家庭影院基础知识.doc
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1、家庭影院基础知识2010-06-21 20:56:07|分类: 产品 |标签: |字号大中小订阅 当您到家电卖场选购音响时,销售人员通常问您的第一个问题是:“您是用来作i-i,还是呢?”很多朋友可能一听就懵了,音响系统不都是用来发声的吗,干吗还分Hi-Fi和AV?实际上,销售人员是想知道您购买音响系统是纯粹为了听音乐,还是为了配合家里已有的电视机和影碟机来欣赏电影、唱卡拉OK以及偶尔听听音乐。换句话说,这两种用途对音响系统的要求是不同的,而音响系统也因此被划分为“Hi-Fi音响”和“AV音响”。Hi-Fi是英文“HighFidelity”的缩写,意为“高度保真”,大家一般就把Hi-Fi音响称为
2、“高保真音响”。Hi-Fi音响主要是针对以听音乐为主的朋友开发的,其设计理念就是用一对立体声音箱来最大限度地还原声音,尤其是对音乐的忠实再现,让人有一种亲临演奏现场的感觉。Hi-Fi音响在外观上与AV音响最大的区别是前者只用左右两只音箱,而后者的音箱数要求在4只以上。您可别小看了这两只音箱,一般要求它们比AV音箱的品质要高、失真要小、定位得更加准确,因此Hi-Fi音响在价格上一般会比AV音响高出一大截。而音响主要是作为家庭影院的一部分,是英文单词A(音频)和V(视频)头一个字母的组合,其设计思路就是围绕“环绕声”概念,让A(Audio)更好地配合V(Video),用5.1(或更多)声道来营造动
3、感和包围感。因为大家在观看影片时,大部分注意力被吸引到影像上,相应地,就对声音的保真度要求不高,因此评价AV音响的重点就落到“声音能否配合画面以及渲染气氛”上。这与人们在闭目聆听Hi-Fi音响时所强调的高保真效果是不能等量齐观的。百事通在这做一个形象的比喻,AV音响就好像中国画里的写意山水一样注重渲染,先求神似、再求形似;而Hi-Fi音响就仿佛油画中的人物肖像画,先求精确、再求韵味所以,在阅读下面的内容之前,百事通请您思考一个问题:您到底要买套音响做什么?如果主要观看电影,再偶尔听听音乐、唱唱卡拉OK的话,建议您继续往下读,因为下面就是讲的家庭影院AV音响的基础知识。AV音响乾坤大在国家颁布的
4、相关文件中规定了家庭影院系统的定义,明确指出:只有由环绕声放大器(或环绕声解码器与多通道声频功率放大器的组合)、多个(个以上)扬声器系统、大屏幕电视(或投影机)及高质量节目源构成的、具有环绕声影院视听效果的家用视听系统才能称为家庭影院。换句话说,一套家庭影院除了大屏幕电视机(或投影机)和高质量节目源(如DVD影碟机)之外,其音响部分主要包括1台AV环绕声放大器(简称功放,俗称扩音机)、4只以上的扬声器(也叫音箱,俗称喇叭)以及连接上述器材所用的线材。而Hi-Fi音响则是由支持纯音乐的功放和音箱组成的。AV功放作为音频播放的中心,具有环绕声解码和多通道声频功率放大这两大功能。之所以要带环绕声解码
5、器,是因为一般电影在制作成影碟的过程中进行了数据压缩,把5.1声道或多声道的信息压缩到影碟上,在播放时必须用解码器来还原最初的多声道信息。目前家庭影院中最常见的解码技术有AC-3、DTS和THX。AC-3是美国杜比公司开发的第三代数字解码技术,具有5.1声道解码功能,能将影片还原为5.1声道效果;DTS是一种新的优于AC-3的数字影院解码技术,同样支持5.1声道,但它比AC-3在声音的连贯性和定位感上更优秀;THX是在5.1声道的基础上,增加两个环绕声道,形成7.1声道,使影院效果的包围感更强、分离度更高、连贯性更好。而功放的“多通道声频功率放大功能”就很容易理解了,它是把音源输送过来的弱信号
6、放大并推动扬声器发声。功率放大器在结构上分为前后两级:前级是用来把信号做初步放大、调节音量的,而后级则是把由前级传来的信号做大量放大以推动扬声器。音箱是音频播放的终端,也是影响声音效果的关键。虽然现在市场上有可以通过两只音箱虚拟出环绕声效果的器材,但它与多只音箱播放的环绕声有着本质的区别。想要获得充满动感与包围感的音响效果,五只音箱可以说是最低的配置:用一对前置扬声器来表现大动态、主旋律,用一只中置扬声器来表现人物对白,用一对低音扬声器来表现低音效果。不同品牌的音箱有其独有的声音,喜不喜欢因人而异;选购时,诸如灵敏度、功率等指标也只能作为参考,实际效果必须亲自试过才能下结论。线材在音响中的重要
