环绕声，就是在重放中能把原信号中各声源的方向再现，使欣赏者有一种被来自不同方向的声音包围的感觉。环绕声是立体声的一种。普通的立体声是平面立体声，电影院或家庭影院仅仅在听众的前方设置“左 -右”双声道或“左-中-右”三声道，随声听领域仅仅在听众的左右设置双声道；而环绕声，属于球面立体声，至少要有三个声道，并且听众必须处于各声道的发声点包围之中。在环绕声中，除了听众前方“左-中-右”三声道外，其它的声道一般都被叫做环绕声道，但是在7.1以上声道环绕声中，左中和右中声道不被称为环绕声道。

分类

举例(AC-3杜比数码环绕声系统 杜比环绕声(Dolby Surround) 杜比B，C，S 杜比HX Pro 杜比定向逻辑 杜比数字 数字信号处理 THX THX 5.1 家庭THX DTS SRS Q-Sound 虚拟环绕声 SRS虚拟环绕声 3D环绕声系统)

模拟产生(立体声场的模拟产生 环绕声场的模拟产生 虚拟环绕声场的产生)

环绕声音乐录制系统(录音控制室的设计 监听扬声器系统 调音台 母版录音机 周边及辅助设备)

环绕声录制系统实例(音乐录音棚CR-506 电子音乐录音棚CC-50 后期制作棚HD-520 电视演播室CT-101)

分类

目前的环绕声有：杜比环绕声（Dolby Surround）、杜比定向逻辑环绕声（Dolby Pro-Logic）、杜比AC-3（Dolby Digital）、DTS等。（1）杜比环绕声是采集和编码方式，也是解码和重现方式，编码时将左、右、后三声道声源用 Phase (waves) 技术编码成双声道，解码时将左右声道的信号经过矩阵解码后多得到一个后环绕声道。

（2）杜比定向逻辑环绕声只是4-2-4编解码过程中的后半步，所产生的4个声道提供了准确的定位。起先将左、右、中、后四声道声源用杜比环绕声一样方式采集和编码，使成为双声道信号，播放时通过解码器和功率放大器，借助中置音箱和后环绕音箱加强立体声效果的声音，比双声道的现场效果更为真实。解码时也使用了矩阵。

（3）杜比AC-3是1991年杜比公司有研究开发的新一代的杜比数码环绕。这种杜比AC-3环绕声有6个完全独立的声道，全频带的左、右、中置、左环绕、右环绕，再加上一个120Hz以下的超重低音的声道，故又称作5.1声道。在AC-3规格中超重低音比其他全频带声道大10dB，以获得震撼力非凡的低频信息。AC-3还可以用其他声道的强声压来掩蔽其他声道的噪音，使音质也就更为逼真。

（4）DTS分离通道家庭影院数码环绕声系统（Diserele-Channel Home Cinema Digital Sound System）也采用了独立的5.1声道。效果达到甚至优于杜比环绕声系统。

举例

AC-3杜比数码环绕声系统

杜比实验室在1991年开发出一种杜比数码环绕声系统(Dolby Surround DigitaI)， 即AC-3系统。 AC-3杜比数码环绕声系统由5个完全独立的全音域声道和一个超低频声道组成， 有时又将它们称为5.1声道。 其中5个独立声道为： 前置左声道、—前置右声道、中置声道、环绕左声道和环绕右声道； 另外还有一个专门用来重放120Hz以下的超低频声道， 即0.1声道。

杜比环绕声(Dolby Surround)

一种将后方效果声道编码至立体声信道中的声音。重放时需要一台解码器将环绕声信号从编码的声音中分离出来。

杜比B，C，S

美国杜比公司研制的系列磁带降噪系统，用于降低磁带录音产生的“嘶嘶声”，扩展动态范围。B型降噪系统能降噪10dB，C型增加到20dB，S型则可达24dB。

杜比HX Pro

不是降噪系统，而是一种改善磁带高频记录失真的技术，通常也称为“上动态余量扩展”。

杜比定向逻辑

(Dolby Pro-Logic)

