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第三节 立体声
同学们，今天老师将与大家一起学习“立体声”这一节的知识，（板书课题：立体声）在学习之前，大家先看看这幅图片，（播放图片）现在，同学们告诉我，这张图片上的物体都有什么特点？
没错，这几张图片展示的物体都是——立体的。立体是一个几何概念，有长、宽、高三个维度（三维空间）。我们平常说一个物体是立体的，是靠什么感知的？——视觉，对吧？我们说一个水杯、一本书、一间教室是立体的，这都是视觉立体感。那么，听觉会不会也有立体感呢？——答案是肯定的。同学们可能会问，声音看不见，摸不着，怎么会有立体的呢？其实啊，同学们，你们每天听到的大多数声音都是立体声。
当我们听到一个声音传来时，我们能判断这个声音是来自前方或者后方，左方或者右方，上方或者下方。比如，当你行走在马路上，一辆汽车从我们身后驶过，我们只凭听音就能感受到它是从左边驶向右边，还是从右边驶向左边，是从远处驶来，还是从身边驶向远处。置身于演唱会的人，通过耳朵听声音就能辨别小提琴、笛子、电子琴等乐器的大概位置（左右/前后），（同学们可能会认为这是通过音色来判断的，其实音色是判断它是什么乐器，而不能判断它的位置。）或者歌手唱歌时在舞台上左右走动，置身现场的人能感受到声音一会从左边传来，一会从右边传来。当你站在楼下，楼上有人叫你的时候，你的反映是抬头向上看。这些都说明人的听觉有辨别声音方位的能力，这就是听觉立体感。
通过前面老师的讲的例子，同学们能不能准确的描述立体声的概念呢？（互动）立体声是——具有立体感的声音（方位感、层次感、临场感等空间分布特性）。（板书概念：立体声是具有立体感的声音）（强调：声音的立体感是人的听觉感受）
自然界的雷声、火车声、枪炮声这些声音，我们除了能够感知它的强度、音色、音调外，还能够感知它从什么地方传来，如果是几个声音同时传来，我们还能辨别它的先后顺序，我们把这种人们直接听到的具有方位层次等空间分布特性的声音，称为自然界中的立体声。（板书：自然界中的立体声——真正的立体声）
如果把这些立体声经记录、放大等处理，重放时所有的声音都从一个扬声器放出来，这时还能听到哪个声音靠左一点、哪个靠右一点，小提琴声、鼓声、电子琴声分别从哪个方位传来吗？——不能对吧？也就是说(与原声源相比)原来的空间分布感消失了，这种重放声就不是立体的了。（板书：立体声经过处理从同一个扬声器中重放的声音不是立体声）
但是，如果从记录到重放能够在一定程度上恢复原发声的空间感(不可能完全恢复)，这种具有一定程度的方位层次等空间分布特性的重放声，称为音响技术中的立体声。（板书：音响技术中的立体声）
那么，我们人是通过什么来感知声音的立体感呢？人是通过两只眼睛看物体，感知到物体有立体感。与视觉立体感类似，人是通过我们的双耳来感知立体声的。耳朵长在头颅的两侧，不仅空间上有一定的距离，且受头颅的阻隔作用，因此两耳接收到的声音会存在各种差异,人就是通过这些差异来构想一个虚拟的三维空间，从而判断声源的位置，这就是双耳效应（板书：双耳效应）。这种差异主要体现在5个方面（时间差、声级差、相位差和音色差、耳廓），我们看一下这几个方面各是怎么体现的。
（画图：人头）这是一个人头，如果声源在我们的正前方的中轴线上，声音到达两耳的距离应该是一样的；假如声源偏右侧，那么声波传到两耳的距离不一样，（到达左耳距离远，到达右耳距离近），所以需要的时间也不一样（有时间差，时间差可以通过距离差）。如果声源在两耳连线上约为0.62mS（两耳之间的距离除以声音在空气中的传播速度），瞬态声就是借助于时间差来定位的（板书：时间差定位瞬态声）（原因：越靠近声源的一只耳朵会先听到声音，就能以此判断声音的位置）。
两耳空间上的距离，使得声波到达两耳有相位差存在（或者说相位差是由时间差引起的）。相位与频率有关，频率越低，相位差越明显。相位差是低音定位的标准。（板书：相位差是低音定位的标准。）（低频声音的波长远大于头颅直径，形成的相位差就小，所以可以根据相位差判别低频声源的平面位置，而高音形成的相位差大于2π，无法判断超前还是滞后）
头颅对声音的阻隔作用，使得从某个方向传来的声音绕过头部才能到达较远的一只耳朵，传播过程中会使得声压级有一定衰减，使得耳壳处产生声级差。声源偏向的一侧声级大（两耳连线上达25dB）。声级差是高音定位的依据（板书：声级差是高音定位的依据）（高音波长远大于头颅尺寸，会被头挡住，形成反射吸收，使得与声源在同一侧的耳朵获得的声音能量多一些；而低音绕过头颅，人耳感到的声级差会比较小）。
