5.1 声道的环绕声方案是怎么的?为什么偏偏是 5 声道?
图片:Yestone.com 版权图片库任何声音制式的出现其实都是妥协的结果,手头资料不全,我凭着印象回答一下几个关键点。
关于 5.1 的出现,我知道的历史背景和发展渊源如下,一个实验室制式通常不具有历史性,所以什么时候发布不重要,重要的是哪些事件和优势让其席卷世界。
至于为什么是 5 声道,关键点在于最廉价最高效。下边有详细的描述。
在当时四方声本身就是个残的制式
首先四方声在整个制式更迭中持续了很长一段时间,良好的立体声兼容性是非常重要的一环,而关键点是相比 5.1 不惊艳,没有单独 SUB 的震撼,也没有前方三声道带来的声场层次和声覆盖(宽阔的银屏要保证观众席的声覆盖,前方三声道有天然优势)。一个不惊艳的,没有绝对优势的制式是很难推广的。
所有制式的出现需要代表性的成功和任何人都能感受到的惊艳。点 1 声道的出现就是伴随星球大战的成功和科幻电影的发布而来的。
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单独的低音声道的诞生
这不得不说到《星球大战》。科幻片需要脱离现实,我们要在宇宙真空中发出巨大的声音(伪科学的魅力……)当时是 1977 年,星球大战即将放映的影院一般都配置了前方五扬声器(适用于二十世纪五十年代的希涅拉马型格式)虽然星球大战使用的制式中只打算用三个,但是这三只不争气的扬声器好像达不到他们想要的低频的量,当时使用的扬声器往往使用号角来提升低频的量,但是对于 80HZ 以下的信号就无能为力了。无法提供足够的超低频响应。杜比实验室的工程师突发奇想,想要改造富裕的两个扬声器用来提升影院的低频。结果……他们成功了,取得了理想的效果,而他们给这个系统起了个很尿性的名字 BABY BOOM(婴儿潮)。从此这个单独承载低频的声道就此诞生。星球大战上映六个月后,《第三类亲密接触》就首次采用了专门的低音扬声器来播放婴儿潮的内容,从此,这个单独的低频声道成为环绕声体系中不可或缺的一部分。
而低频的不满足这是由来已久的,在卢卡斯电影公司的伯特先生就提出过低频激励摁钮的想法,在有足够功率储备的情况下,摁下摁钮——瞬间将低频增益临时提升 6dB.。事实证明让低频拥有更多的功率储备是英明神武的做法。这个又要涉及到那个总要涉及到的等响曲线问题。
在影院的统一声压级 85dB(SPL)下,等响曲线告诉我们这个声压级下人耳等响曲线并不平直,在低频,尤其是超低频方面,我们需要更高的电平才能感知到。
汤姆林森 霍尔曼先生也用他的方式实践了这个事实,在星球大战绝地反击中,他录制了赫特人贾巴的声音,这个声音来自杜比公司市场部的斯科特 舒曼(这算不算接私活……)用一只指向性话筒近距离录制,通过近讲效应提升低频,同时通过降调让声音更加低沉,再用激励器提供语音基频以下的次低频,直到让人声延伸到了 25Hz~50Hz 左右,结果这个人声几乎吃掉了胶片上用于声音的所有动态余量(面积)但是效果证明,这是一个很 NB 的设计。而这必需要有足够的低频响应才能达到预期的效果。
在使用单独的低音声道的电影大红大紫之后,人们发现这可能是一条光明的道路,从《超人》开始,前方三声道,环绕声阵列分割成左右环绕扬声器,单独的低音通道同时出现在电影母板中。同年,《现代启示录》也利用这样的环绕声制式取得了成功。70 毫米胶片,搭配前方三声道,后方两声道以及一个单独的低频声到的格式慢慢成为一种规范,五点一的世界慢慢来到~
PS:判断外行的简单招式
从发明低音声道开始,这个是用来播放某些特定效果的,把整个声音的低频滤出放到低音声道这个做法是一个民用做法,叫做低频管理系统,通常是因为其他五声道无法达到要求的 40Hz 低频下潜而做出的妥协方式。如果一个 5.1 音频文件,低音声道内含有所有声音素材的低频滤波成分,说明制作这个声音的家伙是个外行中的外行,学徒水平都算不上。当然我在很多国内顶级制作里遇到过……
最廉价的高效环绕声系统
