2001年4月4日的美国旧金山,伴随数台全新的解码器在此间正式上市,杜比实验室的新一代定向逻辑解码技术Pro LogicⅡ旋即对家庭影院市场产生强烈震撼!接下来的几个月,将会有越来越多装载有Pro LogicⅡ解码的机器上市。
杜比实验室的消费类技术市场总监Brent Butterworth表示,“对家庭影院爱好者而言,Pro LogicⅡ的用途正变得越来越宽。欣赏者马上可以从任何具有杜比立体声编码信息的节目中获得丰富而逼真的5.1声道环绕声效果的神奇体验,而且能够通过任何立体声音源享受到令人信服的多声道音效。部分Pro LogicⅡ接收机的价格已经降到300美元以下,将使这项新技术可以更贴近普通消费者。”
2001年5月18日-20日,在上海举行的第九届国际音响影视展览会上,杜比公司也设专场举办了Pro LogicⅡ新技术的讲座,Brent Butterworth先生亲自担任主讲,正式向中国市场推广Pro LogicⅡ。
影音行业的领导厂商Kenwood、Onkyo等已经抢闸推出了新款的带Pro LogicⅡ能力的新机型(后文有专门介绍)。要加入Pro LogicⅡ功能,除了新推出的机型外,还可以通过CD-ROM或者Internet下载新的程序代码来升级老机型,只要机器带有升级接口就可以。当然,也可以通过增加Pro LogicⅡ解码芯片来实现。最近,安桥公司已经宣布,新版的TX-DS989将增加Pro LogicⅡ解码功能,原来已经购买TX-DS989的用户,可以在规定的限期内给予免费升级Pro LogicⅡ功能。天龙公司的Pro LogicⅡ升级版AVR-5800也将在晚些时候推出。
根据杜比公司的资料显示,目前已有数家品牌的机型拥有了最新的Pro LogicⅡ解码能力,可以参见右表:
下面我们来一起聚焦Pro LogicⅡ新技术,看个究竟。
Pro LogicⅡ新技术简介
Pro LogicⅡ技术是基于与二十世纪七十年代用于开发第一代Pro logic技术相同的原理,是一种经过显著改良的新一代矩阵环绕声系统。第一代的Pro Logic的特点是具有四个声道—前置的左声道、中置声道和右声道,加上通常用两只扬声器来进行回放的单一环绕声道。Pro LogicⅡ对此进行了改进,额外增加一个环绕声道,这样就得到了立体环绕声效果。
第一代的Pro Logic限制了环绕声道的频率响应,对7kHz以上的信号进行衰减(这大约是占高音总能量的一半)。而Pro LogicⅡ则提供5个全频带的声道从而使声音更加真实。
Pro Logic Ⅱ与在很多A/V接收放大器上可以见到的人工合成的“hall”、“jazz club”、“stadium”等DSP模式不同。它不添加混响、声音着色或带延时的回声,而是自然地从录音中提取出与空间和方向有关的信息。
对音响发烧友而言,用双声道立体声Hi-Fi系统欣赏CD音乐、用5.1声道家庭影院系统观赏DVD电影,是理所当然的事情。但随着多声道的DTS CD、DVD-Audio和SACD等新格式的高音质光盘先后上市,双声道和多声道之间的界限将越来越模糊,Multi channel的概念日渐流行。当5.1声道的Dolby Digital格式出现以后,电影行业率先采用,民用多声道开始纳入数字化的轨道,Dolby Digital以其优异的性能和高效的传输特性成为DVD、DTV、数字卫星等数字格式的主要声音标准,全面取代模拟的Pro Logic系统。但对于聆听音乐的爱好者而言,更大量的节目资源是原有的磁带和CD,即使对于家庭影院而言,不说大量的VHS电影和LD电影节目,就是新出的DVD碟,如果是过去的电影,由于原始电影声轨就是双声道的,所以也只能以Dolby Digital 2.0的方式记录,例如不久前推出的007系列电影DVD和悬念大师希区柯克的系列电影DVD,有不少就是双声道的。这些数量庞大的双声道节目源或Dolby Surround模拟电影音轨的原始音迹必须经过重新混音和编码才能制成标准的Dolby Digital 5.1格式,否则就只能按传统的双声道重放或者Pro Logic方式进行解码。
