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摘 要 伴随着快速发展的广播电视技术，HDTV（高清晰度电视）逐渐进入日常生活。观众不但期待能够看到色彩丰富和高清晰度图片，而且期待听见更真实的身临其境的音乐效果。本文主要探讨了HDTV多声道音频技术，希望可以起到一定的指导作用。
关键词 HDTV；5.1声道；杜比E；技术
中图分类号：TN949 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-088-02
HDTV技术基础是DTV（数字电视）技术，HDTV技术与DTV技术同样运用数字信号，但HDTV技术则达到DTV技术的高标准，具有极佳的音频和视频效果。其中高清电视音频实际上是数字环绕声，高清电视与模拟电视比较不仅可以增加节目的画面质量，并且可以做到5.1数字环绕声音频的播放。当前流行的四种高清音频解码格式是杜比环绕声和定向逻辑环绕声、数字化影院系统、杜比数字AC-3。
1 多声道电视节目的优势及制作
1.1 多声道电视节目的优势
多声道音频技术一般指的是5.1声道声技术。5.1声道环绕声拥有较强的声像均布感，可以让电视二维的画面运用三维音响立体的效果显现，节目内的声音从四面八方环绕，让观众感受身在其中一样。这种画外音效极大地升华了画面主题，拓展了视觉感官更多的想象空间。利用声像定位，观众可以准确的区别出画面外声源点，使得对声音蒙太奇般的幻想淋漓尽致。5.1声道即杜比数字环绕声系统由1个超低音声道和5个全频域声道组成，超低音声道一般是传输小于120 Hz的低音信息，主要为填补其它声道中的低音部分，以致在撞击和爆炸等低音场景下效果更佳。5.1声道可以给予音效的方向感、距离感和层次感，实现节目的真实临场感等，让观众朋友深受屏幕上和各类声源的细微特点。
1.2 多声道高清电视节目的制作
在录制5.1声道节目中，运用的录制方法是多传声器分轨现场拾音。与常规的立体声区别，5.1声道的传声器设置没有固定的制式，现场的重要声源按照节目特点划分成多个部分，并且拾音运用不同的传声器分轨对各信号录制。现场声素材应该创造性地拾取足够丰富和典型，这样有利于后期制作后可以真实地显现较强的临场感和艺术感染力的声音。并按照声源特点的不同和现场气氛的变化作用表现，合理选用传声器，尽可能降低声源之间的干扰。
后期声音制作时，先把前期多声轨素材上传至数字音频工作站点，运用非线性编辑实行精密的补充修改。这样某一条声轨上的素材都是一种声源的音效。之后按照电视画面，进行音量、频率均衡和声像精细的调整，特别是电视画面中声像出现改变的音效实行精确的定位与细腻显现。这样就可以利用空间想象力的丰富性让全部声音如实的展现给观众朋友。
多声道和立体声的制作环境存在着极大的差别。多扬声器的运用面临多因素的影响，如在房间大小和几何形状、建筑方法上，视频图像、灯光和功率上等等。另外实行多声道制作所特别需要的设备也可能让声学特性发生变化。音频制作室的形状各有不同，可在理想房间的中声道扬声器与听音参考点的连线必须是对称的。虽然非平行墉面的布置利于降低因建筑结构产生低频驻波，可因为参数较为复杂，无法对非平行房间的声学特性进行测算。但是房间最低高度最好在3米以上。5.1声道录音点一般是将前置扬声器放置于房间中长的一侧，这样能够充分运用对称性的声音空间。
在高清电视提出的杜比数字5.1节目源中，包括1个只具备低音的LFE声道，该声道和解码输出的次低音无直接联系。LFE声道和次低音输出二者的差别在于LFE声道一般用于5.1节目内夹杂附加的低频信息，用来补充主声道低音还音不达标的情况，次低音输出是重现节目内部分或全部的低音。
