| 还原真实音场的3D环绕音效芯片技术 |
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| (2013-11-1 10:55:17) 1903人次浏览 |
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由于平板、智慧手机等仅具备单音或立体声双喇叭情况下，厂商凭藉着复杂专利的演算法技术，以可携式装置的CPU/DSP辅以软体或硬体加速辅助方式，在一般立体声喇叭/耳机，并搭配游戏的支援来呈现模拟出家庭剧院级的5.1～7.1声道的环场音效；同时也设计出可连接手机、平板的外接式音效模组，提供行动装置的3D环绕音场的效果......
环绕音效技术源自电影 由杜比与DTS双雄争霸
音效是电影工业中呈现戏剧张力的精髓。
厂商开发出能将既有2/5.1/7.1声道的音讯来源编码、模拟出9.1甚至11.1声道的3D环场音效技术（DTS）
针对Ultrabook、平板、PMP、智慧手机等可携式装置以及耳戴耳机所推出的环绕7.1声道音效晶片（Conexant）
1965年由雷．杜比创办的杜比实验室（Dolby Lab）钻研电影音效技术，在1987年推出数位化的Dolby Digital杜比数位音效技术；而1991年由大导演史提芬．史匹伯（Steven Allan Spielberg）所创立的DTS Inc（Digital Theater Systems），也加入数位电影音效的角逐。最早的Dolby Digital 5.1（AC-3）与DTS 5.1标准声道系统，由左前（LF）、右前（RF）方两个前置立体声道，加上左后（LR）、右后（RR）两个后置立体声道，结合正前方独立中央声道（Center）与一组20～120Hz重低音声道（Woofer）五个不同的喇叭所组成。
迈入蓝光（Blu-ray）影碟时代，除了影碟内容解析度提高到FullHD（1920x1080p）之外，音效编码格式也进化到7.1甚至8声道（96Khz），也就是在正左（L）与正右方（R）各追加一组喇叭输出，而演进成为现今最新的Dolby Digital Plus 7.1（E-AC3）和DTS ES Discrete 7.1规格，甚至更进一步导入无失真压缩的Dolby TrueHD与DTS-HD Master编码规格。只要搭配支援7.1声道的播放软体、放大机与喇叭组合，就能观赏7.1声道的蓝光影碟，享受浸润式的3D环场音效。
目前在家用剧院的市场主流，甚至是桌上型电脑，仍以7.1声道环绕音效技术为主。Dolby与DTS这两大音效处理技术/编码规格迥异，但各自都具备向下相容的播放能力，也就是采7.1声道录制编码的Dolby Digital Plus/Dolby Surround 7.1、Dobly TrueHD的影碟，或DTS-EX/DTS HD Master Audio 7.1影碟，即便在旧的5.1声道放大机/喇叭上，仍可顺利解码并呈现5.1声道播出。在以往DVD时代，大多数影碟的音效技术/编码格式大部分采用Dolby Digital；而在蓝光影碟时代，DTS-HD的蓝光影碟占有率较高。
许多放大机也会支援Dolby或DTS两家音效编码技术。而相关技术与验证标准，也从大萤幕也逐渐下放到家庭剧院，成为各音响放大机、等化器、喇叭组、DVD与蓝光（Blu-ray）影碟编解码播放的标准，近年来更扩大到桌上型电脑、笔记型电脑、平板电脑、智慧手机与可携式装置的音效技术的市场争夺。两大剧院音效厂商，也正积极开发更多声道的环绕音效技术。像是DTS Dolby Pro LogicⅡ，首度将音效处理技术提升到9.1声道，而DTS的NEO：X则增加了Front Height与Wide共四支喇叭，可将2.0/5.1/6.1/7.1声道的LPCM音讯转换为9.1甚至11.1声道，而且针对不同使用情境提供Cinema、Music、Game操作模式。
运用HRTF技术的3D环绕音效技术
