了解多聲道音頻和立體聲像

2020年04月14日廣播設(shè)備瀏覽量：0

了解多聲道音頻和立體聲像

是否想過，為什么有一些音樂聽起來有種“很寬廣”的感覺？亦或?yàn)槭裁从行﹦幼麟娪袄锏谋暵犉饋硐袷菑碾娪霸旱乃拿姘朔絺鱽淼模?/p>

當(dāng)音樂制作人提及“立體聲像”（Stereo Image）一詞時(shí)，指的是立體聲的兩聲道之間的信號差異。這種差異可以使聽眾在所聽到聲音中，感知聲源的“位置”或“寬度”。不過，從技術(shù)的層面來說，有個(gè)術(shù)語可以概括，即為“立體平面”（Stereo Graphic），它指的是將三維對象映射到二維平面的技術(shù)。在本文中，我們將使用這種類比方式，解釋音頻專業(yè)人員使用的各種“多聲道空間音頻技術(shù)”（Multi-Channel Spatial Audio），并了解這些技術(shù)是如何欺騙我們的大腦，以實(shí)現(xiàn)聲音“定位”的。

單聲道音頻

“單聲道音頻”（Monaural Sound），一般簡稱為“單聲道”（Mono），僅使用一條音頻通道記錄聲音，是最古老、最基礎(chǔ)的聲音重現(xiàn)方式。當(dāng)揚(yáng)聲器回放音頻信號時(shí)，我們的大腦會根據(jù)左右耳接收到的信號差異來感知“寬度”，就像幾何平面上的單個(gè)點(diǎn)一樣，單聲道音頻只有一個(gè)聲源。因此，當(dāng)在立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)（如監(jiān)聽耳機(jī)或大多數(shù)揚(yáng)聲器對型配置）上回放單聲道音頻時(shí)，單聲道信號會在立體聲揚(yáng)聲器系統(tǒng)中呈兩通道相同的狀態(tài)呈現(xiàn)。沒有信號差，也意味著聽者不會產(chǎn)生心理聲學(xué)定位，因此其聲源不會表現(xiàn)出“寬度”。

盡管當(dāng)今大多數(shù)音頻是以立體聲錄制、制作與傳播的，但單聲道音頻仍用于某些應(yīng)用，例如無線電廣播。由于單聲道音頻只需要立體聲音頻一半的通道數(shù)，它的信號又比立體聲信號更為簡單，因此，在部分場合，它依然是個(gè)不錯(cuò)的選擇。

雙聲道立體聲

大部分現(xiàn)代音樂都是以“雙聲道立體聲”（Stereo）發(fā)行的，而且多數(shù)“數(shù)字音頻工作站”（DAW，Digital Audio Workstation）的默認(rèn)輸出設(shè)置也是雙聲道立體聲。但這到底是什么意思呢？顧名思義，“雙聲道立體聲“（Stereophonic）指的是具有左右兩個(gè)聲道的聲音。

這聽起來像是與單聲道沒有太大區(qū)別，但這意味著采樣雙聲道立體聲的錄音方式，可以讓音頻工程師具備，讓音頻充滿“寬度”感的能力，也就是說，具有分別處理左右兩個(gè)聲道音頻信息的能力，亦或創(chuàng)建兩個(gè)不同的“面”的能力。在雙聲道立體聲中，聽者的大腦可以根據(jù)每個(gè)通道的振幅對音頻進(jìn)行“定位”；如果一個(gè)聲音在左聲道的音量大于右聲道，則聽者的大腦會將其“定位”在左邊。雙聲道立體聲音頻技術(shù)也能支持我們測量一維空間內(nèi)的音頻信號，就像在測幾何平面上某條直線一樣。

除此之外，有一種特殊的立體聲音頻，稱為“雙耳人頭立體聲”（Binaural Audio），其使用心理聲學(xué)模型，能模擬出傳統(tǒng)雙聲道立體聲錄音中不具有的空間效果。有關(guān)“雙耳音頻”的更多信息，請查看這篇文章（https://www.midifan.com/modulearticle-detailview-6688.htm），該文章詳細(xì)介紹了何為“雙耳人頭立體聲錄音技術(shù)”（Binaural Recording）。

環(huán)繞立體聲

“環(huán)繞立體聲”（Surround Sound，以下簡稱“環(huán)繞聲”）的協(xié)議允許音頻工程師將更多的音頻通道混合在一起。在標(biāo)準(zhǔn)的5.1環(huán)繞聲設(shè)置中，混合了六個(gè)聲道，包括五個(gè)具有全帶寬的聲道，一個(gè)“低頻效果聲道/低音炮”（LFE，Low Frequency Effect）。這些聲道的信號被發(fā)送到環(huán)繞擺放于收聽位置（包括收聽者身后）的揚(yáng)聲器中。這樣一來，當(dāng)您看到恐怖電影中的反派躡手躡腳地走到主角身后時(shí)，您會仿佛真的聽到自己身后走廊的地板正在吱吱作響。