7、性不比其他设备低,它对声音的影响很大,尤其是对高档器材更加明显。因为不同材质的线材对不同频率信号表现出不同的阻抗,会因为滤波作用抵消掉不少有用的信号,而使听音效果明显下降。一条便宜线完全可以使一套高档音响的效果大打折扣,所以发烧友花几万元求一线也就不足为奇了。相反,您也不要指望它。声道所谓声道(SoundChannel)是指声音在录制或播放时在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号,所以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应的扬声器数量。理论上声音的完全真实再现需要无限多的拾音器、无限多的声道和无限多的扬声器,这实际上无法办到,只能利用特定的音效技术尽量真实地再现声音。比如2.1声道
8、:双声道外加一超重低音.5.1声道是指中央声道、前置左、右声道、后置左、右环绕声道,及所谓的0.1声道重低音声道。一套系统共可连接6个喇叭。我看到现在声卡、音箱什么分出很多诸如21、41、4声道、6声道的叫法,到底都指什么呢?答:这些其实都是指声道的数目。声卡按照输出声道数分类的话,一般可以分为双声道声卡、4声道声卡和5.1声道声卡。5.1声道声卡其实有六个声道输出,但为什么称为5.1声道而不是6声道呢?这是由于六个声道中,有一个是超低音声道,并没有包含全音域,所以在一个小数点后面加一个1,表示超低音声道。很多人会误会2.1音箱通常连接的是2.1声道的声卡,4.1声道音箱连接的是4.1声道的声
9、卡。这个概念是完全错误的。2.1和4.1输出的声卡是没有的,只有5.1声道输出的声卡,4.1音箱和2.1音箱中的.1超低音声道是从各个声道中提取的。音箱所支持的声道数是衡量家庭影院套装的的重要指标之一。一般来说构成家庭影院至少需要4声道,比较常见的是5.1声道,目前最多的可以达到7.1声道结构:2.1声道严格的说2.1声道不能算是家庭影院,不过2声道已经可以构成最简单的立体声。声音在录制过程中被分配到两个独立的声道,从而达到了很好的声音定位效果,这种技术在音乐欣赏中显得尤为有用,听众可以清晰地分辨出各种乐器来自的方向,从而使音乐更富想象力,更加接近于临场感受。其中“.1”是指低音音箱,也叫低音
10、炮,用来播放分离的低频声音,在Dolby环绕中用来播放LFE声道。4.1声道2声道立体声可以很好的表现听者面前的声场,但是却无法表现侧面和后面的声场,因此人们在听者的后方加上两个音箱,一左一右,形成4声道,构成基本的环绕声场。其中“.1”是指低音音箱,也叫低音炮,用来播放分离的低频声音,在Dolby环绕中用来播放LFE声道。4.1声道已经可以比较好的表现声场,听音者可以感受到三维空间感。四声道环绕规定了4个发音点:前左、前右,后左、后右,听音者则被包围在这中间,四声道系统可以为听众带来来自多个不同方向的声音环绕,可以获得身临各种不同环境的听觉感受,给用户以全新的体验。5.1声道5.1声道源于4
11、.1声道,它在4.1声道的基础上又增加了一个中置声道,放在听者的正前方,作用是加强人物对白的效果。其中“.1”仍然是指低音音箱,也叫低音炮,用来播放分离的低频声音,在Dolby环绕中用来播放LFE声道。5.1声道是成本和效果的一个非常好的平衡点,可以出色的建立环绕声场,突出电影的人物对白。5.1声道是最常见的家庭影院音响形式,已广泛运用于各类家庭影院中,一些比较知名的声音录格式,譬如杜比AC-3(DolbyDigital)、DTS等都是5.1声道系统。之后的6.1声道和7.1声道都是建立在5.1声道基础之上,为数众多的声音媒体在录制的时候就采用5.1声道录制,播放时当然要以5.1声道播放。6.
