認識環繞音效

■ 音響簡史
自從愛迪生發明留聲機以來，人類就開始有了機械式的音響，把刻錄在唱片上的訊號經由號角式的喇叭而放大聲音；愛迪生也是電燈泡的發明者，電燈泡是真空管的鼻祖，最早的真空管是二極管，只能做整流，後來在真空管內加入了柵極成為三極管，真空管就有了放大作用，自此之後就開始有了擴大機。而機械式的留聲機也演進到電唱機，將音源經過擴大機放大之後，再經過喇叭輸出，就可以聽到原來錄製的聲音，於是人類就開始有了音響。
經過一百多年的演進，由單聲道的音響到兩聲道的立体聲，這期間是很長的，不像今天的科技發展的那麼快，在漫長的兩聲道立体聲中也有一小段時期的3D式的3聲道音響，約在十幾年前，也有一種4聲道的模擬環繞音響，但也是曇花一現。這之間經歷最長的還是兩聲道音響。
音響的音樂來源除了唱片之外，還有電台廣播、錄音帶、CD唱片等等，這些都是屬於聲音的部份，而影像部份除了電視廣播之外就是錄影帶，通常看錄影帶都是與電視機搭配，利用電視機內的喇叭來廳聲音，很少有人將錄影機接到音響器材來觀賞影片的，並不講究畫質與音質，不管怎樣，這些音源都只有聲音，而並沒有影像，至於影像部份，則只有錄影機與電視機，但是錄音機與電視機的聲音與畫質都不好，因此很少有人將錄影機接到音響器材來觀賞影片與聲音的。

■ 電影的介入
直到雷射碟影機「Laser Disk Player」的發明，由於LD的聲音與畫質都已達到某種程度的境地，但其聲音必需借用音響器材來播放才能獲得較佳的音質，從此音響才與影像結合一起，成為所謂的「AV系統」（Audio & Video System）。
一方面，電影的音響系統自1950年代就已經進入多聲道的時代，1970年中期，Dolby實驗室發展出新一代的Dolby Stereo電影多聲道音響系統，採用矩陣編碼技術，將多聲道的錄音混入兩聲道的音軌中，1982年將這種技術使用於家庭電影院系統，稱為「Dolby Surround」，自此之後，電影院的多聲道環繞音響就帶入家庭中，從此家用音響才正式進入多聲道的時代，但是當時AV並不普遍，家庭電影院並非主流。
1991年，新的電影多聲道音響系統Dolby Stereo SR-D系統問世，這是一個五聲道全音域與一個超低音聲道的音響系統，各聲道都是獨立的，而家用格式名之謂「Dolby Surround AC-3」，此種規格的家庭電影院音響系統推出之後，音響與電影開始結合，但是純音響仍為主流。
經過多年，多聲道的碟影片愈來愈多，再加上DVD的出現，到了近一、二年，純音響已由AV取代之。純音響逐漸式微。

■ AV的根本是音響
不管是純音響或AV系統，其實都是「聽」在改變，「看」並沒有變，因為AV系統中的「視」部份，也就是「影像」部份一直都只有一個影像，不管您是用電視機或投影機來「看」，都只需要一個銀幕就夠了，而真正改變的卻都是「音響」部份，也就是聲音部份，所以研究AV系統還都是圍著「聲音」打轉，所以我們研究AV系統，還是以音響為主。

