多声道音频指南（二）：那些年，那些技术，那些名词
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多声道音频指南（一）：如何搭建家庭影院，实现多声道音频指南：被声音包围的感觉
多声道音频指南（二）：那些年，那些技术，那些名词
家庭影院应该算是操作最复杂的家电之一了。各种音效，各种技术，各种接口，是否让你云里雾里？且看本篇慢慢道来。
要把声音播放出来，总共分几步？
不考虑具体的电路原理细节的话，大概可以分以下5步：
①读取数字信号→②数字信号解码为模拟信号→③模拟信号放大→④驱动喇叭振动发声→⑤声音传播进入耳朵。
数字化时代，不管是两声道还是多声道，要播放声音原理是相似的，都要经过这个过程。各个步骤分别由不同的设备承担。回顾一下前篇提到的3个选购方案：
在方案A中，步骤①由连接的设备（机顶盒、影碟机等）完成，HDMI功放完成②和③，音箱完成④。
在方案B中，步骤①②③都由主机完成（读碟，解码，放大），音箱完成④。
在方案C中，步骤①②由电脑完成，模拟功放完成③（许多产品模拟功放和低音炮是一体的），音箱完成④。
至于⑤，其实是发烧友非常喜欢折腾的，包括房间布局，吸音处理，设备摆放，座椅摆位以及诸多细节因素，本帖只好一笔带过。
多声道音频是如何储存为数字信号的？
声波是一种振动，所以只要把波形也就是振动的振幅和频率按照一定方式记录下来就可以了。具体技术细节不用在意，目前最常用的记录方式是LPCM（全名麻烦死了自行百度），也就是音乐CD所用的格式，跟电脑上常见的WAV格式其实是一回事。
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LPCM其实就是用许许多多的点来描绘声波
LPCM是未压缩的无损格式，音质很好但占用存储空间太大。CD光盘700MB容量，存放两声道的音乐也只能存60多分钟，而如果存放5.1声道且采样率更高的电影音轨，两个小时的音轨就要占用4GB多的空间。电影DVD5单层容量是4.7GB，DVD9双层也只有8.5GB，容量捉襟见肘。为了给视频画面的空间腾地方，只好将就将就，牺牲一下音质了。
两声道音乐有着划时代的压缩格式MP3以及后起之秀AAC，能不能听出无损和MP3的差别一直是群众津津乐道的话题。而多声道音频则先后诞生了两种主流的压缩格式：Dolby Digital和DTS Digital Surround。分别由逗比实验室和蛋疼死公司……啊不对，杜比实验室和DTS公司开发。Dolby Digital杜比数字，通常简称DD或者AC-3，但最好不要称作“杜比环绕声”。（杜比环绕Dolby Surround是一种N年前录像带时代用的玩意。）DTS Digital Surround通常就直接叫DTS了。
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DD和DTS都能吧5.1声道音频的体积压缩到很小（DD相对更小一些），同时音质没有很明显的损失。有了这个技术，当年的土豪们终于可以在DVD家庭影院上看大片，欣赏到纯正的环绕声了（此前也有通过两声道记录模拟多声道的技术，当然效果大打折扣）。
后来进入高清时代，蓝光BD搞死了HD-DVD，树立了业界权威（索尼罪大……以下省略若干字）。BD容量有了数量级的进步，单层25GB，双层50GB，两个小时占用4GB的无损LPCM音轨也就显得不那么巨大了，甚至7.1声道也可以塞进去了。当然好基友杜比和DTS也不甘落后，分别推出了无损格式Dolby TrueHD和DTS-HD Master Audio（后者有时简称DTS-HD MA 或DTS-HD MSTR）。这两种格式采用无损压缩，体积比LPCM小不少（容量大也不能随便浪费，多塞几种语言配音也是好的），同时可以向下兼容DD或DTS（遇到不支持高清音频解码的功放会自动降级为DD或DTS）。
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LPCM、Dolby TrueHD和DTS-HD这三种格式便是蓝光时代的三大长老（还有两个没啥存在感的小弟，Dolby Digital Plus和DTS-HD High Resolution Audio，二者都是有损压缩），因为支持7.1声道、96kHz以上高采样率、24bit高精度等高清音质特性，通常被称为“次世代高清音频”，支持解码这些格式的功放称为“次世代功放”。不过随着技术的进步，现在市场上主流的HDMI功放大都支持次世代音频，“次世代功放”的说法也就不太流行了。理论上如果音源相同的话，这三大长老音质上应该没有区别，都是无损嘛。但实际上因为功放的处理方式可能不同，解码的芯片不同，最终听到的声音也可能略有差别，孰优孰劣让烧友们研究去吧。
