二、杜比环绕声系统

瑞·杜比(Ray Dolby)是美国的一位物理学家和工程师，1965 年他在英国伦敦建立了以杜比命名的实验室，目标是研制录音噪声消除系统。杜比开发的面向专业领域的 A 型和面向民用的 B 型磁带噪声消除系统，使杜比实验室声名远扬。杜比环绕声是美国杜比实验室于 20 世纪 80 年代初研制而成的环绕声技术。

1. 杜比环绕声编码

杜比环绕声系统(Dolby Surround System)就是在双声道立体声的基础上，增加一个中置声道和一个环绕声道(置于后部用于产生包绕聆听者的环绕声效果)，这样就构成了四声道的环绕声系统。四声道信号经编码成双声道信号，然后录制到 CD、VCD 或录像带上。

杜比环绕声编码框图如图 2 所示。编码器输入的是由录音棚中四个话筒拾取的左声道 L、中置声道 C、右声道 R 及后环绕声道 S 信号。C 信号先衰减 3 dB 后分别与 L 和 R 信号相加。S 信号则经 7 kHz 低通滤波及降噪处理，接着衰减 3 dB，再移相 +90°后，与 L 信号相加，移相 -90°后，与 R 信号相加，最后形成两个声道信号 LD 和 RD。LD 和 RD 表示为：

LD=L+0.707(C+jS)

RD=R+0.707(C-jS)

式中，j 表示 90°相位差，0.707 表示衰减 3 dB。

2. 杜比环绕声解码

杜比环绕声解码的任务是，从两个声道 LD 和 RD信号中恢复四声 道 的 L，R，C及 S 信号。杜比环绕声解码的基本思路是采用一个无源固定矩阵来实现解码，如图 3 所示。

由于解码后的信号与原信号不完全一样，因此解码后的信号分别用 L′，R′，C′及 S′表示。它们分别为：

L′=LD=L+0.707(C+jS)R

′=RD=R+0.707(C-jS)C

′= 0.707(LD+RD)=C+0.707(L+R)S

′=0.707(LD-RD)=jS+0.707(L-R)

从以上四式中可知，解码输出除包含所需信号外，还产生大量串音，这些串音使声像定位变坏。例如：L′信号，它除包含所需信号 L 外，还产生了 0.707(C+jS)串音信号。这种正常信号与串音之比就是声道分离度。上述无源固定矩阵解码的分离度仅为 3 dB，距实用杜比环绕声的要求相差很远。

(1)根据无源固定矩阵制作的解码器又称为被动式解

码器，如图4所示。为了提高前方声道和后方声道的分离度，采用了对后方环绕声道S′信号延时处理的方法，使后方环绕声道比前方声道延时15～30 ms左右，根据哈斯效应，人耳是根据先到达的声音获得定位的，因而后方环绕声道声音不会影响人耳对前方声道声音的定位效果。经延时后的S′信号还要经过低通滤波与杜比降噪处理，7kHz低通滤波可消除高频串音又不影响环绕声，加入杜比B降噪电路可与编码时加入的降噪电路互补，可使后方环绕声道的信噪比提高 6 dB 左右。前置滤波的作用是防止25 kHz以上的噪声与干扰进入数字式延时电路。