■ 純音響與環繞音效的差別
什麼是「環繞音效」系統？又與的「純音響」有何不同？
其實這是很容易明瞭與區別的，所謂的「環繞音效」就是四面八方都發聲音，聆聽者有被四面八方來的聲音「包圍」的感覺；而「純音響」則是聲音是由聆聽者前方來的，就這麼簡單。
「純音響」用兩支喇叭發聲，而這兩支喇叭通常都是放在聆聽者前面的位置；而「環繞音效」用多支喇叭發聲，而這多支喇叭分別放在聆聽者的前、後、左、右、與中間位置。
每一個聲道的喇叭都需要用一台擴大機來驅動，因此「純音響」的擴大機需用兩台擴大機來分別驅動左、右聲道的兩支喇叭，不管這兩台擴大機是分開裝的（單聲道擴大機），或兩台裝在一起的（立体聲擴大機）；而「環繞音效」的喇叭有幾支就需用幾台擴大機，也就是用四支喇叭就需要用四台擴大機，用五支喇叭就需要五台擴大機，不管這多聲道的擴大機是分開裝的，或裝在一起的。
因此原來只生產純音響用喇叭或只生產純音響用擴大機的廠家，為了因應AV系統時代的來臨，都已經生產多聲道的喇叭與多聲道的擴大機，唯一不同的是喇叭都是一支一支生產的，並不要做什麼重大的改變，只要增加生產中央聲道與環繞聲道的喇叭就可以成為家庭電影院用的多聲道喇叭了；而擴大機也可以一個聲道裝一台，二個聲道裝一台，或多個聲到都裝在一台裡。
那差別在那裡呢？差別在音源與處理器。

■ 音源與視源
為了方便說明起見，我們把音樂（或聲音）的來源名之為：「音源」，而影像的來源名之為：「視源」，純音響的音源不外乎來自CD唱盤、錄音座、調諧器（收音機）、LP唱盤等器材，而且這些器材的聲音都只有兩聲道；而AV「音影」器材除了「音源」之外，還有「視源」部份，這些器材包括了LD影碟機與DVD光碟機等，當然還有其它包含「音源」與「視源」合併在一起的器材，如錄放影機、攝錄影機、VCD甚至電視遊樂器等，但這些器材的音源部份都只有兩聲道，因此都不符合「環繞音效」的條件。

■ AV擴大機的種類
純音響用擴大機有前級擴大機、後級擴大機、綜合擴大機與收音綜合擴大機之分，而AV用擴大機也有前級擴大機、後級擴大機、綜合擴大機與收音綜合擴大機之分，其不同之處在AV前級擴大機與綜合擴大機中都另含有環繞音效處理器，也就是環繞音效的解碼器，並還多了可以切換各種視源的開關設備，除此之外，還有專門處理環繞音效的多聲道處理器，所以AV系統擴大機的重頭戲是環繞音效的處理器部份。

■ 環繞音效的模式
環繞音效的模式大致上可分為「Dolby Pro Logic」 、「Dolby Digital（AC-3）「、「DTS」與「SDDS 」等模式，不論是那一種模式，環繞音效大多都是用於觀賞電影之用，環繞音效除了前左與前右聲道之外，並加上了中央聲道與後左與後右聲道。我們知道音樂廳的樂器演奏都是在舞台上發聲的，所以在家中聽音樂只要兩聲道就有身歷其境的效果；但是電影講究的是音響效果，子彈或飛機的聲音不止是由左到右，而有由前到後，或由後到前等空間的效果，而且還常有飛機大炮等重低音的音效，因此還需要再加上超低音的喇叭才能發出逼真的電影劇情效果，那又為什麼還要中央聲道呢？
其實道理很簡單，因為多聲道電影的聲音來自四面八方，如果銀幕上的人聲不是在銀幕的位置，就不容易分辨人的位置，因此銀幕上的人聲部份就必須在銀幕上發聲，這樣電影院的觀眾才會感覺到人聲是由銀幕中的人發出來的，於是就需要多出這個專門發人聲的中央聲道的原因，這樣觀眾在看電影時才會有被聲音包圍起來，而又能明鮮分辨人聲位置的環繞音效。
最早發明多聲道電影的人是Ray Dolby先生，也就是鼎鼎大名「杜比實驗室」的創辦人杜比先生。杜比實驗室最早的做法是在電影錄音時，將中央聲道與後置聲道的聲音以編碼的方式混錄在左右聲道的音軌中，而在播放之時再將訊號解碼分離出來而成為四個聲道，以下就以電影多聲道的演進逐項介紹。