一般声道延时问题是因为扬声器与听音者的间距取决的。若全部测量单位为英尺，就可以让调节延时变得比较容易，是由于一英尺距离延时对应普一毫秒。倘若侧量单位为米，测量的数据的三倍即是该英尺数。只要侧出间距，在房间的延时设置就极容易计算，当中间声道扬声器与听音点间距比左右声道扬声器与听音点间距不一致，就能够对中间声道信号补充相应延时，保证声学上与左扬声器和右扬声器是相同的。并且对左右、左环绕和右环绕输出补充延时3毫秒，让环绕声道与前面声道声音致监听点间距保证相等。对杜比定向逻辑来说，调整延时让同一声音到前面声道的时间应该比到环绕声稍早些，运用哈斯效应来减小声道之间的混合音，常常采取延时时间为10至20毫秒。
2 高清电视制作中的5.1声道环绕声技术——杜比E
以往环绕声节目中，播出与制作最大的难题在于传输和存储问题。现今电视广播基本设施几乎所有部分只能够处理两声道或四声道音频的能力，倘若按照以往通用的方法，能够在录像机外独立运用多轨录音带录制多声道信息，但是该方法的问题是不能够实行声音画面的同步编辑；倘若在电视系统内运用此种方式传送多声道节目，就需要升级全部制作系统；同时制作者也没有办法控制在接收端的还音音效等问题。若想实现环绕声的现场直播，5.1音频则需要运用较多的卫星带宽。为解决此类问题，当前大部分电视台制作节目和环节交换都运用的杜比E技术，用来确保制作节目时反复编码和解码后的音质不会降低，并在播出时从杜比E转变成杜比AC-3格式。
高清电视节目的制作过程无法运用杜比数字技术。常规音频系统的伴音PCM信号数据数较多并且只存在2-4两个声道，数据在电视系统中存储和传输非常不方便，故要利用压缩编码技术，将庞大的多声道音频数据压缩，以致可以在一定容量的信道与媒介间传送存储数据。通过编码压缩的数据再通过媒介存储或信道传送后解码恢复的PCM信号，失真率应该越小越佳，才可以确保还音的音质。主要在于技术上要可以将数据量较大的原信号在有限容量的信道里压缩编码后传送，以致存储与传输后的解码信号，尽量与编码传输前的原信号相似，也要求能够让编码、传输、解码的过程进一步简化。 杜比E技术具备的压缩编码功能，能够在某一AES/EBU空间中拥有的数字音频信号和元数据有8个声道，该技术能够在两声道电视广播系统基础上，简单的改变就可以拥有处理多声道音频的能力。运用杜比E编码，5.1音频也能够在常规AES/EBU音频信号中传输。
2.1 杜比E的技术特点
杜比E是由杜比公司为广播传送系统而特意设计的8声道音频编解码技术。利用AES协议，能够进行达到八个音频声道和必需的元数据实行编码，并且能够把此信息引入AES数字音频的载荷空间。满足现在的电视广播系统设施，因为杜比E编码的音频数据是运用AES协议传送，故支持在数字录像机、数模转换等和全部数字音频设施，以及杜比数字编码器。当前能够处置多声道节目，可以在编码情况下实行杜比E和画面信号的同步编辑。杜比E支持当前的全部视频格式，并且视频帧率与帧幅结构基本匹配，故能够在某一录像带上直接实行对画面与杜比E码编辑。同时具备经过多代的编解码也不会出现听得见的音频音质降低。杜比E编码器DP571传输单独的8个声道，常见的布置是5.1+2，即5.1环绕声道为左、中、右、超低和左右环绕的6个声道，此外两个声道是一对立体声信号。其他也可以按8×1、4×2、5.1+1+1等布置。运用数字录像机录制情况下，一般在数字录像机的3与4声轨上记录杜比E信号，则在1与2声轨上记录常规的立体声或者常规的PCM双声道信号，目前主要适用在节目的制作、编辑和播出，也能够在编辑杜比E信号时参照使用。