基于“矩阵编/解码”的Dolby Surround Pro Logic技术是从一九八七年开始推广的,
当时配合高画质的LD,组成包含左、中、右、环绕四个声道的环绕声音响系统,成为第一代“家庭影院”的标准配置,曾经风靡全球,广受欢迎。但Pro Logic技术有其先天局限性,首先解码功能仅能对应处理预先录制有Pro Logic编码的音源,基本上是VHS电影、LD电影节目或者电影音轨原声CD,但对于普通没有编码的音乐CD而言,由于Pro Logic的环绕声道的频率上限只到7kHz,而且属于单声道,用Pro Logic模式来欣赏CD,不但没有提升声音效果,反而显得别扭,适得其反,自然不受欢迎。
因此,要从双声道节目源中获得多声道环绕声的体验,并且保持音乐重放过程的保真度,需要有新的方案来取代原来的Pro Logic,这就是Dolby Surround Pro LogicⅡ诞生的契机。
虽然不断有许多不同方式的环绕声处理器都曾试图通过增加越来越复杂的检测、控制和去相关电路来对Pro Logic进行改进。但通常的结果是这些电路不仅产生不自然的声音效果,而且由于声音信号经过了额外电路的处理使得声音受到损耗。Pro Logic Ⅱ抛弃了绝大多数这样的处理,取而代之地采用简单却高效的伺服电路。你能够听到与立体声系统相同的细节及精妙之处,而同时又是完全的环绕声。
Pro LogicⅡ的工作原理
Pro Logic解码器的控制电路是根据输入的左、右声道信号的相对电平与相位变化,通过可变输出矩阵级来调整压控放大器VCA,籍此控制反相信号电平的大小,该反相信号可以把串音信号抵销掉,提高声道的分离度,这种电路称为“前馈式设计”。
Pro LogicⅡ的工作原理大致相同,也是根据输入信号的电平与相位变化给予适当的处理,不同的是采用伺服方式来取得匹配电平,这些匹配音频信号直接迭加到矩阵级里,产生各个输出声道。由于输出矩阵是采集同样的音频信号进行取样,然后通过伺服回路来控制输出级的增益,属于反馈式逻辑设计。
由于反馈控制一直是杜比降噪电路采用的模拟控制技术,可以提升信号还原的精确程度,同时,由于非线性失真减少,可以提高动态特性。利用逻辑导向处理结合全反馈,可以得到同样的好处,使信号还原的精确程度和动态同时得以提升。
图一是采用左、中、右、环绕(L、C、R、S)四声道音源输入的Pro LogicⅡ编码器原理简图。四个分离声道输入的音频信号经过Pro LogicⅡ编码器,变成Lt与Rt两个复合信号声道。其中,Lt是包含所有编码信号在内的左声道(Left-total),Rt则是包含所有编码信号在内的右声道(Right-total)。
左声道输入信号L直接进入Lt,右声道输入信号R直接进入Rt,信号成分没有发生任何变化;中央声道输入信号C降低3dB之后,平均分配给Lt与Rt;环绕声道输入信号S在同样降低3dB之后,先经过±90°相移,然后才平均分配给Lt与Rt,而且S信号成分在Lt和Rt里是互为反相的。
图二是最简单的被动式环绕解码器原理简图。该解码器从Lt中撷取出Rt,如果编码器只有一种S信号的话,其信号在Lt与Rt里是完全相同的,只是极性相反而已,这样,这些信号即被撷取而构成所需的环绕信号S输出。
如果编码器只有一种C信号的话,由于其信号在Lt与Rt里完全相同,那么在被动式解码器里,这些信号将被完全抵销,S输出不受影响。因此,对于被动式解码器来说,上述情况的C与S也可以获得非常好的分离度。
但当Lt与Rt都是并非只有C或S的纯净型信号时,Lt-Rt处理会产生信号差而形成S信号输出,由于是在同一路处理,C信号与S输出之间并不可能完全分隔开。因此,在被动式解码器里,前方声道与环绕声道之间的分离度会低至3dB左右,大大影响了声音效果。