有些从网上下载的片子采用的是FLAC或者AAC的音轨，FLAC也是高清无损压缩，AAC是有损压缩。这两种格式通常不被功放所支持，可以由播放器软解为LPCM再传给功放。
在DVD向BD的过渡时期，还有Dolby Digital EX、DTS-ES等压缩格式，现在已经难觅其踪，不过次世代功放一般都能向下兼容，通吃这些非主流格式。
需要注意的是，即使蓝光电影采用了次世代音轨，也不说明电影音轨一定是7.1声道的，相当一部分可能仍是5.1声道。甚至有些老电影出蓝光版，结果音轨用的是两声道的DTS-HD，简直让人蛋疼不已。
多声道音频数字信号是如何传输的？
有了软件层面的编码格式，自然要有硬件层面的相应设备支持。目前，从机顶盒、影碟机等外部音源向功放传输数字音频，常用的主要有三种接口：光纤、同轴、HDMI。
光纤 (图1) 同轴 （图2） HDMI （图3）
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HDMI接口除了标准尺寸以外，还有尺寸较小的mini HDMI和更小的micro HDMI，一般用在手机、平板、台式机显卡上，可以使用转接线或转接头连接标准HDMI口。（引擎 关键词mini HDMI或micro HDMI）
光纤接口常见的是方口（TOSLINK接口），也有的设备比如笔记本电脑、便携播放器等用的是圆口（3.5mm接口，经常与耳机口共用，插耳机时传输模拟信号，插光纤时传输数字信号），同样也可以使用转接线或转接头连接。（引擎 关键词：光纤方口转圆口）光纤接口工作时可以看到接口发出的红色灯光。
同轴接口外形与RCA莲花头相同，虽然有时可以直接用RCA线代替同轴线，不过还是建议使用专门的同轴线。
光纤和同轴可以说是不同瓶子装同样的酒，虽然物理介质不同，但都是采用S/PDIF协议。两者在DVD时代常用，可以传输DVD时代的各种音频格式，包括两声道的LPCM，5.1声道的DD或DTS，以及一些非主流格式。
HDMI则是蓝光时代的霸主，极高的传输带宽带来了丰富的功能。从HDMI 1.3版本起，可以在传输视频的同时，传输包括次世代音频在内的本帖提到的绝大多数格式，当然也向下兼容光纤和同轴的格式。。
因为这几种线材传输的都是数字信号，在较短距离内，只要是合格的线材都不会有什么音质画质的差别，便宜实惠即可。当然，要注意光纤线使用时不能锐角弯折，否则会阻碍光信号传播。
至于电脑连接功放，仍然是上述三种接口，不过有几点需要注意。
较新的电脑一般都配有HDMI接口。台式机或笔记本A卡HD5xxx起，N卡GTX460起，以及Intel核芯显卡，AMD APU显卡，基本都支持各种次世代音频的传输，只要正确安装驱动后简单进行相应设置即可；台式机较老的显卡如果有HDMI接口，有些可以通过跳线传输板载声卡或独立声卡的音频，不过只支持DVD时代的格式。
如果没有合适的HDMI功放或HDMI显卡，或者为了利用声卡带有的某些功能，需要从板载或独立声卡向功放输出音频，则需要连接光纤或同轴。对于自带DD或DTS格式的电影，设置上没什么区别；但对于许多游戏来说，游戏的声音是实时产生的，只能以多声道LPCM格式；而前面说过光纤或同轴只能传输两声道LPCM，怎么办呢？为了解决这一矛盾，好基友杜比和DTS又站了出来，分别提供了Dolby Digital Live（简称DDL）和DTS Connect技术。
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Dolby Digital Live和DTS Connect的作用是：将电脑产生的5.1声道LPCM音频实时压缩成DD或DTS格式，这样就可以和电影一样通过光纤或同轴传送给功放了，虽然音质稍有损失，总归是从无到有。DDL和DTS Connect主要是声卡的功能，创新、华硕的主流游戏声卡，或者少数高端主板的集成声卡，都带有两者之一，高端卡可能两者都带。此外也有少量游戏本身自带此功能。
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华硕D2X和创新ZxR声卡，同时具备DDL和DTS Connect功能
把片源的数字声音信号传输给功放，就是所谓的“源码输出”。通常影碟机的源码输出方法很简单，而对于电脑播放器或者高清播放机、安卓电视盒等来说，源码输出需要一定的设置，设置方法网上有各种教程，在此不再赘述。源码输出成功后功放机会有相应的指示灯亮起，俗称“点灯”。点灯成功后，音响系统可以正常欣赏到环绕声，此时往往播放器的音量调节功能失效，需要由功放来调节音量。