■ Dolby Stereo與Pro Logic
1950年代開始，電影音響就已經是六聲道的格式了，因為那時的影片是70mm的大片，可容納較多的音軌，Ray Dolby於1965年在倫敦成立的杜比實驗室所發展出電影多聲道編碼及解碼方式，於1970年推出一種矩陣式的多聲道模式，用於35mm的影片，這種模式係將電影音軌上的四個聲道邊碼混合在兩聲道音軌之中，稱為Dolby Stereo的格式，1977年喬治‧廬卡斯George Lucas製作的「星際大戰」發揮了Dolby Stereo的多聲道特長，震憾了全球的影迷，成為電影音效的經典之作，從此之後廣為專業電影院所使用，在專業電影院稱為「Dolby Stereo」模式。而杜比實驗室對應的家用電影多聲道系統採用「Dolby Surround」的模式。1982年，Dolby為對應家用電影系統增添了中央聲道之解碼功能，因而推「Dolby Pro Logic」的解碼，那時的家用AV軟体清一色都是LD影碟片，凡影碟片的封套上有Dolby Surround標誌就可搭配具有Dolby Pro Logic解碼的擴大機，較早期的家用Dolby Pro Logic環繞聲道解碼方式是較為簡單的類比式矩陣方式，後又改良為數位的方式，雖然如此，但是中央聲道的人聲定位還是並不明顯，雖然後來又有Dolby Digital AC-3或DTS的版本，但以Dolby Surround編碼的軟体依然還是很多，目前已超過四千五百部以上的影片，直到現在流行的DVD，也還有是許多是Dolby Pro Logic的版本。

■ Dolby Digital（AC-3）
1992年，杜比公司繼Dolby Stereo之後研發出來一種全新電影多聲道環繞音效技術，採用純數位的方式，這種方式並不是將中央聲道與後置聲道的聲音以編碼的方式混錄在左右聲道的音軌中，而是各聲道的錄音都是完全獨立的，共有五個全音域聲道及一個超低音聲道，稱為「Dolby AC-3」，其家庭用的格式稱謂「Dolby Surround AC-3」。
由於AC-3系統的各聲道都是獨立的，而不是將5.1聲道用加碼的方式錄到兩個聲道的音軌中，因此不論是聲道的分離度，或環繞音效的效果都要比Dolby Pro Logic好得多。
這5.1聲道分別是前左，前右，中央，後左，後右與超低音共6個聲道，為什麼稱為「5.1聲道」而不稱為「6聲道」呢？原因是前左，前右，中央，後左，後右5個聲道的聲音都是「全音域」的錄音，而只有「超低音」部份的錄音只有極低頻部份，專門來播放20Hz~120Hz的極低頻率，由於這個聲道不是全音域，因此稱為「5.1聲道」。也許有人為問：為什麼大多數的AV擴大機內所含的擴大機部份也都只有5聲道，而很少有6聲道的呢？原因是幾乎現有的超低音喇叭都已含推超低音喇叭的擴大機，也就是所謂「主動式超低音喇叭」。當然也有少數的超低音喇叭內未含擴大機的，但這種「被動式超低音喇叭」在市面上少之又少。

※ 最早使用AC-3環繞音效的影片是1992年的「蝙蝠俠2」，後來陸續推出「魔鬼戰將」、「威鯨闖天關2」、「蝙蝠俠3」、「終極警探3」等，後來Dolby實驗室又將AC-3改名為「Dolby Digital」，到現在已經有超過好幾百部以上的影片使用Dolby Digital環繞音效，並且還在陸續增加中，而全世界裝設相對應硬體設備的電影院也超過三千多家。
Dolby Digital已經被制訂為先新一代影音軟體DVD的聲音標準，但是並不是所有的DVD光碟片都是Dolby Digital的錄音，因此在播映時需先看看DVD光碟片上有沒有註明。另外電腦多媒体也已推出5.1聲道Dolby Digital的的音效卡的音效卡，像是本刊9月號產品試用介紹的Audiosense 5.1聲道個人電腦電影院系統，這套系統即採用Dolby Digital的5.1聲道環繞音效系統，與本刊8月號介紹的Surround Shuttle立体震撼飛梭的模擬環繞音效不同。目前已推出Dolby Digital註碼的LD與DVD片數量也不少，不過要享受Dolby Digital的環繞音效，除了光碟片之外，還必須搭配Dolby Digital的處理器或擴大機，目前DVD光碟機上都有Dolby Digital的輸出端子，而電腦用的DVD Rom也都可以播映Dolby Digital的影片（當然您必需裝上Dolby Digital的解碼器、6聲道的擴大機與6支喇叭），因此Dolby Digital已經是目前最流行的家庭電影院系統最常用的環繞處理模式。