2.2 杜比E的制作特点
在频道播出环绕声节目情况下，为确保播出安全而在播出线上利用两对AES/EBU数字线，即一对杜比E编码的数据流和一对数字立体声PCM信号，用来把两对音频信号依次接进杜比解码器中。故拥有环绕声信号的高清节目制作是比较复杂的。1）要求处理杜比E和PCM信号同步。PCM是常规的数字音频信号，经过数字调音台就能够调节均衡、混响、降噪等多种参数和效果。杜比E信号是通过编码的数据流，无法通过调音台实现音量调节处理等。不过杜比E信号能够实行简单类的裁剪编辑，能够以帧为单位实现随意的剪切和连接，以构建新的杜比E编码流，也不会影响到信号的解码。2）杜比E编码在两个声道里含有六个声道的信息，不通过解码，就无法和其他信号实现信息混合，哪怕是两路杜比E信号也无法实现。3）因为杜比E编码流内包含着帧频、时码等信息，当进口节目实行制式转变时，应该实行杜比E信号的解码，以还原为原六声道信号，按照新的录制制式实现重新编码。倘若把杜比数据码流包含的原帧频信息录制于转制后的磁带上，杜比解码器将不能够正常的解码六声道的环绕声信号。4）在电编辑机房中，在处理声音信号期间基本上不存在延迟问题，但是视频信号通过切换台后，会出现至少延迟一帧的现象，假如通过多次编辑就会构成延迟的积累，将会导致声音与图像的同步度明显的不同。
3 结束语
随着社会不断的发展，人们对多声道音频的要求日剧提高。但当前没有分配与传输多声道音频节目的设备。杜比E技术成为多声道音频与所要求的元数据从制作到传输通道上的桥梁，在相同码率下的相同编解码操作能够服务于多种情况下。极其普遍的AES/EBU传输和端口能够用于杜比E数码的处理，解决了当前高品质的多声道音频传输和分配过程中阻碍发展前进的问题。
参考文献
[1]冉策，等.初探HDTV多声道音频制作[J].世界广播电视，2003（3）：71-74.
[2]沈豪.环绕声系统与家庭影院[J].北京工业大学出版社，2001.
关键词 HDTV；5.1声道；杜比E；技术
中图分类号：TN949 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-088-02
HDTV技术基础是DTV（数字电视）技术，HDTV技术与DTV技术同样运用数字信号，但HDTV技术则达到DTV技术的高标准，具有极佳的音频和视频效果。其中高清电视音频实际上是数字环绕声，高清电视与模拟电视比较不仅可以增加节目的画面质量，并且可以做到5.1数字环绕声音频的播放。当前流行的四种高清音频解码格式是杜比环绕声和定向逻辑环绕声、数字化影院系统、杜比数字AC-3。
1 多声道电视节目的优势及制作
1.1 多声道电视节目的优势
多声道音频技术一般指的是5.1声道声技术。5.1声道环绕声拥有较强的声像均布感，可以让电视二维的画面运用三维音响立体的效果显现，节目内的声音从四面八方环绕，让观众感受身在其中一样。这种画外音效极大地升华了画面主题，拓展了视觉感官更多的想象空间。利用声像定位，观众可以准确的区别出画面外声源点，使得对声音蒙太奇般的幻想淋漓尽致。5.1声道即杜比数字环绕声系统由1个超低音声道和5个全频域声道组成，超低音声道一般是传输小于120 Hz的低音信息，主要为填补其它声道中的低音部分，以致在撞击和爆炸等低音场景下效果更佳。5.1声道可以给予音效的方向感、距离感和层次感，实现节目的真实临场感等，让观众朋友深受屏幕上和各类声源的细微特点。
1.2 多声道高清电视节目的制作