12、1和7.1声道6.1声道和7.1声道两者非常接近,它们都是建立在5.1声道基础上,将5.1声道的后左、后右声道放在听音者的两侧,在听音者后方加上1或者2个后环绕。其中“.1”仍然是指低音音箱,也叫低音炮,用来播放分离的低频声音,在Dolby环绕中用来播放LFE声道。和5.1声道相比,6.1和7.1声道可以获得更真实的从头顶或身边飞过的效果,具有更稳定的声像衬托电影氛围及音乐,使无论是影院还是家庭欣赏都具备更和谐的环绕效果。现在已经有越来越多的电影在录制的时候就采用6.1或者7.1声道,因此在未来,使用6.1和7.1声道的家庭影院也会越来越多。一般来说,一套家庭影院有多少个音箱,一般也就表示这个
13、家庭影院套装最多支持几声道,比如包括低音音箱在内有6个音箱,那么就支持5.1声道。当然,在少数情况下,家庭影院可以没有低音音箱,或者将低音音箱和前置音箱做在一起,并且也有一个声道用多个音箱播放的情况。此外,不同声道之间是兼容的,6.1声道固然可以播放2声道立体声节目,2.1声道也可以播放6.1声道节目,虽然不能实现多声道环绕效果,但不会出现无法播放的情况。杜比杜比AC-3历史1994年,日本先锋公司宣布与美国杜比实验室合作研制成功一种崭新的环绕声制式,并命名为“杜比AC-3”(DolbySurroundAudioCoding-3)。1997年初,杜比实验室正式将“杜比AC-3环绕声”改为“杜比
14、数码环绕声”(DolbySurroundDigital),我们常称为DolbyDigital。杜比AC-3简介杜比数字AC-3(DolbyDigitalAC-3)是杜比公司开发的新一代家庭影院多声道数字音频系统。杜比定向逻辑系统是一个模拟系统。它的四个声道是从编码后的两个声道分解出来的,因此难免有分离度不佳、信噪比不高,对环绕声缺乏立体感,并且环绕声的频带窄等缺点。AC(AudioCoding)指的是数字音频编码,它抛弃了模拟技术,采用的是全新的数字技术。杜比AC-3特点杜比数字AC-3提供的环绕声系统由五个全频域声道加一个超低音声道组成,所以被称作5.1个声道。五个声道包括前置的“左声道”、
15、“中置声道”、“右声道”、后置的“左环绕声道”和“右环绕声道”。这些声道的频率范围均为全频域响应3-20000Hz。第六个声道也就是超低音声道包含了一些额外的低音信息,使得一些场景如爆炸、撞击声等的效果更好。由于这个声道的频率响应为3-120Hz,所以称“.1“声道。杜比数字AC-3是根据感觉来开发的编码系统多声道环绕声。它将每一种声音的频率根据人耳的听觉特性区分为许多窄小频段,在编码过程中再根据音响心理学的原理进行分析,保留有效的音频,删除多作的信号和各种噪声频率,使重现的声音更加纯净,分离度极高。杜比数字AC-3系统可用前置的左、右音箱,中置音箱产生极有深度感和定位明确的音场,用两个后置或
16、侧置的环绕音箱和超低音箱表现宽广壮阔的音场,而六个声道的信息在制作和还原过程中全部数字化,信息损失的很少。全频段的细节十分丰富,具有真正的立体声。杜比数字AC-3具有很好的兼容性,它除了可执行自身的解码外,还可以为杜比定向逻辑解码服务。因此,目前已生产的杜比定向逻辑影视软件都可以使用杜比数字AC-3系统重现。由于杜比数字AC-3系统的编码非常灵活,所以它的格式很多。目前它已被美国采用作为高清晰电视(HDTV)音频系统,最新DVD机也包含杜比数字AC-3。因此杜比AC-3环绕声系统可能是极有发展前途的技术。杜比AC-3原理自1976年杜比环绕声(Dolbystereooptical,4-ch)首
17、次应用于电影后,已成为最受欢迎的多声道立体声系统之一,用于家庭的杜比环绕声(DolbySurround,3-ch,1982)和杜比定向逻辑环绕声(DolbySurroundProLogic,4-ch,1987),更能让你在家中享受电影院的环绕声效果。1992年杜比公司又开发了最新一代的杜比数码环绕声系统(DolbyDigital)并应用于电影,该系统基于先进的感觉编码(perceptualcoding)和数字压缩编码技术,即杜比AC-3。其优良的特点使之在1995年被选作DVD播放机的标准多声道音频格式(在NTSC制电视的国家)及多项其它系统的标准音频格式。杜比数码环绕声系统有6个完全独立的声
18、道,全频带的左、右、中置、左环绕、右环绕,再加上一个20120Hz的超重低音的声道(以01声道计),故又称作51声道。在杜比AC-3规格中超重低音的音量比其它全频带声道大10dB,可得到震撼力非凡的低频效果。杜比AC-3原理上是它将每一声道的音频根据人耳听觉特性划分为许多最优的狭窄频段,利用音响心理学“听觉掩蔽效应”,删除人耳所听不到或可忽略的部分,并采用数字信号压缩编码。同时,利用狭窄频段的划分使部分频段噪声在编码时可被几乎全部滤除,使其余噪声的频谱靠近在信号频谱附近,而这些噪声可被信号所抑制。因此杜比AC-3系统实际上是一种具选择性及强抑噪的系统。不难理解杜比AC-3的特点:以较低的码率支
