBU音頻信號(hào)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(jié)目的制作，首先要有一定的硬件要求有杜比技術(shù)認(rèn)可的聲音控制室。一般的聲音控制室的標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備。而一個(gè)有杜比技術(shù)認(rèn)可的聲音控制室除了它必須有一般聲音控制室的標(biāo)準(zhǔn)以外，它還必須有可以采集聲音并且進(jìn)行編輯的音頻工作站以及良好的符合5.1聲道系統(tǒng)的監(jiān)聽環(huán)境。

其次，需要有足夠的制作5.1節(jié)目的設(shè)備。比如話筒、支持5.1聲道的數(shù)字調(diào)音臺(tái)、能制作出5.1聲道節(jié)目的效果器、滿足5.1聲道系統(tǒng)重放效果的監(jiān)聽音箱等等。這些設(shè)備既是制作5.1聲道節(jié)目的基礎(chǔ)又是制作5.1聲道節(jié)目的關(guān)鍵，這些設(shè)備的優(yōu)良程度，直接決定著節(jié)目的優(yōu)良程度。試想如果沒有很好的拾音，在后期混音的時(shí)候必然會(huì)發(fā)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(jiān)聽的話，即使在控制室中制作時(shí)覺得滿意的節(jié)目，到了別的放音環(huán)境又發(fā)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(zhǔn)備好一整套能夠正確制作出5.1聲道節(jié)目的設(shè)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(diǎn)，前者通過一組話筒信號(hào)力求在一個(gè)平面內(nèi)360°范圍對(duì)聲源的聲像進(jìn)行定位，而后者是對(duì)前方的主要聲源進(jìn)行精確定位，而拾取的后方及空間（混響）信息則以適當(dāng)比例分配到前方及環(huán)繞通道，從而形成5通道信號(hào)。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(jìn)行藝術(shù)的后期混音，其中包括對(duì)聲音進(jìn)行修飾，以及加上一些效果。環(huán)繞聲制作的目標(biāo)是向聽音者提供真實(shí)的現(xiàn)場(chǎng)感，猶如置身于體育比賽、音樂會(huì)或電視演播室等實(shí)景之中。就大的方面來分，環(huán)繞聲制作可分為兩種類型，一類是以聲場(chǎng)表現(xiàn)為主，典型的如管弦樂節(jié)目制作；另一類是憑借經(jīng)驗(yàn)采用多聲道分配與合成技術(shù)創(chuàng)作出新的效果。例如，體育比賽不論是室內(nèi)或室外，運(yùn)動(dòng)員和觀眾都熱氣很高，情緒激動(dòng)，十分適合于以環(huán)繞聲來表現(xiàn)。

在后期制作過程中，我們要首先進(jìn)行環(huán)繞聲六個(gè)方面的基本設(shè)計(jì)，即六類表現(xiàn)方法：環(huán)繞氣氛、飛躍過渡、水平旋轉(zhuǎn)、領(lǐng)先聲場(chǎng)與余音效果、垂直下落、聲像強(qiáng)調(diào)，做好設(shè)計(jì)方案之后，就可以根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)做出理想的、接近國外大片的震撼音效。

我們現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了高清影音時(shí)代，新品迭出的高清液晶電視、等離子電視等高清設(shè)備，不僅讓我們看到了栩栩如生的畫面，而且也讓我們?cè)絹碓蕉嗟慕佑|到多聲道環(huán)繞聲,多聲道環(huán)繞聲技術(shù)必將迎來極大的發(fā)展。

5.1聲道節(jié)目的制作一般分為前期和后期兩個(gè)階段。

2.2.2 拾音技術(shù)

環(huán)繞聲拾音技術(shù)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(shù)（例如M/S、X/Y、ORTF、A/ B 等）為基礎(chǔ)，多只話筒按照一定方式設(shè)置，相互距離較近甚至重疊在一起，拾?。ɑ蚪?jīng)過簡單的處理而得到）5 個(gè)通道信號(hào)。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(xiàng)目論證材料》. SMG 5.1聲道演播室項(xiàng)目組，2005.12.

[2] 李正本.《5.1通道環(huán)繞聲節(jié)目的拾音與制作》.2004.5.

[3] 孔曉蕾.《杜比E技術(shù)簡介》. 北京，科技出版社，2000.7.

（廣東電視臺(tái)制作部中心二組，廣東廣州 510000）