如果我們將雙聲道立體聲比作一條直線，那您可以將環(huán)繞聲想象成一個(gè)正方形。雙聲道立體聲的兩條音頻通道，可以讓我們在立體聲場的左右位置擺放聲音的發(fā)聲點(diǎn)；而環(huán)繞聲的六條音頻通道，則可以讓我們將立體聲場視為一個(gè)平面，而不是一條簡單的直線：因?yàn)樗噍^于立體聲來說擁有了聲音的“寬度”。盡管對于大多數(shù)音樂人來說，音樂作品環(huán)繞聲版混音可能沒什么必要，但環(huán)繞聲在另一個(gè)音頻領(lǐng)域中有著重大意義：電影，尤其是在安裝了全套專業(yè)音頻設(shè)備的家庭影院環(huán)境下，環(huán)繞聲可以給您帶來絕佳的音視覺體驗(yàn)。

全景聲

對于聲音在空間位置的定位擺放效果呈現(xiàn)，我們應(yīng)該尋求一種什么樣的目標(biāo)呢？這是一個(gè)需要“全景聲”（Ambisonics）領(lǐng)域的研發(fā)公司及人員所要回答的問題。“全景聲”可以理解為上升了一個(gè)維度的環(huán)繞聲，聽者可以通過全景聲技術(shù)，在三維立體空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)聲音的定位，簡而言之，可以想象成一個(gè)環(huán)繞在聽音者的球形聲場。因?yàn)閱蝹€(gè)點(diǎn)（單聲道）沒有“長度”，單條線（立體聲）沒有“寬度”，單個(gè)平面（環(huán)繞聲）沒有“高度”，而全景聲則長、寬、高俱全。

全景聲增加了“高度”這個(gè)維度的空間音頻信息，使聽者可以分辨出，來自其上方或下方的聲音。經(jīng)典的“杜比全景聲系統(tǒng)”（Dolbys Atmos System）就是通過在天花板上安裝額外的揚(yáng)聲器，以實(shí)現(xiàn)全景聲的回放需求。對于全景聲音頻來說，最酷的功能之一是，在沒有安裝全景聲適配的揚(yáng)聲器系統(tǒng)進(jìn)行回放時(shí)，它可以自動對音頻文件進(jìn)行“下行混音”（Downmix）的兼容處理。這意味著，在全景聲條件下工作的音頻工程師，根本不需要單獨(dú)交付立體聲格式及環(huán)繞聲格式的音頻文件了。

關(guān)于全景聲的錄制（拾取），有著許多的話筒擺位方案以及話筒陣列的方式。不過，最常見的全景聲錄制（亦或創(chuàng)建）技術(shù)，其使用到的元素，其實(shí)是我們的老朋友：單聲道音頻。諸如由杜比公司研發(fā)的“Atmos Production Suite”軟件，就是通過在三維聲場中發(fā)送單聲道聲音，實(shí)現(xiàn)全景聲效果的。您可以在三維空間內(nèi)“移動”（Pan）該聲音的“定位”并讓它停留在某個(gè)符合需求的位置，您也可以通過賦予單聲道聲音具有方位及速度信息的矢量參數(shù)，獲得更好的效果。通過這樣的方式所產(chǎn)生的“定位”提示感，可以幫助我們的大腦，了解聲場及聲音的定位。

大多數(shù)用于電影或廣播的全景聲音頻，其實(shí)現(xiàn)方式是，利用標(biāo)準(zhǔn)雙聲道立體聲（或5.1環(huán)繞聲）創(chuàng)建的“床”（Bed，通常是指不在空間范圍內(nèi)移動的氛圍型聲音），然后在“床”上將單聲道的聲音對象放置在空間中，亦或通過發(fā)送的方式使其在空間中移動，以實(shí)現(xiàn)讓聽眾產(chǎn)生聲音在四周“運(yùn)動”的錯(cuò)覺。在電影領(lǐng)域中，則將聲音的移動軌跡與熒幕上的發(fā)聲體位移保持同步，可以增強(qiáng)動作效果帶來的音視感官體驗(yàn)。

對于音樂領(lǐng)域來說，全景聲音頻是一門新興技術(shù)。目前也有一些音頻工程師開始嘗試在全景聲音頻系統(tǒng)中創(chuàng)作并該系統(tǒng)下進(jìn)行對音樂進(jìn)行“混音”。

關(guān)于作者M(jìn)ax Rewak：

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