杜比立体声系统

杜比降噪系统是基于磁带机应用的一种降噪电路,我们知道音频段的高频信噪比不良是磁带录放音机的先天缺陷,杜比降噪技术的核心是"加重/去加重"即先把节目的高音分量适当提高即"加重"然后录制,于是在磁带上,高频的信噪比就提高了,但对于信号来说,这时是存在着频率失真的(高频过冲),为了补偿这种失真在放音时再把高音分量适当衰减即"去加重",这样节目中的过冲部分就平复了.在去加重的过程中高频噪声一同被衰减掉,所以高频段的信噪比得而改善.
为了进一步提高磁带录放机的信噪比,杜比实验室先后提出了杜比A.B.C三种动态噪技术,这些技术是利用听觉的"掩蔽效应"来确定加重/去加重的量值,而且不同频段处理方法也不同.杜比A.B.C三者的频段划分加重的量值各不同,杜比A主要用于专业机,B.C则用于家用设备.

杜比立体声系统
当初的立体声系统只由二个声道组成,显而而见用两个声道来反映一些大型的演奏音乐是完全不够的,为此美国杜比(DOLBY)公司经过精心设计发明了一种4-2-4立体声编码技术(图D是这种编码器的原理图),它的原理是把多声道的立体声节目用四个声道即左(L)中(C)右(R)环绕(S)来表现.但是当时大多数的音频设备都是双声道为主,所以为使四个声道的立体声节目能在双声道设备上使用,杜比公司通过编码技术把四声道合为双声道,在还原时只需一台解码器将双声道还原为四声道即可.这就是所谓4-2-4编码技术.杜比立体声系统其主要特点是引入了一个真实的环绕声信息(S),这是它与其他模拟环绕声系统的区别.一般模拟环绕声只有两个基本声道(L,R),它的环绕声是通过这两个基本声道信号移相,加减,延时等后处理产生的是一个假信号,而杜比立体声具有真实的空间感和方位感.一般模拟环绕声则只能产生一种包围感.杜比立体声的环绕声道(S)其实是一个单声道信号(有些人认为它是一个双声道信号这是错的),它并不存在所谓的左环绕和右环绕(AC-3除外),但人们通常为了营造一种宽广的声场所以采用了多个扬声器来从现环绕声道,其实每个扬声器所发出的声音是一样的,只不过是位置不同罢了.图D1是杜比立体声系统的解码器简图.

杜比环绕声系统
其结构如图D2,由图可知两路输入信号LT.RT进如解码器后形成L'.C'.R'.S'四路其中L'.R'信号直接取自输入信号LT和RT.输出信号它们有如下关系:
L'=L+0.7C+J0.7S J表示移相同90度
R'=R+0.7C-J0.7S
C'=0.7L+0.7R+C
S'=0.7L-0.7R+JS
从以上四式可知,每一个输出声道都包含有其它路声道的信息,这些其他声道的信息和主声道(如L'=L+0.7C+J0.7S,其中的0.7C+J0.7S就是其它声道的信息)电平仅相差3DB(0.7倍)也就是说四个声道的相邻声道间的分离度只有3DB,考虑到中心声道C是以相同相位和电平分到RT和LT中的,因此可以从L'和R'来获得正确的中间声象定位效果.在图D2的杜比环绕声系统中,解码器对LT.RT未作任何处理,让其直通输出而省去了中间声道来改善前方声道的分离效果.置于前后方向声道的分离度则是靠解码器对后方作一系列处理来达到,先是延时然后通过一个低通滤波器把信号带宽限制在7KHZ以下,这一措施主要是减少高频串音,同时防止延时电路所产生的噪声进入后级,再后加入了改进型的杜比降噪器能提供6DB的降噪量,也就是说能使环境噪声及串音同时减少一半.
综上所述,杜比环绕声系统与杜比立体声系统的不同之处是少用了一个中间声道,杜比立体声系统适用于大场面的听音环境如影剧院等,而杜比环绕声系统适用于小场面的听音环境如家庭影院.

杜比定向逻辑环绕声系统
其结构如图D3,这是对杜比环绕声系统作进一步改进后的电路.定向逻辑环绕与环绕声系统有三处不同:1.增设了一个中心声道,从而与专业的杜比立体声系统一致;2.采用了自适应矩阵替代杜比环绕声中的固定矩阵电路;3.增设中心模式的控制.
杜比环绕声系统中的固定矩阵功能单一,仅仅是为了取出S'(后环绕信号)信号而已.定向逻辑环绕系统中的自适应矩阵将执行十分复杂的功能,它能根据LT.RT中的L.C.R.S四个声道信号强弱状态情况从中检出并以对数方式加强占优势方的信号(即加强信号电平较强的声道),但能保持音量不变,从而使优势声道方向上的声象定位十分明确,这相当于提高了信号间的分离度,所以自适应矩阵电路又叫方向增强电路它使声道间的分离度从原来的3DB提高到30DB以上.
杜比逻辑环绕声系统恢复了使用中心声道,并设置了中心模式控制器,其作用是对中心声道作出某些控制.在家庭影院中,人们可能会出于自己的爱好使用小功率的中间扬声器或中功率扬声器和大功率扬声器或干趣不使用中间扬声器的情况,另外由于一些家庭可能听音环境较小所以不使用后环绕声扬声器,为了使上述各种情况下均能获得尽可能好的环境效果,需要选择合适的中心模式,一般有三种模式设置:
1.仿真模式:它的作用是把中心声道的声音平均地分配到左右声道中去重放,显然这一模式适用于不使用中间扬声器的情况.
2.普通模式:它的作用是把中心声道中对方向性基本没有影响的100HZ以下的低频分量平均地分配到左右扬声器中去重放.中心声道则重放高于100HZ的频率分量.这是家庭影院中最常使用的模式(它适用于用小功率中心扬声器的情况).
3.宽带模式:在这一模式下,系统对中心声道的声音不作如上分配保持原样传输,显然它适用于采用较大功率的扬声器作为中心扬声器的情况.
另外通常还有一个"三声道逻辑模式"它的作用是把后方环境信号送到前方声道中去重放,显然这一模式适合于不希望使用后方扬声器的使用者.
总之,杜比定向逻辑环绕系统它采用了方向性增强电路可以在扬声器方向上产生一个清晰的声象,对于影视片中的对话环境效果声等单一声源发声的情况特别有效,结合人们视觉和听觉的心理作用在保证前方立体声声场基础上,可以获得很好的环绕效果.