这是 5.1 霸主地位很重要的一个问题,一个制式的推广是要从棚到院线全方位的,建造成本哪怕高 100 美金,在整个推广过程中困难也是几何级数增加的。同样,如果没有惊艳的效果,就会在 0 成本下也不会有换代的兴趣,因为培训成本也是成本。
那么让我们看看相比前一代立体声, 5.1 已有的优势,低音的优势不再赘述。
更多的声场层次
在立体声环境下我们更多的是使用心理声学上的感知部分来确定层次,而环绕声给了我们物理媒介上层次定义的可能。
单声道优先性
这是立体声构成虚拟声像的一个心理声学缺陷。虚拟声像从音质上和声像感知上是有本质区别的,首先是梳妆滤波问题,在中间声像,单声道的声音到达两耳是不会有时间差的,即到达两耳的声音是同时的,而在立体声的虚拟声像呈像中,是不可能有完全的声道隔离度(左声道到左耳,右声道到右耳),所以总有一个延迟的声音会串扰入另一只耳朵,从而造成一定的梳妆滤波效应。而作用于剧场时,单声道的声音是真实声像,不论身处任何位置你都可以判断声音方向,而如果采用立体声虚拟声像呈像,会产生心理声学上的优先效应,及感觉声音来自与你更近的一只扬声器,从而造成声像混乱。
在应用上我们会发现处于中间声道的单声道信号会有最优秀的音质与声像稳定性,中置扬声器与左或右组成的声道是第二层声场,这部分由于扬声器间距更短可以相对有效的回避优先效应,同时声场感知上比左右声道呈像显得更近,最远的是左右扬声器组成的立体声声场,需要注意的是尽量不要让中置与左右扬声器组成的虚拟声像同时出现,会有一定的梳妆滤波效应,造成不必要的麻烦。
后环扬声器的声场作用
1,环绕声中前后的推子会调整前方扬声器与后环扬声器的声音比例,从而让声音距离更近,甚至来到身后,这更戏剧化的扩展了声场的纵深,虽然现在的 5.1 制式并不致力于表现身后声像的准确性,但是依然可以起到一定的作用,从而偶尔制造一些奇特的声音效果。
2,环绕气氛
这其实是从室内声学的研究中演化而来,混响声的建立本身就是多方向的,尤其是传统的音乐厅,大量的扩散造成声音来自于四面八方,而侧墙反射与云板反射也更加强了包围感的产生,这是立体声的一个软肋,声音的方向永远来自于正向的 60 度范围,而即便是用反向信号等极端做法也仅仅能够让声音在左右再扩宽 15 度,但是环绕声是能帮助你得到一个近乎于 360 度的包围感的。
同样这也非常适用于体育转播与现场音乐会,环境声,观众的声音可以更多的来自于环绕声,在保证气氛的情况下同时会极大的提高正面声像的清晰度。
同时环境声的使用方式还可以制造一些特殊效果,比如超级庞大的声音,当声音来自四面八方的时候我们会感觉到一种超自然的声响,这中做法往往使用了一个扩散度的参数,即声音同时出现在多个声像位置以外的声道中,这是伪自然的,但是却是让人兴奋的,可以表达神圣,邪恶,极端庞大的一种做法。
3,水平旋转与飞跃
这是很简单的,其实有良好立体声哈斯定理基础的都可以很好的理解,这也是使用很多,也是比较初级的一种环绕声使用方法,什么浪扑面而来,什么嗖嗖的旋转一类的,在此就不骗稿费了,不做赘述。
4,更强大的解析度
我们发现在自然界中,由于信号基本都是点声源,所以我们可以更好的使用我们的鸡尾酒会效应来提高在嘈杂声音中的解析度,这里要注意的是所有的声像都是在空气中的叠加,这是一种 AIR SUMMING,就像同期录音中我们无法割舍的融合度与清晰度的完美结合。但是如果处于电信号的叠加中,不论多么强大的 SUMMING 技术基本也无法做到像空气和厅堂这样的有创造性,可能在未来会出现,但是现在的技术还是达不到的。
多声道在一定意义上可以重现点声源与氛围感,但其实近似于无限多的声道才可以再现自然声场中的详细定位,正是由于更多的声道,不论是虚拟声像还是作为单声道使用,都让我们的解析度比立体声大大提升。这让声音变得更具创造性。
最后综上所述一下,在下一个惊艳的统治性系统来临之前,5.1 依然有旺盛的生命力。关键就在于系统搭建成本与效果的优质平衡。这个世界上的大众产品,永远都不会是最好,而是最巧。
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