相对而言,Pro Logic或Pro LogicⅡ之类的主动式解码器,很重要的一个功能是完整地维护对白一类的主体信号。不论是位于纯中央声道、略偏左(或右)声道、或分布在前方的左(或右)声道,都可以防止声音泄漏到环绕声道中去。例如,对白的声音位置位于中右的话,输入编码器的C与R的电平相同(见图一),造成C在Lt里的成分低于在Rt里的,因此被动式的L-R解码器无法在S信号输出里抵销掉所有的对白信号成分。
为了在S的信号输出中能够完整地抵销掉所有的对白信号成分,在Lt里与在Rt里的对白信号成分必须一直保持等量。因此,有必要在减法级电路里分别加入VCA压控放大器(如图三),用共用控制信号反向调整其增益,当一个VCA的增益上升时,另一VCA增益随即下降。经过这样互动的精确控制,前方三声道中的任何对白成分都不会再泄漏到S输出信号通道。
在动态信号持续变化情况里,为了自动维持两声道信号输往减法级的平衡,经过全波整流电路之后,利用一个反馈伺服电路来比较两者信号之间的电平差异,然后驱动VCA进行调整,使之保持电平相等(如图四)
C信号输出是根据两个已平衡的VCA输出,利用加法运算产生。因为L与R均由VCA调整而得,所以在解码器里,属于左右轴向;此外,还有一个前后轴向,是指与左右轴向呈垂直的意思,利用类似的伺服技巧可以产生L十R(前方)与L-R(后方)两种相对信号,藉以减少L与R两输出通道之间的串音。
利用这种反馈系统来运作的逻辑导向处理,具有以下优点:
1.输往输出矩阵的反相信号可以和多余的串音信号维持相同电平,利用简单的电路即可获得所需的精准程度,确保各通道之间的高度分离。
2.逻辑导向控制时间常数是在一个反馈回路里,当环路增益改变之际,反应时间亦随之变化,只需用相当简单的电路,就可以在快速变化与稳定操作之间获得最佳平衡。在动态变化当中,信号在瞬间转换之间的顺畅程度,远优于前面提及的前馈系统。
在Pro Logic里,前后轴与左右轴是由一个慢/快电路来控制。如果任一轴导向快速的话,两者都会变快。只有两轴都变缓慢时,逻辑解码器才会切换到缓慢模式。而在Pro LogicⅡ里,前后轴与左右轴的运作是各自独立,因此可以根据各自的不同条件动态地调整快慢。也就是说,Pro LogicⅡ的逻辑速度范围是连续可变的,不像Pro Logic那样只有两种固定不变的速度。
以上的介绍仅仅是Pro LogicⅡ这种新型解码器的设计原理中显而易见的一些方面。最终的结果是,Pro LogicⅡ解码器在不改变其核心的逻辑导向参数的情况下,就可以处理任何类型的音源信号素材。由于电影中常常包含主题音乐等各种声音成份,因此解码器要不产生任何副作用的话,就必须处理好所有的对白、音乐与音效之间的平衡。
Pro LogicⅡ解码器的功能和特征
表一显示了Pro Logic与Pro LogicⅡ之间的差别
Pro LogicⅡ技术可以使能够适应所有的节目源的一种理想的全能型解码器成为现实,表二所示的“Movie”模式就可以在它所对应的应用场合中工作得很出色。Movie模式与Pro Logic模式很相似,主要的区别在于,Pro Logic模式在环绕声道经过低通滤波器的处理,频率响应受到7kHz的带宽限制,而且是单声道输出,而Movie模式的环绕声道是没有经过滤波器限制带宽,频率响应可达20KHz的全音域范围,而且是立体声输出。(见表二)
Pro LogicⅡ解码器的Movie模式与Pro Logic模式均在环绕声道使用了充分的延时处理,以确保前方声道的声音至少比环绕声道提前10ms,这样才能营造出适当的哈斯优先效应,使对白声和其他前方的声音可以配合画面屏幕的动作,是声画效果同步,达到浑然天成的境界。