在杜比环绕声的基础上增加了一个前方中置声道，以便将影片中的对白锁定到屏幕上。

杜比数字

(Dolby Digital)

也称为AC-3，杜比实验室发布的新一代家庭影院环绕声系统。其数字化的伴音中包含左前置、中置、右前置、左环绕、右环绕5个声道的信号，它们均是独立的全频带信号。此外还有一路单独的超低音效果声道，俗称0.1声道。所有这些声道合起来就是所谓的5.1声道。

数字信号处理

（DSP）

指对数字编码信号进行数字运算，从而对音频或视频信号进行处理的一种方式。

THX

美国卢卡斯影业公司制定的一种环绕声标准，它对杜比定向逻辑环绕系统进行了改进，使环绕声效果得到进一步的增强。THX标准对重放器材例如影音源、放大器、音箱甚至连接线材都有一套比较严格而具体的要求，达到这一标准并经卢卡斯认证通过的产品，才授予THX标志。

THX 5.1

基于杜比数字系统的THX。

家庭THX

（Home THX）

指为了在家中重放电影片（拷贝）的声迹而特地使用的一些专利、技术和重放的标准。THX和杜比定向逻辑环绕声及杜比数字（DD）数字环绕声并不矛盾，倒是以它们为基础而设法予以提高。

DTS

分离通道家庭影院数码环绕声系统(Discrete-channel home cinema digital sound system)，它也采用独立的5.1声道， 效果达到甚至优于杜比数字环绕声系统，是杜比数码环绕声强劲的竞争对手。

SRS

美国SRS公司的一种用两只音箱产生环绕声效果的系统。

Q-Sound

指加拿大一家公司开发的一种利用双声道来营造虚拟环绕声的技术。已在计算机、电子游戏机和电影院中获得一定的应用。

虚拟环绕声

（simulated surround）

指设法用双声道来获得近似于环绕声音响效果的一些方法。如Q Surround、SRS Tru Surround和Spatializer的N-2-2等。但虚拟环绕声同真正的杜比数字（DD）和家庭影院环绕声（DTS）还是不相同的。另虚拟环绕声还多用Virtual Surround表示。

SRS虚拟环绕声

指美国SRS实验室推出的一种虚拟环绕声技术，主要采用频率滤波和频率补偿的方法来实现虚拟环绕声。

3D环绕声系统

近年来家庭影院放声系统中又出现了一种3D环绕声系统， 它利用耳朵的听觉特性和人的听觉心理学， 把普通的立体声信号做一定函数的预处理， 使两只音箱 就能使玲听者沉浸在富有真实三维空间感的立体声声场中。目前3D系统的种类很多， 比较常用的有：SRS， Spatializer， APX， Q-SOUND， Virtaul Dolby， Ymersion等。

3D系统有三大优点：首先， 以对任何单声道或普通立体声它对音源没有特殊要求， 无须对节目源进行处理。 其次声道功放和配备多只音箱， 利用原来的双声道立体声， 不需增添多功效和两只音箱即可享受真实的环绕声效果， 再次， 对听音环境没有严格的要求， 特别Dolby Pro-Logic、 THX 和 AC—3三种系统。

