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悄悄的革命：多媒体音箱新技术 (4)
老工/太平洋电脑网　2000-12-22 17:51:45

　　三、3D音效和多声道音箱

　　首先先让我们来了解一下3D音效的概况。在现实世界中我们可以仅凭两只耳朵就感受到三维音效，那么仅凭一对音箱或是耳机是否也有可能达到同样的效果呢？传统的音效设备是依靠一对分为左右声道的音箱来产生单层面的立体声声场的。一个三维音效系统有关键的两部分组成：三维定位和交互，就是在一个听者周围的三维空间中有复杂的音源定位的能力，和能即时作到这一点的能力，这就是现代三维音效所遵循的基础。

　　首先我们谈谈用两只音箱实现3D环绕立体声效果。在这方面比较经典的是SRS(SoundRetrievalSystem，即声音修正系统)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 (实际上这是人耳的错觉) 。

　　SRS技术只使用两只普通音箱，无需杜比编码技术，即可产生出仿3D环绕声放音效果。现在的多媒体电脑系统中，大多采用了SRS技术。在SRS的基础上，虚拟环绕声系统运用3D音频技术可以通过一对普通音箱营造出五个音箱的幻像，如Aureal’s A3D Surround就是一种虚拟的环绕效果。可以看出环绕声音轨对于电影、DVD等非交互式的背景音乐非常适合，但不适合于交互式的三维游戏中。

　　现在最新的双音箱3D环绕技术扩展立体声（Extended Stereo）技术，通过电路对声音信号进行附加处理，使听者感到声像方位扩展到了两音箱的外侧，以此进行声像扩展，使人有空间感和立体感，产生更为宽阔的立体声效果。现在一些3D音箱采用了最新的APX(TM)3D技术，实现了只用两只音箱，创建三维环绕音场。APX是英文AllPositioneXpansion（全方位扩展）的缩写,是美国AHEAD公司的专利技术,该技术实现只用二只立体声音箱创建一个全方位360度的三维声场。

　　APX技术的理论依据是人的听觉系统特性和听觉心理学。耳道、外耳和耳廓对辨别声音方向起到重要的作用。由于耳廓和外耳的复杂形状，声道进入这个区域在各个频率上会被反射、加强或削弱。通过两耳对方位角和上下位置变化的反应，辨别出声音来自上、下、左、右、前、后。耳廓和外耳就像滤波器一样，起到加强某些频率的信号，衰减另外某些频率的信号和对某些频点信号作延时。而APX利用这一特性，采用数字和模拟混合技术，对普通声源作适当的控制回音、混响、延时、空间效应及强度，声音被“编程”到大脑。这样你能听到声音似乎超出了声源边界而来自四面八方多个声源，从一只耳朵这边延伸到另一只耳朵那边，在空间每边有180度的全方位的扩展。

　　APX不同于杜比环绕声系统，后者需要音源中含有多路信号的编码，而目前大多数VCD碟片中根本没有这类编码，也就是说VCD中的声音采用昂贵的杜比AV影院系统，根本不能达到真实再现原声，最多只能是模拟环绕效果。而APX的声源可以是普通的立体声，甚至是单声道声音，而且兼容含杜比编码的节目源。

　　而创通提出的环境音效（EAX,Environmental Audio Extensions）更多的是强调三维环境声音效果的真实性与临场性，它对三维定位效果的体现不是其中的主体。Creative的EAX使用相同的API支持多种音箱设置，当使用多个音箱时，声音的3D特性连同混响、反射等模拟声学环境的效果得以提高。但EAX现有的Direct Sound 3D API没有提供足够的功能来产生比现有3D音效技术更高级的音响效果。由于距离只能通过响度来模拟，游戏的声音设计人员尽管可以选择录制包括混响的声音或直接利用3D音效，但这两种选择都不尽如人意。

　　解决此问题的唯一方法是安装物理上的后置音箱，甚至只有一个后置音箱也可以极大地提高听音质量。音箱越多，效果越好。多音箱还有其他的优势，比如可以做到干扰抵消。多音箱使额外独立的变量加入到干扰抵消的微分方程中。这为多于两点的空间点提供了精确解，更重要的是提高了近似解的准确程度。因此，多音箱的出现充分拓展了3D音效中“鸣点”的范围。目前越来越多的游戏支持EAX和A3D，这是只有一对音箱的声音系统所不能够表现的，所以多声道音箱的运用就成为了一种必然。从听音系统来讲，今后流行的肯定是多声道音箱系统，如5.1甚至9.1等，这也符合未来更为复杂的音频技术的发展要求。

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