從1958年出現立體聲系統時(shí)，利用左右聲道不同，使得橫向聲音具備了基本的方向性與空間感，讓人類(lèi)的聽(tīng)覺(jué)感受得到大幅的提升，從此之后，不論是電視或者是黑膠片唱盤(pán)以及后來(lái)的錄音帶以及CD唱片等等，無(wú)不以立體聲為主要賣(mài)點(diǎn)，迅速普及于消費市場(chǎng)中。
 
 但是立體聲環(huán)境還是有其極限存在，因為立體聲音源的定位與使用者與喇叭之間的相對位置關(guān)系甚大，如果使用者稍微偏離了音效預設的平衡點(diǎn)，那么所得到的聽(tīng)覺(jué)感受將會(huì )大打折扣。因此就有業(yè)者提出多聲道系統，自1991年起于電影院環(huán)境中首先采用，這些多聲道系統里，除了基本的左右聲道以外，還另外加入了左右環(huán)繞聲道、中央聲道以及1個(gè)額外的超重低音聲道，藉以營(yíng)造出更全方位的真實(shí)聽(tīng)覺(jué)感受。
 
 音效編碼技術(shù)的演進(jìn)
 
 ■聲音的數字化
 
 一般來(lái)說(shuō)，聲音是由一連串由震動(dòng)體及介質(zhì)的交互作用所產(chǎn)生的波動(dòng)而來(lái)。以我們平時(shí)最常遇到的語(yǔ)音為例，人類(lèi)所具有的聲帶本身就是一個(gè)非常復雜的發(fā)聲機制，而傳遞語(yǔ)音所必須要的介質(zhì)就是存在于我們四周的空氣。聲帶周期性振動(dòng)造成的長(cháng)程相關(guān)性與音波在聲道共振造成的短程相關(guān)性，可充分運用于消除語(yǔ)音中所含的多余訊息，因此這也成了后來(lái)語(yǔ)音以及相關(guān)聲音壓縮技術(shù)的衍生基礎。
 
 如果要將聲音作為數字錄音，我們首先要使用麥克風(fēng)將空氣壓力變化轉換成電子信號，再經(jīng)模擬/數字轉換成0與1位形態(tài)的數據來(lái)儲存。轉換過(guò)程有取樣、量化、及脈沖編碼調變3個(gè)步驟。取樣是讀取聲音訊號在相等時(shí)間間隔的瞬間值；量化是將各個(gè)取樣瞬間值的振幅以有限的數值表示；而脈沖編碼調變則是將量化后的數值用2進(jìn)位數的符碼表示。
 
 影響數字錄音質(zhì)量的兩個(gè)主要因素為取樣頻率與量化過(guò)程的分辨率，量化所用的位數目決定其分辨率，而取樣率的下限則是該聲音所包含最高頻率的兩倍。例如，電話(huà)語(yǔ)音頻寬為200?3,200Hz，交響樂(lè )的頻寬則為40?20,000Hz，因此電話(huà)語(yǔ)音與音樂(lè )光盤(pán)的取樣率分別為8,000Hz與44,100Hz。傳統的有線(xiàn)電話(huà)與音樂(lè )光盤(pán)都是利用這種脈沖編碼調變技術(shù)來(lái)進(jìn)行數字化，因此需要極大的儲存空間及傳輸頻寬。舉例而言，目前音樂(lè )光盤(pán)所采用的量化分辨率為16位，則其立體雙聲道的位率為每秒1411200字節（44100*16*2），因此12分鐘的音樂(lè )大約需要10億位的儲存空間。為了配合HDTV與多媒體通訊發(fā)展的需求，各式各樣的數字語(yǔ)音與音效編碼技術(shù)也不斷地研發(fā)進(jìn)步中。
 
 ■音效編碼的實(shí)作
 
 音效編碼的目的，是為了將聲音數據進(jìn)行壓縮，以節省傳輸時(shí)所需的頻寬以及在內存中所占的儲存空間，同時(shí)需保證解碼端在還原后還能聽(tīng)到和原來(lái)相差無(wú)幾的聲音。理想的音效編碼機制，除了可以利用訊號取樣點(diǎn)之間的相關(guān)性來(lái)移除多余的訊息以外，并且也要能夠從聲音心理學(xué)來(lái)加入人耳對于聲音感受的影響，從中刪除許多不為人耳所辨識的聲音信息，藉以在不影響人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)感受的前提下，取得更大的壓縮比。
 