■ dts
提到了Dolby Digital就不得不提dts的電影多聲道音效模式，dts是位於美國洛杉磯附近的dts（ Digital Theater Systems，數位化劇院用系統）公司推出的一種電影多聲道系統，也是採用5.1聲道的模式，但是聲道的分離度更高，同時環繞聲道也能發出頻率更高的高頻與頻與更低的低頻，如此一來，空間的包圍感更好，聲音的移動也更加明確，例如飛機從前右方往左後方飛，你就可以很明顯聽到由飛機從前右方往左後方飛的每一位置移動細節，第一部採用dts音效的電影就是大名鼎鼎的「侏儸紀公園」，而後有發展到家用電影多聲道dts解碼器，因此有些AV擴大機、音效處理器與環繞前級擴大機內設有Dolby Digital與dts兩種解碼器，如果您已擁有的AV擴大機內沒有dts的解碼，就需另購一台dts專用解碼器才能播映dts的音效。

■ SDDS
還有一種SDDS模式的處理模式不得不提，SDDS的全名是「Sony Dynamic Digital Sound」，顧名思義這是由日本Sony公司所發展出來的一種音效處理模式，它使用與MD同出一源的感覺編碼壓縮技術，由於美國八大影業的哥倫比亞／三星（Columbia/Tri Star）公司隸屬Sony公司旗下，理所當然會推出此種音效的電影，只不過在Dolby Digital與dts占有率較高的情況下，SDDS目前的影響力比較低。SDDS屬於7.1聲道的系統，多出來的兩個聲道是中左聲道與中右聲道，也就是說SDDS在前方共有五個聲道。只是目前SDDS還沒有進入家庭電影系統的市場。目前也沒有進入家用的跡象。

■ THX 與Home THX
提到電影院的環繞音效就不得不提到「THX」這個名詞，這是美國星際大戰系列大導演喬治‧廬卡斯－Lucasfilm公司裡的一位工程師Tomlinson Holman（亦兼任南加洲大學電影系教職）所負責工作小組的簡稱，全名是「Tomlinson Holman’s eXperiment」的縮寫，這個工作小組在1978年所提出一種電影院音效忠實播放系統的規格（並不是一種環繞音效的處理模式），其目的是為了提高電影院的影片影音播放水準，以期使觀眾能完完全全感受到導演所欲表達的企圖。因此它對電影院的空間與所有音響器材的規格都有相當嚴格的規定，甚至播放時銀幕的各種表現都有一定的要求，如果能獲得THX的認證，那麼這家電影院就可以掛上THX的認證標幟，讓觀眾能肯定這家電影院播映的水平，而且電影院在發給THX執照之後還必須每半年接受複檢一次，以免器材老化或其它因素而不符標準。目前全世界已有一千家以上的THX電影院。
THX在1978年提出電影院音效忠實播放系統之後，接著提出的家庭電影院「Home THX Audio System」規格，稱為「THX家庭電影院」，這種制定的模式僅授權給完全符合此嚴格要求的家用音響製造商，也就是將專業電影院THX的規格延伸至家庭電影院播映系統，這套規格與電影院的規格並不完全相同，由於電影院的空間極大，與一般家庭的小空間大不相同，如果用Pro Logic處理器的AV擴大機來播映Pro Logic，也就是Dolby Stereo或Dolby Surround 音效的碟影片（那個時候只有LD，DVD尚未出爐），會有高頻太吵，空間感不對，音域的平衡發生誤差的現象，因為Dolby Stereo或Dolby Surround錄製的音效是針對電影院的空間大而錄製的音效，電影院觀眾距離喇叭的位置很遠，但這種錄製的音效搬到一般家庭中的觀賞時就有問題了，為此THX專為家用電影院系統而設計了一種修正的處理器，這THX並不是取代Dolby Pro logic的處理器，而是裝在Dolby Pro logic之後的修正方式，THX主要改進有四項：

