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              了解多聲道音頻和立體聲像

              行業新聞廣播設備2020-04-14 09:56打印

              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?亦或為什么有些動作電影里的爆炸聲聽起來像是從電影院的四面八方傳來的?

              當音樂制作人提及“立體聲像”(Stereo Image)一詞時,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,從技術的層面來說,有個術語可以概括,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。在本文中,我們將使用這種類比方式,解釋音頻專業人員使用的各種“多聲道空間音頻技術”(Multi-Channel Spatial Audio),并了解這些技術是如何欺騙我們的大腦,以實現聲音“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、最基礎的聲音重現方式。當揚聲器回放音頻信號時,我們的大腦會根據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點一樣,單聲道音頻只有一個聲源。因此,當在立體聲揚聲器系統(如監聽耳機或大多數揚聲器對型配置)上回放單聲道音頻時,單聲道信號會在立體聲揚聲器系統中呈兩通道相同的狀態呈現。沒有信號差,也意味著聽者不會產生心理聲學定位,因此其聲源不會表現出“寬度”。

              盡管當今大多數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,它的信號又比立體聲信號更為簡單,因此,在部分場合,它依然是個不錯的選擇。

              雙聲道立體聲

              大部分現代音樂都是以“雙聲道立體聲”(Stereo)發行的,而且多數“數字音頻工作站”(DAW,Digital Audio Workstation)的默認輸出設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聲道的聲音。

              這聽起來像是與單聲道沒有太大區別,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聲道音頻信息的能力,亦或創建兩個不同的“面”的能力。在雙聲道立體聲中,聽者的大腦可以根據每個通道的振幅對音頻進行“定位”;如果一個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也能支持我們測量一維空間內的音頻信號,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),其使用心理聲學模型,能模擬出傳統雙聲道立體聲錄音中不具有的空間效果。有關“雙耳音頻”的更多信息,請查看這篇文章(https://www.midifan.com/modulearticle-detailview-6688.htm),該文章詳細介紹了何為“雙耳人頭立體聲錄音技術”(Binaural Recording)。

              環繞立體聲

              “環繞立體聲”(Surround Sound,以下簡稱“環繞聲”)的協議允許音頻工程師將更多的音頻通道混合在一起。在標準的5.1環繞聲設置中,混合了六個聲道,包括五個具有全帶寬的聲道,一個“低頻效果聲道/低音炮”(LFE,Low Frequency Effect)。這些聲道的信號被發送到環繞擺放于收聽位置(包括收聽者身后)的揚聲器中。這樣一來,當您看到恐怖電影中的反派躡手躡腳地走到主角身后時,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,那您可以將環繞聲想象成一個正方形。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聲點;而環繞聲的六條音頻通道,則可以讓我們將立體聲場視為一個平面,而不是一條簡單的直線:因為它相較于立體聲來說擁有了聲音的“寬度”。盡管對于大多數音樂人來說,音樂作品環繞聲版混音可能沒什么必要,但環繞聲在另一個音頻領域中有著重大意義:電影,尤其是在安裝了全套專業音頻設備的家庭影院環境下,環繞聲可以給您帶來絕佳的音視覺體驗。

              全景聲

              對于聲音在空間位置的定位擺放效果呈現,我們應該尋求一種什么樣的目標呢?這是一個需要“全景聲”(Ambisonics)領域的研發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維度的環繞聲,聽者可以通過全景聲技術,在三維立體空間內實現聲音的定位,簡而言之,可以想象成一個環繞在聽音者的球形聲場。因為單個點(單聲道)沒有“長度”,單條線(立體聲)沒有“寬度”,單個平面(環繞聲)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。經典的“杜比全景聲系統”(Dolbys Atmos System)就是通過在天花板上安裝額外的揚聲器,以實現全景聲的回放需求。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聲器系統進行回放時,它可以自動對音頻文件進行“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,根本不需要單獨交付立體聲格式及環繞聲格式的音頻文件了。

              關于全景聲的錄制(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(亦或創建)技術,其使用到的元素,其實是我們的老朋友:單聲道音頻。諸如由杜比公司研發的“Atmos Production Suite”軟件,就是通過在三維聲場中發送單聲道聲音,實現全景聲效果的。您可以在三維空間內“移動”(Pan)該聲音的“定位”并讓它停留在某個符合需求的位置,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,獲得更好的效果。通過這樣的方式所產生的“定位”提示感,可以幫助我們的大腦,了解聲場及聲音的定位。

              大多數用于電影或廣播的全景聲音頻,其實現方式是,利用標準雙聲道立體聲(或5.1環繞聲)創建的“床”(Bed,通常是指不在空間范圍內移動的氛圍型聲音),然后在“床”上將單聲道的聲音對象放置在空間中,亦或通過發送的方式使其在空間中移動,以實現讓聽眾產生聲音在四周“運動”的錯覺。在電影領域中,則將聲音的移動軌跡與熒幕上的發聲體位移保持同步,可以增強動作效果帶來的音視感官體驗。

              對于音樂領域來說,全景聲音頻是一門新興技術。目前也有一些音頻工程師開始嘗試在全景聲音頻系統中創作并該系統下進行對音樂進行“混音”。

              關于作者Max Rewak:

              了解多聲道音頻和立體聲像

              Max Rewak是一位音樂制作人、音頻工程師、音樂創作者。目前在紐約工作,就職于Splice公司的音頻部門。

              作者:Max Rewak

              編譯:Monnie From iKnowMusic

              校對:Sing T From iKnowMusic

              原文:https://splice.com/blog/multi-channel-audio-stereo-image/

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