 ■音效編碼技術(shù)的發(fā)展
 
 以目前市場(chǎng)上的音樂(lè )儲存媒體主流來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的光盤(pán)片仍是采用脈沖調變編碼的錄音格式，雖然音質(zhì)相當出色，人耳不易分辨出有減損的狀況，但是在儲存上顯得非常沒(méi)有效率。因此自從1992年起，國際標準組織（ISO）便制訂了一系列的影音編碼標準，藉以處理相關(guān)視訊與音效的編碼處理。MPEG-1是第一個(gè)針對音效壓縮制訂的標準，總共可支持3種取樣率，而依照其復雜度，共可分為layer 1、layer 2以及l(fā)ayer 3，壓縮率分別為4分之1、8分之1以及12分之1。
 
 MPEG-1中的3個(gè)layer的轉換技術(shù)都是以32個(gè)次頻帶的多向濾波器組為其技術(shù)基礎。相較于layer 1高位率，layer 2采用傅立葉轉換來(lái)提供較高分辨率的遮蔽臨界曲線(xiàn)計算，并且降低相鄰數據區域的多于訊息，以達到中低位率應用的需求。而layer 3則是將每個(gè)次頻帶訊號再做修正余弦轉換，藉由去除頻域系數之間的相關(guān)性，來(lái)大幅提高壓縮率。事實(shí)上，MPEG-1 layer 3也是目前最為風(fēng)行的格式，而以該格式壓縮的音樂(lè )檔案就稱(chēng)為MP3檔案，因為此格式的興起，加上唱片業(yè)在營(yíng)銷(xiāo)理念上的故步自封，以及音樂(lè )制作質(zhì)量上的缺乏控管，便理所當然的造成了整個(gè)唱片產(chǎn)業(yè)的沖擊，
 
 MP3（MEPG-1 Layer 3）的興起雖然帶起了風(fēng)潮，但是基于其編碼規則的播放器卻是需要支付授權費的，因此也有諸如OGG等格式的興起，該格式完全開(kāi)放而且免費，且因為其壓縮過(guò)程應用了更為高階的聲學(xué)模型，壓縮質(zhì)量要比相同位率下的MP3格式來(lái)得高。但是MP3流行的早，支持的設備也多，因此OGG只能居于二線(xiàn)。類(lèi)似狀況的還有WMA以及AAC等音效壓縮格式，WMA的壓縮質(zhì)量與MP3相差不多，在低位率的表現上比起MP3稍好，但高位率壓縮質(zhì)量卻不見(jiàn)得更優(yōu)秀，因此WMA相當適合用于網(wǎng)絡(luò )串流傳輸之用。
 
 至于A(yíng)AC，則是由Fraunhofer IIS、Dolby、蘋(píng)果計算機、AT＆T以及SONY等公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)，基于MPEG-2的壓縮技術(shù)，原本是定位為取代MP3格式之用，作為聲音壓縮技術(shù)，其壓縮比高達18：1至20：1，可以說(shuō)遠勝MP3，后期整合MPEG-4標準之后，音質(zhì)表現更是突出，但是從1997年出現之今，支持的音樂(lè )播放設備相當少，除了SONY自家的MP3播放器以外，就以iPod支持的最為完整，其它廠(chǎng)商的支持并不踴躍。而以上介紹的都是屬于有損音效壓縮格式，意思即是依照其壓縮編碼規則的不同，都有程度不等的舍棄部分聲音細節的情況。
 
 多聲道編碼技術(shù)的現身與發(fā)展
 
 目前最為風(fēng)行的兩大多聲道編碼標準，便是Dolby Digital以及DTS兩大陣營(yíng)，在光學(xué)儲存媒體邁入藍光世代之后，兩者也都跟隨這潮流推出了高音質(zhì)多聲道標準，但是技術(shù)的發(fā)展有其軌跡，我們就分別針對這兩大多聲道標準來(lái)進(jìn)行介紹：
 