1. 再等化處理（Re-Equalization），修正過於明亮的前聲道音頻。
2. 解關聯處理（De-Correlation），電影院的Dolby Stereo環繞聲道是屬於單聲道麼模式，也就是電影院左、右及後面的喇叭由多個喇叭串成一個「U字形」的排列，而產生環繞音效，但是家用電影院通常都只用一對喇叭，同時又與聆聽者很接近，如果聆聽者的位置距離兩邊環繞聲道的其中之一較近時，聆聽者就只能聽到這一邊的聲音，THX解關聯處理可以將單聲道的環繞聲道音訊劃分為時序略微不同的兩種訊息，而形成略為不同之相位響應，因而有助於擴展環繞音場，強化環繞的空間感，避免出現過於明顯的方向感，而且聆聽者即使較靠近某一邊環繞聲道的喇叭也不致於有過份明顯的感覺，使得聆聽區域範圍較為寬廣。
3. 音色匹配處理（Timbre Matching），使前聲道與後環繞聲道之間的音色差異修正而音像移位更平順。
4. 多聲道低頻管理（Multi-Channel Bass Management），即將左前、右前與中央聲道的低頻過濾出來，成為單獨的超低頻聲道。

※ 經過這樣的處理之後，即形成了左前、右前、中央、左環繞、右環繞與超低音6個聲道，經過THX專為家庭音效設計的處理之後，不論是音質，空間感與音域的平衡都能改善，因此買AV擴大機時，如果上面有THX的標幟，就表示有Home THX的處理。
除了音效處理之外THX並對其它的家庭電影院的器材如擴大機，喇叭，線材以及空間等也重新規劃了一套家庭電影院的THX規格，最主要是對廠商所生產的認證，符合THX標準的影音器材就可掛上THX的標幟，一套完全由THX規格器材組成的AV系統應該能夠達成以下的效果：
1. 全頻段的高音及低音。
2. 聲音更為平順自然。
3. 在聽覺範圍內最少的低音失真。
4. 更清晰的人聲定位。
需注意這種認證是一個標準而不是一件器材，因此只要是符合該標準的器材在面板上都會加以標示，消費者可以據此選購。但實際在音響器材上，這THX的認證並不能代表音質或品質就一定好，因為大多數所謂「Hi End」級的高價音響都沒有THX的認證，似乎THX的認證僅限使用在較平價的音響器材上。

■ THX 5.1
所謂THX 5.1也是THX針對Dolby Digital的環繞音效上面再加上THX後處理的技術，包括再等化（Re Equalization）、調適解關聯（Adaptive De-Correlation）、20KHz音質匹配（20KHz Timbre Matching）、多聲道低頻管理（Multi-Channel Bass Management）、喇叭位置時序校準（Speaker Position Time Alignment）等。其中再等化也是將前聲道的高頻加以柔化，20KHz音質匹配能使五個全音域聲道的音質匹配更順暢，而多聲道低頻管理則依五個全音域喇叭的頻寬與超低音喇叭使用與否而加以管理，而喇叭時序校準能使各喇叭到達聆聽者的時間一致。

■ DSP音效處理器
以上都是針對多聲道電影所設計的環繞音效處理方式，但今大多數的AV擴大機內還常附有音樂的處理，像是Hall、 Arena 、Jazz Club、 Church……等等，這些模式都是用來在聽音樂的時候模擬出各種空間的不同音響效果，這種技術一般通稱為「數位音場處理」（Digital Sound field Processing），要是AV環繞擴大機都是多聲道的設計，如果聽純音樂時只用到兩個聲道有點可惜，因此藉由環繞擴大機將單純兩聲道的音樂加上一些音樂廳的空間效果，由左右聲道與後面兩支環繞喇叭通力合作造成身處不同空間的聽覺感受（通常中央聲道喇叭在音樂模式是不發聲的）。這種環遶音效方式的環繞喇叭所發出的聲音是經過環繞擴大機處理分配的，目的是為了輔助前方左右聲道營造不同空間的聽感，所以在音樂模式時後方的環繞喇叭也可以稱作「效果喇叭」，因為它們的功用就是營造模擬不同空間的環境效果。