众所周知,双声道音乐录音和电影音轨两者之间的声音特征是不同的。例如,电影(还有杜比环绕声制作的电视节目)的音乐与音效在制作过程中,是在专门经过校准的多声道听音环境中进行混音和监听的,因此,在一般家庭中重放聆听时,最希望得到的结果是获得与在标准的录音棚里经过校准的家庭影院系统相同的音效。另一方面,双声道立体声音乐在混音时并不是通过环绕声系统来监听的,大多是针对两只扬声器与一般家用聆听环境所设计的最佳化重播型式,因此,并不可以确切的知道改用多声道系统重播的声音会是怎样。基于这种原因,Pro LogicⅡ解码器的Movie模式已经预置了固定的特征参数,以确保与电影音轨相协调的音效。而对于聆听CD等双声道音乐节目源,Pro LogicⅡ解码器专门设计了用来聆听音乐的Music模式,一方面保留原来双声道的重现形式,另一方面提供三种可选的模式(Panorama mode、Dimension control、Center Width control),让用户进行调整,使不同的听音位置和不同的扬声器布局得到最优化的声音效果。
三种可选的声音模式如下。
Panorama mode(全景模式)
扩展前方的声像到包括环绕音箱在内的墙边,形成强烈的“环回”包围音效。
Dimension control(空间控制)
让用户调整声场偏向前方或偏向后方。
Center Width control(中央宽度控制)
用来调整中央声像的位置,可以仅出现在中央扬声器或者出现在左右两只扬声器虚拟成“幻象中央声道”,还可以任意分配到前方三只扬声器。该控制功能在汽车音响中应用特别有效,可针对司机或乘客微调出最合适的声像定位感。由于家用音响时,该功能也可以改善前方三支扬声器所重现的声像,让声像定位更准确、更有实体感。
Music模式的环绕声道配备了中高频shelf滤波器,可以在环绕声道衍生出更加自然而令人信服的声场,正好可以弥补因为声音中的空间信息在室内受到反射与吸音作用而产生的高频抖落现象。音乐重放的目标是让每只扬声器的声音可以同时到达聆听者,不过这在实际上仅仅是巧合而已。万一环绕扬声器或者中央扬声器比左、右前方扬声器更靠近听者的话,可以利用Pro LogicⅡ解码器的延迟特性进行补偿,避免了各扬声器之间的可能产生的任何声音劣化或梳状干扰效应。在Music模式里,自动平衡模式始终是关闭的,主要是考虑到一些歌手在混音时,有时是刻意不站在前方正中央的位置。
Pro LogicⅡ的
解码过程简介
Pro LogicⅡ解码器的基本结构除了在双声道环绕处理方面有特别之外,其他就与原来的Pro Logic解码大同小异,如图五所示。由于原来在开发Pro Logic时并没有低音管理的概念,而现在由于5.1数字环绕声的流行,低音炮已经变得很平常。所以Pro LogicⅡ的设计也包括了一项低音管理的特性,可额外地增加一路超低音输出,亦可以通过低音管理,将低频分配给前方左、右声道的扬声器负责重放。
推荐Pro LogicⅡ的
示范碟
除了了解Pro LogicⅡ的原理之外,实实在在地去感受Pro LogicⅡ带来的音效,你将会更加认同这种新一代的Pro Logic解码格式。尽管任何节目源都可以成为Pro LogicⅡ的片源,但推荐一些可以充分体现Pro LogicⅡ优越性的碟片还是必要的。另外,需要提醒大家的是,在欣赏CD音乐时,Pro LogicⅡ的机器应选择Music模式,同时,建议采用的标准模式设置为:
Panorama:关闭
Dimension:0
Center Width:3
上面表三是推荐的部分Pro LogicⅡ的示范碟(CDs):
另外,几乎所有的古典或者爵士音乐CD用Pro LogicⅡ聆听都有极好的效果。
对于DVD而言,那些Dolby Digital的示范片都可以作为Pro LogicⅡ的示范片,例如《拯救大兵雷恩》、《黑客帝国》、《U571》、《爱国者》、《明日帝国》、《深渊》、《人骨拼图》等,其实,LD、VHS Hi-Fi、卫星电视等都会有不错的效果。用DVD欣赏Pro LogicⅡ时,一定要将音轨设置在2.0模式,或者通过DVD机的Downmix双声道模拟音频输出。如果你同时用Pro Logic和Pro LogicⅡ切换来欣赏同一场景的话,就可以感觉出两者之间的差别了。