 ■Dolby labs
 
 杜比一開(kāi)始是以發(fā)展聲音減噪技術(shù)起家的，該技術(shù)被稱(chēng)為Dolby NR（noise reduction），可分為T(mén)ype A/B/C/S這四種，被應用于當時(shí)相當普及的錄音帶以及FM收音設備中，雖然其原理是藉由遮蔽特定的高頻以及低頻訊號，來(lái)降低雜音的音量，以取得較佳的音質(zhì)表現，但是也因此會(huì )損失了不少細節。
 
 
 圖說(shuō)：杜比多聲道音效技術(shù)的應用。（資料來(lái)源：Dolby labs）
 
 隨后杜比也發(fā)展出杜比環(huán)繞技術(shù)（Dolby Surround），這項技術(shù)包含了3個(gè)聲道，分別是2個(gè)前置以及1個(gè)后方聲道，算是多聲道的鼻祖。不久杜比環(huán)繞技術(shù)的延伸規格—杜比專(zhuān)業(yè)定向邏輯（Dolby Pro Logic）則擴充為4個(gè)聲道，分別是前置左右聲道、中央聲道，以及由2個(gè)喇叭共享的后方聲道。而在1990年代，該公司正式推出了Dolby Digital 5.1技術(shù)，該技術(shù)也稱(chēng)為杜比AC-3（Audio code-3），此技術(shù)包含了6個(gè)聲道，包含了前置左右、后方左右、1個(gè)中央聲道以及1個(gè)獨立的重低音聲道。5.1中的5代表了5個(gè)定位聲道，.1則是重低音LFE（Low Frequency Effects）聲道。
 
 
 圖說(shuō)：記錄在膠卷的杜比聲音信息。（資料來(lái)源：Dolby labs）
 
 杜比AC-3采用的壓縮方式為固定比例（Constant Bit Rate，CBR）的音效壓縮，比率約為1：2，換言之，無(wú)論聲音原先的樣本數有多大，壓縮比都是維持一定的比例，此種壓縮方式有其優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是占用的空間可以減少，但缺點(diǎn)是聲音質(zhì)量會(huì )隨著(zhù)音量的放大而降低，細微處的減損會(huì )相當明顯。一般來(lái)說(shuō)，AC-3的聲音壓縮都是采用18-bit編碼，因此AC-3音效的標準輸出流量為384kbps（6聲道 x 18 x 48KHz），以目前的眼光來(lái)看，除了多聲道的支持以外，即使是后期可以將流量擴增為640kbps，在音質(zhì)的表現上，仍可以說(shuō)比MP3還要不如。杜比AC-3包含了許多延伸的技術(shù)，比如說(shuō)虛擬杜比數位（Virtual Dolby Digital）技術(shù)的音效系統。便是利用混音的處理，從前置喇叭發(fā)出虛擬的中央聲道，后方聲道則由使用HRTF算法的處理器仿真出對應的效果，再透過(guò)前置喇叭發(fā)聲。藉此達到以3支喇叭（2個(gè)前置聲道加上1個(gè)重低音聲道）虛擬出多聲道的聽(tīng)覺(jué)感受。不過(guò)HRTF技術(shù)對于使用者的相對位置非常講究，如果使用者沒(méi)有處在最佳的聲音位置上，那么多聲道的模擬效果就會(huì )大打折扣了。
 
 其后也有推出針對更多聲道的Dolby Digital Ex技術(shù)，最高可支持高達8的聲道，包含了7個(gè)定位聲道以及1個(gè)重低音聲道�；�本上Dolby Digital Ex只是在原有的5.1聲道基礎上，多加了1到2個(gè)聲道，藉由不同聲道數量的組合，來(lái)組成如6.1及7.1聲道的聲音系統。不過(guò)這個(gè)技術(shù)并不能真正提供超出5.1聲道的聲音軌道，因此多出來(lái)的聲道都是計算出來(lái)的，無(wú)法做到如競爭對手DTS-ES般的真正6.1聲道系統。
 