Dolby Pro-Logic、 THX 和 AC—3 基本技术参数比较表

类型 Dolby Pro-Logic THX AC-3

录音轨道 2路 2路 5.1路

解码输出 左/中/右/环绕 左/中/右/环绕 左/中/右/环左/环右/超低频

放音声道 左/中/右/环绕4声道 左/中/右/环绕/超低频 左/中/右/环左/环右/超低频

环绕声道 100Hz-7kHz单声道 100Hz-7kHz模拟立体声 20Hz-2OkHz数码立体声

声道分离度 低 稍高 高

模拟产生

立体声场的模拟产生

根据声像定位原理，如果用一只音箱只能产生“点”声源，而点声源只能模拟声音的强弱并使人产生距离感，而不能产生不同声源在不同位置的位置感。，如果在房间A中有三个不同位置的声源被一个话筒拾取后的信号经放大器传到房间 B的音箱重放，这时房间B音箱前的人员只能听出房间A中有几个声源和电子、电声原理每个声源距话筒的绝对直线距离，而听不出这三个声源的相对方位。而如果我们在房间a中摆上两支话筒，这两支话筒的信号分别通过两台独立的放大器传到房间b中两只有一定距离摆放的音箱上。而当聆听人员坐在这两只音箱正前方等腰三角型顶点上位置上时，就能准确判别房间a中三个声源所处的不同位置。这一原理我们称之为“立体声原理”。人们利用这一原理，就可以在声音录制时就用两只话筒进行录音，而在重放用两路放大器和两个音箱就可以实现立体声重放。

环绕声场的模拟产生

上面介绍了用两只音箱模拟产生立体声场的原理，但是请注意，这时两路音箱所能重现的声场只是我们前面的声场，而对我们身边两侧和身后的声音就不能重现了。这时重现的声音只是两维平面声场信息。根据“立体声原理”的道理，如果我们在录音时，再增加两支左后、右后的拾音话筒，在重放时，再在我们的身后增加两路左后和右后音箱，这样我们不是就可以重放整个声场各个方位的信号了吗？事实上就是如此，只不过是人们根据实际需要再做适当的修改、调整和编码。如杜比（Dolby Pro-logic）定向逻辑环绕声就是在听音环境中加了后置左右声道音箱（为降低成本合用一路放大器），这时就能明显产生三维立体空间感。而高档次的杜比AC-3（Dolby Digital）、THX、dts环绕声技术均采用了六声道技术，即在上述的四声道基础上还增加了一中间声道（以加强语言对白）和超低音声道（以加强低频效果），这时声场模拟的程度就非常真实了。多媒体中的A3D、EAX技术也都支持后置的两声道。

虚拟环绕声场的产生

以上第三点中我们谈到了真实环绕声场的建立与产生，而虚拟环绕声场顾名思义就是“虚拟”的。虚拟环绕声的提出是基于以下考虑：一是真实环绕声的实现设备比较复杂且成本较高，实现真实环绕声的重放至少需要四路放大器和四路音箱。这就促使人们寻找一些廉价、简单的模拟方法。二是从人的身理和心理声学及电声学中研究发现，如果我们在前面的两只音箱中加入一些在实际环境中能听到的反射声，这样也多少让人能产生一定的三维空间感，这样做其三维效果虽比不上真实三维模拟技术，但总是把成本大大降低了，操作便用也简单了，同时也有一定的实用价值。目前虚拟环绕声的技术在多媒体音响中应用较广泛并己有如下有代表性的技术：SRS实验室早期的SRS-3D 和近期的Trusurrond、Microsoft公司的DS3D、Qsund实验室的Q3-D2.0、Spatializcr实验室的N-2-2、Harma Interat-cive的VMAX、Aurceal公司的A3D和创新公司的EAX等等。

环绕声音乐录制系统

录音控制室的设计

就普通立体声录音控制室而言，有一类是把两只主监听扬声器埋入前面的障板墙之中，而控制室的后面、两侧和顶棚做成吸声结构。在这种控制室中录制环绕声节目时，后面设置的SL、SR扬声器发出的声音，在到达前方平整的障板墙面时会有较强的反射，从而造成监听声场的混乱，这显然不好。如果后墙面做成强吸声结构，虽然声反射问题得以解决，但最佳听音区会减小。因此环绕声录音控制室前面一般做成吸声结构，后面则做成对声音“漫反射”的扩散结构，这样既能防止反射声的影响，又不至于减小听音区。