19、持全音频多声道,并具优良的回放音质和效果。杜比AC-3就是一种感知型编码方式,它把整个音频频带分割成若干个较窄的频段,因为人类的听觉对不同频率的声音具有不同的灵敏度,各频段的宽度并不完全一样。由于有用的信号被划分成狭窄的频频,编码噪声的滤降总是就比较容易。因为对于每个频段来说,该频率以外的所有信号可以全部被滤除掉而不会损伤有用信号。而频段内,剩余噪声信号的频率与有用信号的频率非常接近,这正是遮蔽效应发挥最大作用的区域。从这种意义上说,象AC-3这样的感知型编码系统是一种非常有效的减噪系数。这些被分割成狭窄频段的多路数字音频信号最终还需要被合成一路完整的全频带信号,但每一个频段所占有的数据量并不
20、是平均分配的,编码器内部有一个“听觉遮蔽模块”,可以模拟人的听觉遮蔽效应,它能根据信号的动态特性来决定在某一时刻的数据用量应当如何分配给各频段才是最合适的。频谱密集、音量大的声音元素应该获得较多的数据占有量,那些由于遮蔽效应而听不到的声音则少占用或不占用数据量。AC-3编解码技术AC-3是在AC-1和AC-2基础上发展起来的多通道编码技术,保留了原AC-2中如窗函数处理、指数变换编码、自适应比特分配等许多特点,还新增了运用立体声多声道的编码技术策略的coupling和rematrix算法。一般而言,立体声的左声道和右声道的信号在听觉上十分相似,存在着许多重复的冗余信息,将这两个声道的信号联合起
21、来加以编码,便可除去冗余的信号且不会影响原来的音质。这里AC-3阵低码率的又一个有效的手法。AC-3输入PC声音数据,输出压缩后的数码流。编码的第一步是,运用TDAC(TimeDomainAliasingCancellation)滤波器把时域内的PC取样数据变换成频域内成块的一系列变换系数,每个变换系数以二进制指数形式表示,即由一个指数和一个尾数构成。指数部分经编码后构成了整个信号大致的频谱,又被称为频谱包络。用频谱包括和遮蔽由线的相关性决定每个尾数的比特分配。由于比特分配中采用了前/后向混合自适应比特分配以及公共比特池等技术,因而可使有限的码率在各声道之间、不同的频率分量之间获得合理的分配;
22、在对尾数的量化过程中,可对尾数进行抖晃处理,抖晃所使用的伪随机数生器的可在不同的平台上获得相同的结果。最后由六个块的频谱包络、粗量化的尾数及相应的参数组成AC-3数据帧格式,连续的帧汇成数码流输出。由时域变换到频域的块长度的选择是指数变换编码的基础。在AC-3中定义了两种长度切换,一种是512个样值点的长块,一种是256个样值点的短块。在信号频谱分析时,对要处理的声道信号块区截取得越长越好,这样可以得到较好的频率分辨力,同时也能得到较高的编码效率。但是较长的数据块可能包含了一些不同一些可能被识别的噪音,如pre-echo。也就是说人耳因时间和频率上存在的遮蔽效应在进行指数变换编码时是有矛质的,
23、不能同时兼顾,必须统筹处理。对于稳态信号,其频率随时间变换缓慢,为提高编码效率,要求滤波器组有好的频率分辨力,即要求一个长区块;而对于快速变化的信号,则要求好的时间分辨力,即要求一个短区块。在编码器中,输入信号在经过3Hz高通滤波器去除直流成分后,再经过一个8kHz的高通滤波器取出高频成分,用其能量与预先设定的阈值相比较,以检测信号的瞬变情况。AC-3采用基于改良离散余弦变换(MDCT)的自适应变换编码(ATC)算法。虽然在AC-3标准中定义了MDCT变换,但是实际采用一个N/4点的IFFT(快速傅立叶变换),再加上两个简单的Pre-IFFT和Post-IFFT作为调整,以实现一个N点的IMD
24、CT变换。ATC算法的一个重要考虑是基于听觉遮蔽效应的临界频带理论,即在临界频带内一个声音对另一个声音信号的遮蔽效应最明显。因此,划分频带的滤波器组要有足够迅速的频率响应,以此保证临界频带外的噪声衰减足够大,使时域和频率内的噪声限定在遮蔽阈值以下。在AC-3编码器的比特分配技术中,采用了应用广泛的前向和后向自适应比特分配法则。前向自适应方法是编码器计算比特分配,并把比特分配信息明确地编入数据比特流中,其特点是在前端编码过程中使用听觉模型,因此修改模型对接收侧解码过程没有影响;其缺点是降低编码效率,因为要传送比特分配信息而占用了一部分有效比特。后向自适应方法没有得到编码器明确的比特分配信息,而是
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