 隨著(zhù)藍光儲存媒體的浮現，杜比也推出了相對應的多聲道技術(shù)，此技術(shù)定名為Dolby Digital Plus，基本上也還是原有AC-3編碼的延伸，只不過(guò)流量被大幅擴充至6.144Mbps（普通7.1聲道約為3Mbps），且支持了高達14個(gè)聲道（13.1）的系統架設。不過(guò)高聲道數有其應用限制，目前也見(jiàn)不到其必要性，因此主要推行著(zhù)力點(diǎn)還是在于其高流量所帶來(lái)的音質(zhì)改善。不過(guò)杜比也定義了一個(gè)新的無(wú)損音效多聲道標準，此標準命名為Dolby True-HD。
 
 
 圖說(shuō)：Dolby TrueHD的代表符號。（資料來(lái)源：Dolby labs）
 
 Dolby True-HD與Dolby Digital Plus同樣可支持到高達13.1的聲道輸出，不過(guò)在編碼方式的改進(jìn)才是其重頭戲，由于支持了Meridian Lossless Packing技術(shù)（MLP技術(shù)，也稱(chēng)為L(cháng)PCM）。此技術(shù)是由Meridian Audio公司所發(fā)展，基本上MLP技術(shù)并不是什么新玩意，早從標準DVD-Audio音效標準中，便定義了此種壓縮格式，許多只提供2聲道的高音質(zhì)DVD影片也都采用此技術(shù)進(jìn)行聲音編碼，音質(zhì)表現比起傳統的AC-3格式高出不少，且幾乎所有的DVD播放裝置都支持了MLP格式。
 
 那或許讀者會(huì )有疑問(wèn)，為何不在DVD時(shí)代就采用此編碼技術(shù)來(lái)推出多聲道系統？首先，我們必須要考慮到，標準的DVD傳輸流量并不高，因此若5.1聲道采用此種格式壓縮，2聲道LPCM流量通常為1.5Mbps，6聲道可能要高達4.5Mbps，加上影片本身所需的流量，一般DVD播放裝置上可能就無(wú)法使用，其次，雖然DVD容量是傳統CD的6、7倍以上，但是MPEG-2視訊壓縮格式也會(huì )用去更大的流量以及儲存空間，加上音效所需的儲存空間，更是顯得捉襟見(jiàn)肘。因此，到藍光世代才提出無(wú)損多聲道格式，也是著(zhù)眼于藍光規格動(dòng)輒2、30GB以上的儲存容量，在儲存空間上較無(wú)限制的緣故。
 
 由于Dolby Digital技術(shù)出現較早，且被采用為國際標準，因此不論在電影院或者是多媒體激光視盤(pán)、電視聲音訊號中，都可見(jiàn)到其被大量應用的范例，雖然早期有著(zhù)音效質(zhì)量較差的缺點(diǎn)，但是在進(jìn)入藍光世代之后，隨著(zhù)藍光媒體的高儲存容量以及HDMI的高流量支持，并藉由改善編碼規則達到真正原音重現的能力。
 
 ■DTS（Digitial Theater System）
 
 DTS是在1993年1月由DTS公司所開(kāi)發(fā)成功的1種多聲道編解碼技術(shù)，在當年6月便被大導演史蒂芬史匹伯的經(jīng)典名片侏羅紀公園所采用，當時(shí)藉由此多聲道技術(shù)所傳達出來(lái)的聲音細節，震撼了無(wú)數觀(guān)影人的耳朵。
 
 DTS與Dolby Digital的技術(shù)非常相似，DTS同樣也是采用有損壓縮的數字編譯碼技術(shù)，將5.1聲道壓縮成1條數字聲音串流，記錄到儲存媒體上，播放時(shí)才由設備進(jìn)行解壓縮，還原為各自獨立的5.1（或6.1、7.1）聲道音效訊號。
 
 DTS公司推出了多種聲場(chǎng)技術(shù)，其中DTS Digital Surround是最廣為流傳的一種，屬于5.1聲道系統，人們通常說(shuō)的DTS技術(shù)，或者DTS環(huán)繞，一般就是指DTS Digital Surround。DTS采用CAC（Coherent Acoustics Coding，相干聲學(xué)編碼）方式工作，和Dolby Digital一樣也屬于利用心理聲學(xué)原理來(lái)對聲軌進(jìn)行編碼的有損數字壓縮技術(shù)。在電影院中，DTS的音軌錄音采取了特殊的聲音畫(huà)面分離的數字立體聲，數字音軌燒錄在光盤(pán)上，由專(zhuān)用的光驅讀取，另外在拷貝的模擬音軌與影片畫(huà)格之間紀錄有時(shí)間同步碼，用來(lái)控制光驅播音與畫(huà)面的同步。
 
