立体声发展及录音技术分类

张玉倩 熊 婷

立体声就是指具有立体感的声音。自然界发出的声音是立体声，如果从记录到重放整个系统能够在一定程度上恢复原发生的空间感（不可能完全恢复），那么这种具有一定程度的方位层次感等空间分布特性的重放声，称为音响技术中的立体声。立体声系统是由两个或两个以上传声器、传输通道和扬声器（或耳机）组成的，经过适当安排，能使听音者产生声源空间分布感觉的声音信号传输系统。自1931 年，双声道和立体声的概念由英国工程师Alen Blumlein 提出以来，立体声系统经历了近一个世纪的发展。本文旨在阐述立体声录音技术，并对其未来发展进行展望。

立体声原理

人有双耳，双耳之间有一定的距离（约17cm），若一点声源偏离听音人前方主轴方向，到达两耳的声音就会产生差别，听觉系统根据这些差别就可以判断出声源的方位，这就是“双耳效应”理论。

立体声是指具有立体感的声音。它是一个几何概念，指在三维空间中占有位置的事物。因为声源有确定的空间位置，声音有确定的方向来源，人们的听觉有辨别声源方位的能力。特别是有多个声源同时发声时，人们可以凭听觉感知各个声源在空间的位置分布状况。当人们直接听到这些立体空间中的声音时，除了能感受到声音的响度、音调和音色外，还能感受到它们的方位和层次。这种人们直接听到的具有方位层次等空间分布特性的声音，称为自然界中的立体声。

立体声源于双声道的原理，立体声和双声道并非同一个概念，却是因果关系。

录音技术分类和实现

声音信号转换是指用机械、光、磁和磁光等信号进行记录，需要时再将这些存储的信号还原为声信号。这个将声信号向可记录的编码信号转换并将该信号借助一定手段还原的技术是录音技术。

根据声音转换之后记录使用的声道数量又将录音技术分为若干种。

一、单声道录音。单声道录音是只使用一个声道的声道转换技术。在录音时，单声道录音只使用一只传声器，或者将若干只传声器拾取的声音信号混合成为一个声道的记录信号。声音重放时一般使用一只扬声器，或者使用若干只扬声器重放相同的信号。单声道声音信号中较好地保留了原声场中除了左右信息以外的其他主要声音成分，包括原声群发生幻相的声学特性、声群的纵深等。

单声道录音最大的缺陷是声音还原时所有的声音都来自一个方向，即声源是一个点。

二、双声道录音。双声道立体声是根据一定的规则，通过两个声道将声群和房间特性记录下来。房间特性指声源的位置，声源的扩展（体积）和距离。还包括直达声（直接传播到听众左右耳的声音）、反射声（从室内表面上经过初次反射后，到达听众耳际的声音，约比直达声晚十几到几十毫秒）、混响声（声音在厅堂内经过各个边界面和障碍物多次无规则的反射后，形成漫无方向、弥漫整个空间的袅袅余音）的分布。双声道立体声无疑能重放出比单声道丰富得多的声音信息。它可重放出整个乐队的宽度感和展开感，每件乐器、每一组乐器都可以比较准确的分布到各自的位置，因而在两只扬声器中间呈现出整个乐队完整的声像群。双声道目前多用在卡拉OK、奏乐、歌手声音的录制以及配音中。

在合适的建模和器材摆放的时候，双声道录音可以做得较好。录音时，用两个录音机同时分别记录从两个拾音器送来的音频电流；放音时，再将同时放音的两个扬声器放到与拾音器对应的位置上，听到的声音就会有很好的立体感，这就是双声道立体声录音。

三、四声道录音。四声道是20 世纪70 年代日本开始研究的一种录音和重放技术。在开始的几年曾颇为轰动，但因为一些无法克服的缺点，最终并没有取得商业上的成功，最后完全消失。

四、三维立体声录音。以上各种立体声都是在平面展开的，而三维立体声的设计者试图追求声像在三维空间内的展开。它的重放系统扬声器布置成左前上、右前下、左后下、右后上，但人耳对垂直方向的辨别能力不如水平方向明显。所以三维立体声比平面立体声优越性并不多。

五、环绕立体声录音。所谓环绕立体声是与双声道立体声相对的概念，是指声音好像把听者包围起来的一种重放方式。这种方式所产生的重放声场，除了保留着原信号的声源方向感外，还伴随产生围绕感和扩展感（声音离开听者扩散或有混响的感觉）的音响效果。在聆听环绕立体声时，聆听者能够区分出来自前后左右的声音，即环绕立体声可使空间声源由线扩展到整个水平面乃至垂直面，因此可以逼真地再现演出厅的空间混响过程，具有更为动人的临场感。

环绕立体声和双声道立体声相比本质的进步是在左右扬声器间增加了一个中间扬声器。那么，听音人前方的声像定位是在左中右之间完成的，其目的是为了加强中间声音的声像定位。左侧声音的声像定位借助中和右声道间的相关信号。环绕立体声与双声道立体声的另一个区别是在听音人的后方增加了数量不等的环绕声扬声器，主要对环境声进行描述。

六、3D 环绕立体声录音。3D 环绕声与目前流行的家庭影院环绕声(如杜比定向逻辑环绕和杜比AC 一3) 同属音频定位技术范畴，它也能使听音者产生声音来自周围的环绕感觉，但它的主要用途和基本原理与后者存在着较大的差别。

经过三十多年的发展，十几种3D系统投入使用，到今天为止，只有两种技术实用化程度最高。它们分别是SRS（声音修正系统）和Space（空间均衡器技术）。SRS 技术利用仿声学原理，根据人耳对各空间方向声音信号函数的反应不同，对双声道立体声中的反射、折射、回射等信号分离提取后，再对这部分信号进行处理，让其达到一个空间方向上的变换效果。这样处理后，原本是从一个方向来的立体声信号，却让人感觉是从四面八方传来一般，给人以置身于3D 声场中的感受（实际上这是一种错觉）。它只使用两只普通音箱，无需杜比编码(DolbyPro－Logic，即杜比定向逻辑)技术，即可产生出仿3D 环绕声放音效果，让听者产生一种犹如在音乐厅身临其境的感觉。

Space 均衡器也是巧妙运用仿声学原理及模仿人耳廓效应，在不额外增加放音设备成本的前提下，就能够获得较为满意的3D 环绕声效果的技术，其音质可以逼近带有杜比环绕声系统的放音设备。按照生成3D 环绕声处理方式的不同，Space 均衡器主要有前处理和后处理两种方式。前处理方式是在录音的过程中，利用该技术对录入的声音信号进行处理，使其产生多声道环绕效果，而放音过程依然使用传统的双声道放音设备；后处理方式是在放音过程中加入一个专用处理电路，将双声道声音信号进行编码(解码)处理。显而易见，这两种方式主要区别在于对声音处理的时间顺序上。

总结

随着科技的进步和用户对音响越来越高的要求，立体声录音技术取得了长足的进步，在电影院和家庭影院中得到了全面的应用，并产生了包括立体声耳机、软件等相关产品，真实感、临场感越来越强。随着高清、3D、4K 等高技术含量电视的逐渐应用和普及，相信使用者下一步对3D 音频方面的要求也会随之加强。未来3D 环绕声技术将运用到超高清电视系统中，成为家庭采购电视时首选标准。