在录制5.1声道节目中，运用的录制方法是多传声器分轨现场拾音。与常规的立体声区别，5.1声道的传声器设置没有固定的制式，现场的重要声源按照节目特点划分成多个部分，并且拾音运用不同的传声器分轨对各信号录制。现场声素材应该创造性地拾取足够丰富和典型，这样有利于后期制作后可以真实地显现较强的临场感和艺术感染力的声音。并按照声源特点的不同和现场气氛的变化作用表现，合理选用传声器，尽可能降低声源之间的干扰。
后期声音制作时，先把前期多声轨素材上传至数字音频工作站点，运用非线性编辑实行精密的补充修改。这样某一条声轨上的素材都是一种声源的音效。之后按照电视画面，进行音量、频率均衡和声像精细的调整，特别是电视画面中声像出现改变的音效实行精确的定位与细腻显现。这样就可以利用空间想象力的丰富性让全部声音如实的展现给观众朋友。
多声道和立体声的制作环境存在着极大的差别。多扬声器的运用面临多因素的影响，如在房间大小和几何形状、建筑方法上，视频图像、灯光和功率上等等。另外实行多声道制作所特别需要的设备也可能让声学特性发生变化。音频制作室的形状各有不同，可在理想房间的中声道扬声器与听音参考点的连线必须是对称的。虽然非平行墉面的布置利于降低因建筑结构产生低频驻波，可因为参数较为复杂，无法对非平行房间的声学特性进行测算。但是房间最低高度最好在3米以上。5.1声道录音点一般是将前置扬声器放置于房间中长的一侧，这样能够充分运用对称性的声音空间。
在高清电视提出的杜比数字5.1节目源中，包括1个只具备低音的LFE声道，该声道和解码输出的次低音无直接联系。LFE声道和次低音输出二者的差别在于LFE声道一般用于5.1节目内夹杂附加的低频信息，用来补充主声道低音还音不达标的情况，次低音输出是重现节目内部分或全部的低音。
一般声道延时问题是因为扬声器与听音者的间距取决的。若全部测量单位为英尺，就可以让调节延时变得比较容易，是由于一英尺距离延时对应普一毫秒。倘若侧量单位为米，测量的数据的三倍即是该英尺数。只要侧出间距，在房间的延时设置就极容易计算，当中间声道扬声器与听音点间距比左右声道扬声器与听音点间距不一致，就能够对中间声道信号补充相应延时，保证声学上与左扬声器和右扬声器是相同的。并且对左右、左环绕和右环绕输出补充延时3毫秒，让环绕声道与前面声道声音致监听点间距保证相等。对杜比定向逻辑来说，调整延时让同一声音到前面声道的时间应该比到环绕声稍早些，运用哈斯效应来减小声道之间的混合音，常常采取延时时间为10至20毫秒。
2 高清电视制作中的5.1声道环绕声技术——杜比E
以往环绕声节目中，播出与制作最大的难题在于传输和存储问题。现今电视广播基本设施几乎所有部分只能够处理两声道或四声道音频的能力，倘若按照以往通用的方法，能够在录像机外独立运用多轨录音带录制多声道信息，但是该方法的问题是不能够实行声音画面的同步编辑；倘若在电视系统内运用此种方式传送多声道节目，就需要升级全部制作系统；同时制作者也没有办法控制在接收端的还音音效等问题。若想实现环绕声的现场直播，5.1音频则需要运用较多的卫星带宽。为解决此类问题，当前大部分电视台制作节目和环节交换都运用的杜比E技术，用来确保制作节目时反复编码和解码后的音质不会降低，并在播出时从杜比E转变成杜比AC-3格式。