一个声音有多个频率组成，根据绕射规律，不同频率声波绕过头部的能力不同，使得两耳听到的音色就有差异。频率越高，衰减越大。音色差定位非纯音的能力较强。（板书：音色差定位非纯音）
耳廓是向前的，能够区分前后方的声音；它复杂的形状，会使不同方位的声音在其中都会发生复杂的变化。（耳廓对前后方向、上下垂直方向的声音定位，双耳是平面定位）
我们了解了人耳感知立体声的过程，同学们想想，如果你很喜欢某一场演唱会，想要在家里也能听，怎么才能让在家里听的时候，也能获得音乐会现场的效果呢？也就是说，音响技术中如何体现立体声重现？ 就是利用（模仿）双耳效应，对现场的声音进行记录、传送、重放，在一定程度上获得临场感。像图中那样，利用2只拾音话筒放置于假人头两侧分别拾取左(L)右(R)2个声道的信号，用一系列的音响设备分别对L和R信号进行一系列处理后，最后用2只扬声器分别播放L和R信号的立体声系统就称为双声道立体声系统。(板书：双声道立体声系统)它包括记录和重放2个过程,这是它的重放过程示意图。在双声道立体声重放声场中，有一个“最佳听音位置”，该位置大约在与L，R扬声器组成的等腰三角形的顶点(2只音箱连线的垂直平分线上)（板书：最佳听音位置）
双声道立体声系统只有水平方向的声像定位；该系统为2—2—2模式（三个2的含义：2声道录制，2声道传送，2声道重放）；（板书：2—2—2模式）。如果L、R扬声器播放的是同一路信号，仍然属于单声道系统。要想获得立体声的效果，必须满足下列三个条件：第一是要有立体声音源（立体音源就是有方位变化的声音，录制的时候要用多只拾音话筒，才能反映出声音方位的变化）；第二要有立体声的声场（所以，在播放的时候要用多个扬声器，至少是两个，且多个扬声器摆放位置有讲究）；第三是人耳立体声听觉机制（就是听音者有两只耳朵，如果只有一只耳朵听力正常，是感受不到立体声的）；（板书：获得立体声的效果的三个条件）
双声道立体声对音响技术的贡献很大，但是双声道立体声系统只有水平方向的声像定位（缺乏临场感）；如何使人完全感觉是“置身于音乐会现场”呢？想要获得更好的立体声效果，在双声道立体声的基础之上，人们对环绕立体声进行了研究。
首先，我们认识一下什么是环绕立体声？
像图中所示的那样，由直达声、近次反射声、部分混响声形成的前方声场和由混响声形成的后方声场的组合，就称为环绕立体声。环绕立体声能使人感受到来自四面八方的声音，听环绕立体声音乐，能感到音乐是回旋的、缭绕的、有立体感。
环绕立体声系统是在双声道立体声的基础上，增加声道数，使得重放声有包围感。立体声系统主要有4类，下面我们一一进行学习。
图4为4声道环绕立体声录制和重放示意图。上述的4声道录制、4声道传送和4声道重放的环绕立体声模式，称为4—4—4模式。由于它声道数多，记录、传输、重放设备复杂，成本高，且无法与已流行的双声道立体声兼容，因而没有实用价值。
真正适用于家庭的环绕立体声系统有简易环绕立体声系统、杜比定向逻辑环绕立体声系统和杜比AC-3环绕立体声系统3种。
第一种是简易环绕立体声系统，在双声道立体声基础上增加2个后置环绕声道S，L、R经过延时衍生出后置声道信号，达到临场效果，这就是“双声道4声道重放”。后置声道信号也可以通过移相衍生。由于移相或延时产生的后置声道信号是假的，所以叫假环绕立体声系统。
第二种是杜比定向逻辑环绕立体声系统，用4个声道拾音（左前L、右前R、中置C、环绕S），经过编码变成 2个信号（LT，RT）记录在媒体(磁带、光盘)上；重放时，由专用的“杜比解码器”解码还原出L，R，C，S 4个信号，送入4个声道重放。称为杜比定向逻辑环绕立体声系统。这种模式称为4—2—4模式。
第三种是杜比AC-3环绕立体声系统，将左声道L、右声道R、中置声道C、左环绕SL、右环绕SR、超重低音声道Sub 6个声道的信号经模/数转换后，经过数字编码压缩成为一条数字声迹(数码流或比特流)，再记录在媒体(光盘)上。在重放时，AC-3编码信号送到AC-3解码器进行解码，还原出上述6个声道的信号，经数/模转换输出6个声道的音频信号。这就是杜比AC-3环绕立体声系统，其模式可称为6—1—6模式。
L、R、C、SL、SR五个声道频率范围：20Hz—20kHz(全音频频段)；超重低音Sub频率范围：20Hz—120Hz（全频段的1/10），称为0.1声道，该系统也叫5.1声道立体声系统。