 由于DTS講究音質(zhì)表現，因此在儲存空間上的需求較大，這主要是因為其編碼架構的不同，首先，DTS采用24-bit編碼，比起AC-3只用18-bit，在動(dòng)態(tài)范圍上就廣了許多。而取樣頻率方面也高達96KHz，為AC-3的2倍，不過(guò)平均壓縮比約為1：3，因此比起AC-3要占用更大的儲存空間。而DTS采用的是VBR（Variable bit rate）動(dòng)態(tài)壓縮技術(shù)，會(huì )隨著(zhù)聲音數據的多寡來(lái)調整壓縮比，而這些壓縮比介于1：1到1：40之間，已平均數據速率來(lái)說(shuō)，每秒1.5Mbps的傳輸流量，為一般AC-3編碼的3到5倍，因此聲音的質(zhì)量要比AC-3高出不少，不僅是整體音場(chǎng)的動(dòng)態(tài)范圍，在高音與低頻的量感更是AC-3所不能及的。
 
 不過(guò)由于DTS所需要的儲存空間較大，同常采用DTS技術(shù)的DVD影片，只會(huì )儲存單一DTS聲軌，或是搭配另一個(gè)AC-3聲軌，而不能如同AC-3可以讓DVD影片同時(shí)容納多個(gè)多聲道聲軌，同時(shí)也會(huì )壓縮到其它附加內容的儲存空間，因此采用DTS聲軌的DVD影片通常也都只有正片內容，而缺少諸如幕后花絮、多種結局等內容。不過(guò)由于DTS是屬于選配規格，并不是所有的影片都會(huì )采用此種音效規格，因此大部分都是針對具有高傳真音效需求的影音玩家市場(chǎng)，而不是針對一般家庭。
 
 
 圖說(shuō)：DTS-HD的商標
 
 在進(jìn)入藍光世代之后，DTS同樣也推出了自家的無(wú)損多聲道音效格式，更為DTS-HD，DTS-HD具有格式升級能力、數據串流傳輸廣泛的前后兼容性、可移植性以及可加密性。理論上DTS-HD可以支持無(wú)線(xiàn)數量的獨立環(huán)繞聲道，并且也具備有向下混音至5.1甚至是2.1聲道的能力。HTS-HD是1種具有高質(zhì)量低碼率（Low Bit-Rate，LBR）的聲音壓縮技術(shù)，采用的也是DTS最引以為傲的核心技術(shù)Coherent Acoustics技術(shù)，在128Kbps時(shí)即可具備有CD音質(zhì)表現，也可進(jìn)行低于64Kbps的聲音編碼，并且可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)自我調整，以利于網(wǎng)絡(luò )傳輸，因此在編碼靈活性以及音質(zhì)表現上，可以輕易取得平衡。
 
 
 圖說(shuō)：DTS-HD的轉碼流程。
 
 DTS-HD另外一個(gè)優(yōu)勢就是只要擴大機支持DTS解碼，利用Set-Top-Box內建的轉碼功能，將高流量的DTS-HD串流轉換為標準的1.5MBps流量音軌，即可被現有支持DTS解碼的擴大機還原為正確的聲道與聲音表現。
 
 結論
 
 雖然在DVD世代，兩大多聲道編碼標準有其各自不同取向，因而形成了不同的市場(chǎng)定位，但是在進(jìn)入藍光世代之后，兩者之間的差距有縮小的傾向。Dolby技術(shù)由于是標準化，且占市場(chǎng)大宗，因此在競爭上也顯得較具優(yōu)勢，而在DTS這方面，可以利用舊有的擴大機進(jìn)行DTS-HD的譯碼，則是其優(yōu)點(diǎn)之一，雖然如此一來(lái)DTS-HD的最大優(yōu)勢—音質(zhì)，將不復存，但考慮到過(guò)去的硬設備投資仍可存續其價(jià)值，對于已經(jīng)有不錯硬設備的消費者，也會(huì )是個(gè)相當大的誘因。