高清电视节目的制作过程无法运用杜比数字技术。常规音频系统的伴音PCM信号数据数较多并且只存在2-4两个声道，数据在电视系统中存储和传输非常不方便，故要利用压缩编码技术，将庞大的多声道音频数据压缩，以致可以在一定容量的信道与媒介间传送存储数据。通过编码压缩的数据再通过媒介存储或信道传送后解码恢复的PCM信号，失真率应该越小越佳，才可以确保还音的音质。主要在于技术上要可以将数据量较大的原信号在有限容量的信道里压缩编码后传送，以致存储与传输后的解码信号，尽量与编码传输前的原信号相似，也要求能够让编码、传输、解码的过程进一步简化。 杜比E技术具备的压缩编码功能，能够在某一AES/EBU空间中拥有的数字音频信号和元数据有8个声道，该技术能够在两声道电视广播系统基础上，简单的改变就可以拥有处理多声道音频的能力。运用杜比E编码，5.1音频也能够在常规AES/EBU音频信号中传输。
2.1 杜比E的技术特点
杜比E是由杜比公司为广播传送系统而特意设计的8声道音频编解码技术。利用AES协议，能够进行达到八个音频声道和必需的元数据实行编码，并且能够把此信息引入AES数字音频的载荷空间。满足现在的电视广播系统设施，因为杜比E编码的音频数据是运用AES协议传送，故支持在数字录像机、数模转换等和全部数字音频设施，以及杜比数字编码器。当前能够处置多声道节目，可以在编码情况下实行杜比E和画面信号的同步编辑。杜比E支持当前的全部视频格式，并且视频帧率与帧幅结构基本匹配，故能够在某一录像带上直接实行对画面与杜比E码编辑。同时具备经过多代的编解码也不会出现听得见的音频音质降低。杜比E编码器DP571传输单独的8个声道，常见的布置是5.1+2，即5.1环绕声道为左、中、右、超低和左右环绕的6个声道，此外两个声道是一对立体声信号。其他也可以按8×1、4×2、5.1+1+1等布置。运用数字录像机录制情况下，一般在数字录像机的3与4声轨上记录杜比E信号，则在1与2声轨上记录常规的立体声或者常规的PCM双声道信号，目前主要适用在节目的制作、编辑和播出，也能够在编辑杜比E信号时参照使用。
2.2 杜比E的制作特点
在频道播出环绕声节目情况下，为确保播出安全而在播出线上利用两对AES/EBU数字线，即一对杜比E编码的数据流和一对数字立体声PCM信号，用来把两对音频信号依次接进杜比解码器中。故拥有环绕声信号的高清节目制作是比较复杂的。1）要求处理杜比E和PCM信号同步。PCM是常规的数字音频信号，经过数字调音台就能够调节均衡、混响、降噪等多种参数和效果。杜比E信号是通过编码的数据流，无法通过调音台实现音量调节处理等。不过杜比E信号能够实行简单类的裁剪编辑，能够以帧为单位实现随意的剪切和连接，以构建新的杜比E编码流，也不会影响到信号的解码。2）杜比E编码在两个声道里含有六个声道的信息，不通过解码，就无法和其他信号实现信息混合，哪怕是两路杜比E信号也无法实现。3）因为杜比E编码流内包含着帧频、时码等信息，当进口节目实行制式转变时，应该实行杜比E信号的解码，以还原为原六声道信号，按照新的录制制式实现重新编码。倘若把杜比数据码流包含的原帧频信息录制于转制后的磁带上，杜比解码器将不能够正常的解码六声道的环绕声信号。4）在电编辑机房中，在处理声音信号期间基本上不存在延迟问题，但是视频信号通过切换台后，会出现至少延迟一帧的现象，假如通过多次编辑就会构成延迟的积累，将会导致声音与图像的同步度明显的不同。
3 结束语
随着社会不断的发展，人们对多声道音频的要求日剧提高。但当前没有分配与传输多声道音频节目的设备。杜比E技术成为多声道音频与所要求的元数据从制作到传输通道上的桥梁，在相同码率下的相同编解码操作能够服务于多种情况下。极其普遍的AES/EBU传输和端口能够用于杜比E数码的处理，解决了当前高品质的多声道音频传输和分配过程中阻碍发展前进的问题。
参考文献
[1]冉策，等.初探HDTV多声道音频制作[J].世界广播电视，2003（3）：71-74.
[2]沈豪.环绕声系统与家庭影院[J].北京工业大学出版社，2001.