另外，环绕声控制室面积一般不宜太小，否则监听效果会受到影响。

监听扬声器系统

5.1ch环绕声的监听扬声器应按照ITU-R建议书BS-775-1进行配置，即在前方同一平面上设置L、C、R扬声器，在控制室后方左、右设置SL、SR扬声器。这5只扬声器最好取同一厂家的产品，前面三只取同一型号，后面两只可取较小的型号。当控制室面积较大时(例如50m2以上)，也可对称地增加环绕声扬声器，类似电影院那样采用分散布置的办法。使用无源音箱时，功放也应采用同一型号的产品，以减小因设备差异而带来的影响。

在环绕声情况下，控制室与录音室之间的观察窗对声场的影响可能会更大，所以应尽量减小窗的面积；而为了方便观察，可在录音室设置小摄像头。

调音台

环绕声录制调音台与立体声录音调音台和的差别主要在声像分配与监听系统上。首先，环绕声录制调音台应有独立的环绕声混合母线，例如：5.1ch格式时需要6条，7.1ch格式时需要8条。其次，它还要有把各声道信号分配到环绕声母线上去的“声像电位器”(即通称的“声像摇杆”)。有的台子前面声道和后面声道的声像电位器是分开的；有的台子上只有一个可分配到5个声道的声像电位器，使用更为方便。一般低频效果声是由自身通道的电平控制并分配到相应的一个或几个声道上。还有，对环绕声录制调音台上的监听系统也有要求：(1)能对送往5个(或7个)扬声器的信号电平进行联动控制，而不需单独调整每一路电平；(2)能对输出的每一路信号进行哑音控制，这在录制监听中经常用到。

在环绕声录制前，往往需要调整各声道扬声器的声压电平，使在听音位置的声压级尽可能相同。为了使用方便，一般要求调音台有粉红噪声发生器，以便于微调各扬声器的声级。

母版录音机

环绕声录制用多声道母版录音机已有许多产品，最流行的是TASCAM DA98、DA88，它们可以同时记录(或播放)8个通道的信号，是专为环绕声录制而设计的。在录制5.1ch环绕声时，声轨的分配通常是1轨记录L信号，2轨R信号，3轨C信号，4轨LFE信号，5轨SL信号，6轨SR信号。

现在许多音频工作站(DAW)也可用于环绕声录制，而且使用很方便。能对记录5.1ch信号的6个通道同时进行编辑，是环绕声录制的特殊要求。

然而，多数数字录像机没有足够的声道记录环绕声，因此需外接环绕声录音机或DAW同步工作。在新出的高清录像机中，有不少已具备环绕声的记录功能。

周边及辅助设备

a. 环绕声混响器

在环绕声混响器诞生之前，制作环绕声节目一般是把2～3台立体声混响器组合使用，为了使音质加工效果一致，通常选用同一型号的产品。近年推出了t.c.electronic系统6000和Lexicon960等环绕声混响器，用一台混响器就可以对环绕声的各声道信号加混响等效果，使音质处理非常方便。这些产品往往都预设了许多功能，例如：有的可利用混响与反射声集合来控制声源的定位，在纵深感的控制上更加自然，比单纯的声像电位器控制效果更好；有的内置各种建声参数的计算机仿真软件，利用这些技术可再现各种声场；有的软件在输入控制室的房间参数和扬声器配置后，即可得到相应的环绕声效果。

b. 缩混电路

在环绕声普及之前，立体声重放是使用最多的形式。在理想情况下，制作5.1ch环绕声母版的同时，再制作一个立体声母版。这样显然既耗时、费力，又增加了制作成本。在保证一定质量的前提下，一般采用缩混电路的办法，即通过缩混电路将5.1ch的环绕声信号缩混成2ch的立体声信号。缩混采用以下变换式：