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DTS-HD MA 点灯示意图
总之，HDMI是目前主流中的主流，好处多多，有条件尽量使用HDMI。而如果功放等设备不带HDMI，或者想使用声卡的附加功能，那就退而求其次用光纤或同轴吧。要注意的是，功放既有HDMI输入，又有HDMI输出，记得要用输出口接电视，输入口接音源，别插反了哦。
至于多媒体音箱，因为是模拟信号传输，与本段没有关系，接线时注意看说明书，把信号线和声卡对应的接口连接即可。
如果音源的声道数量和音箱不一致怎么办？
如果我买了一套5.1声道的音响设备，播放同为5.1声道的片源自然不成问题；但如果要播放7.1声道的高清电影，或者常见的两声道电视剧，这时应该怎么办呢？
一种方法是，不作处理直接硬塞。如果片源是7.1声道，那么多出来的两个声道直接消失。如果片源是两声道，那么只有前置左右两个音箱（可能还有低音炮）会出声，其他音箱不起作用，此时整套设备相当于普通的2.0（或2.1）音箱。可能有写时候我们会有这种特殊需要，但大多数情况下我们还是希望5.1声道能够正常发声。此时需要用到混音功能，把7.1或2.0声道转化为5.1声道。
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把7.1声道转化为5.1声道，声道数减少，可以称作“向下混音（Downmix）”。Downmix没什么技术含量，一般是通过一些简单的数学公式运算，把7.1声道中的后面4个环绕声道合并集中到5.1声道中的2个环绕声道里，而前置和中置声道基本保持不变。这个Downmix工作一般可以通过功放或者电脑播放器设置正确的声道数后自动完成，环绕效果和音质都不错。
把普通两声道转化为5.1声道，声道数增加，可以称作“向上混音（Upmix）”。Upmix相对来说难度大得多。打个比方，用720p的显示器看1080p的高清，画面仍然很清晰，因为这时画面缩小，所需信息量减少；而如果用1080p的显示器看480p的标清，画面清晰度会大打折扣，因为这时画面扩大，所需信息量增大，如何“无中生有”创造新的信息量是个难题。Upmix声道数从少到多，也是所需信息量增大，需要较为复杂的算法实现。
为了解决这一难题，好基友杜比和DTS再一次站了出来，分别提供了Dolby Pro Logic II（杜比定向逻辑II，简称DPL II）和DTS Neo：6技术。（DPL II的前身初代DPL用于录像带和VCD时代，现已基本淘汰。）这两种技术都可以将普通两声道转化为5.1声道，转化后的效果相当不错，基本能达到前篇所说的对白、动作、音乐等6声道分工合作的效果，与原生5.1声道相比也只是稍逊一筹而已。不过这两家的转化效果之间有一定的区别，可以根据个人喜好自行选择。
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这两种技术还有一些后续新版本，包括DPL IIx，DPL IIz，DTS Neo：PC，DTS Neo：X等。新技术可以支持转化为7.1或更多声道，或者增加前置纵向（Front Height）音箱，增加声场的立体感。新版本都是向下兼容的，用于普通5.1声道系统时与旧版本作用相同。
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声道Upmix工作由支持DPL或者DTS：Neo系列技术的功放或者电脑声卡完成。低端产品有的只提供开启和关闭的选择，而中高端产品一般会有电影、音乐、游戏等模式选择，以及声场的开阔度、纵深度等调节功能，可以调节出更好的效果。
除了杜比和DTS以外，创新，SRS，THX等也有相应的Upmix技术。此外，有的电脑播放器也支持Upmix功能，也可以起到不错的效果。
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PotPlayer的“扩展为环绕声”选项
本篇中提到了杜比和DTS的各种技术，不知各位看官搞糊涂了没？现列表整理如下。当然，杜比和DTS还有其他方面的技术，应用于手机、平板、耳机、汽车等方面，但是和家庭影院关系不大，此处不再赘述。以后遇到宣称自己 “支持杜比音效” 的产品时，但愿大家能够分清其中的门道。虽然主流大厂的产品一般不会在这方面玩花样，不过留个心眼总是好的……
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