结 语
Dolby Surround Pro LogicⅡ不愧是新一代的Pro Logic解码格式,巧妙地运用了先进技术。
产 品 上市时间
前置放大器/处理器
Meridian 561(升级版) 即将上市
Meridian 568(升级版) 即将上市
Meridian 861(升级版) 即将上市
TAG Mclaren AV32R(升级版) 即将上市
Parasound C1 明年春季
Fosgate/Audionics FAP200 8月份
Outlaw(model number TBA) 夏季
自动声音处理器
Rockford Fosgate RFQ5000 即将上市
电子管前置放大器/处理器
Fosgate/Audionics FAPV1 8月份
接收机
Kenwood VR507 4月份
Kenwood VR509 4月份
Kenwood VR510 4月份
Kenwood VR5080 4月份
Kenwood VR5090 4月份
Kenwood VR5700 4月份
Kenwood VR5900 4月份
Onkyo TX-DS494 4月份
Onkyo TX-DS595 4月份
Onkyo TX-DS696 4月份
Onkyo Integra DTR-5.2 5月份
Onkyo Integra DTR-6.2 5月份
Sherwood R-963 5月份
Sherwood R-893 5月份
Denon AVR-5800(升级版) 夏季
特 征 Pro Logic Pro LogicⅡ
信号源内容 Dolby Surround节目 Dolby Surround节目
立体声音乐录音
输出模式 “3/1”环绕声 “3/2”环绕声
“2/1”幻象中置 “2/2”幻象中置
“3/0”3声道立体声 “3/0”3声道立体声
Pro Logic仿真模式
“3/1”经滤波环绕声
环绕声道带宽 7kHz 全频
全景模式 无 有
Panorama mode
空间控制 无 有
Dimension control
中央宽度控制 无 有
Center Width control
表一、解码器主要特性比较
特 性 Movie Pro Logic Music
环绕声道滤波器 无 7kHz LPF Shelf
环绕声道延时 有 有 无
全景模式 关闭 关闭 可选
Panorama mode
空间控制 关闭 关闭 可选
Dimension control
中央宽度控制 关闭 关闭 可选
Center Width control
自动平衡模式 开启 开启 关闭
Autobalance mode
表二、三种可选的声音模式
艺 术 家 名 称 曲 目
Madonna Ray of Light 3 "Ray of Light"
10 "The Power of Good-Bye"
Sting Brand New Day 1, 2, 10
Eric Clapton & Riding With the King 4 "Marry Me"
B.B. King
Dire Straits Love Over Gold 1 "Telegraph Road"
2 "Private Investigations"
Jennifer Warren Famous Blue Raincoat 3 "Famous Blue Raincoat"
Michael Jackson Bad 1 "Bad"
7 "Man in the Mirror"
Alan Parsons On Air 1 "Blue Sky Blue"
2 "Too Close to the Sun"
7 "Fall Free"
10 "One Day to Fly"