Lm=L+αC+βSL

Rm=R+αC+βSR

式中Lm、Rm为立体声信号。环绕声调音台一般都有这种缩混电路，将5.1ch变到立体声时，一边听立体声效果一边调α、β的大小。而在播出矩阵中的缩混电路α、β则采用固定的0.707(-3dB)。

给演员返送的立体声信号也要通过缩混电路来得到。没有专用的环绕声调音台时，缩混电路是录制环绕声节目必不可缺的。

c. 环绕声监视表

5.1ch环绕声有6个通道信号，要求具有能同时指示6个电平的监视表。为反应几个主要通道信号的相关性，一些产品除可指示电平外，还用曲面及其法线的形式来反映和监视环绕声信号，就像用示波器来监视立体声信号的相关性一样。不过环绕声监视表产品目前还不多。

d. 环绕声监听矩阵

在没有环绕声调音台时，也可以用大型多母线调音台来录制环绕声节目。当然，这用起来不太方便，而且必须外接环绕声监听矩阵单元。它可以把各母线上的环绕声通路信号进行综合电平控制后送往监听扬声器，还可以把5.1ch信号切换成立体声或单声道信号进行监听或作为返送信号送出。已有不少型号的这类产品。

环绕声录制系统实例

下面简介日本NHK广播中心的几个环绕声音乐录音室。

音乐录音棚CR-506

这是NHK于1985年建立的用于音乐录音的多小室录音棚，1999年改建成5.1ch环绕声音乐录制棚。7个小室的总面积约330m2，适用范围从流行音乐到管弦乐的录音。

控制室的前、侧及顶面采用吸声阱结构，后面用砖砌成扩散形状，在较大的范围有很好的监听效果。500Hz的混响时间为0.15s，本底噪声(包括隔声)在NC15以下。监听采用NES系列产品，L、C、R采用NES211S，SL、SR为NES101S。采用模拟超大型录音调音台AMEK9098i，它可用于立体声、3-1方式环绕声、5.1ch环绕声等的录制，计算机可存储及恢复台面的使用状态。

电子音乐录音棚CC-50

它可用来录制现代音乐。1996年经改建，能适应5.1ch环绕声录制要求。调音台是FAME型，监声扬声器采用的是5只真力公司的1038A，记录设备采用的是mfx3型DAW。声源可以是键盘乐器、取样器和其它电子乐器。

后期制作棚HD-520

这是NHK于1994年建成的高清后期声音制作室，1999年又增添了部分设备，可适应5.1ch环绕声制作要求。不仅可用于实况、电视剧环绕声制作，而且可用于音乐节目的环绕声制作。

采用AMS/NEVE Logic2调音台，它满足3-1、3-2方式的环绕声制作要求。在前方透声投影幕之后的L、C、R采用先锋2401型扬声器。设置了两组环绕声扬声器，可切换使用。一组是两只较大的先锋2402扬声器，并与L、C、R扬声器处于同一高度；另一组是像电影院那样在墙壁上部分散布置的小型音箱(JBL8330)。这两种设置在主观感觉上是不同的。在NHK的多声道环绕声研究中做过许多试验。低音扬声器为2台真力1094A扬声器，以适应低频效果声的播放。

电视演播室CT-101

这是NHK广播中心面积最大(约1200m2)的电视演播室，许多音乐电视节目都在此录制。1997年对音频系统进行了改造，引入了适应5.1ch环绕声录制的设备。

采用ADX8000型数控模拟调音台，通道分组及推子状态设定全部可以记忆和恢复。它兼具数字控制技术的优点和模拟通路的高音质、高稳定性等特点。调音台可适应3-1方式及5.1ch环绕声录制，通过声像控制摇杆可以方便地进行各通道的环绕声声场定位。调音台内设有独立的缩混电路，在制作5.1ch环绕声母版的同时，可以缩混成3-1方式的环绕声或立体声信号输出。

监听采用NES系列产品，L、C、R为NES211S，SL、SR为NES较小型号的扬声器。