受限于一般桌上型电脑、笔记型电脑平台，以及平板电脑、智慧手机等可携式行动平台的空间摆设或平台体积限制，不可能去设计或外接出5.1～7.1个喇叭来呈现3D环场效果。厂商利用所谓Head Related Transfer Function；HRTF），利用人类位于3D立体空间中，各种声波以几千～几万分之一秒的差距先后传达到耳朵，由大脑可以分辨出那些细微的声波型态并差换算成声音在空间里的位置来源。因此藉由软体演算法则，以消耗桌上型/笔记型器电脑CPU或可携式装置的CPU/DSP的方式，计算各种声波发音来源，累加各种声波并组合转换成能以单音或立体声喇叭呈现出来的讯号；也就是当用户戴上耳机或者只能外接一组立体声喇叭情况下，也能藉由HRTF的3D环绕音效合成技术，模拟出具备5.1甚至7.1声道的3D环场音效的效果。
在1980年初期，由美国休斯飞机公司（Hugh Aircraft）旗下研究机舱内通讯技术的实验部门SRS Lab，开始将军用通讯/音效技术转移到民间。SRS Lab拥有多项环场音效的专利技术与处理晶片，且在1990年代授权给像是SONY、RCA等电视公司应于于电视机。相同时期另一家竞争的公司像QSound Labs，也开发出像是Q3D等类比音效晶片。他们的特质是无须内容来源、软体格式上的支持，透过后端将音源讯号的部份讯号分离、强化处理，来达成环场音效的效果。威盛也获得QSoundLabs授权，应用于其Vinyl音效晶片，并具备8声道环场音效。
1995年Aureal Semiconductor针对PC个人电脑，开发出运用HRTF技术开发出Aureal3D（A3D）技术的Vortex环绕音效晶片，采用美国国家航空及太空总署（NASA）开发的声波追踪（Wavetracing algorithms）演算法，利用障碍物对声波的反射（Reflection）、混响（Reverb）、阻塞（Occlusion）等自然界现象，精确呈现出拟真的的环境音效。Aureal也开放自己的A3D API给游戏开发商，来开发出具备3D环绕音效的游戏。Diamond Multimedia公司曾推出采用Aureal Vortex音效晶片、PCI界面的Monster Sound音效卡。PC音效卡龙头新加坡创新科技（Creative Labs）也以子公司E-mu为好莱坞开发的音效技术为基础的环境音效延伸（Environment Audioe Xtension，EAX）来应战。
经过一番专利诉讼与并购过程，Creative于2000年9月并购并取得A3D技术。QSound Labs于2010年卖掉其图形处理部门后，转型成演算法IP智财授权公司，专供Android智慧手机的音效技术授权。DTS则于2012年7月购并SRS实验室，拥有1，000多项音源前置/后制/环场音效等专利IP智财。
针对平板/手机行动装置的3D环绕音效晶片
Dobly、DTS双雄分别针对OEM、ODM厂商，无晶圆厂IC设计公司授权，针对桌机、笔电、平板、手机等采双喇叭应用环境，分别推出Dolby Digital Plus─Mobile/DTS Ultra Mobile技术。像科胜讯（Conexant）开发针对Ultrabook、平板、多媒体播放器、智慧手机等可携式装置的杜比环绕7.1声道音效晶片，提供Class-D喇叭与Class-G耳机讯号放大器；同时针对发烧游戏玩家的耳戴式耳机，推出CX20873 DSP数位讯号处理器的音效晶片。
台湾骅讯电子（C-Media） CMI8768+/8770音效晶片分别支援Dolby、DTS 5.1声道技术，CMI8788则同时支援Dolby Digital Live 5.1声道、Dobly Master Audio与DTS Connect/DTS Neo：PC的7.1声道转双声道输出；以及像CMI6620A/6632A等 7.1声道USB Audio晶片，开发商可开发出连接USB/Micro-USB接口的USB音效周边/外接盒。至于高通（QualComm）则是DTS前置处理技术应用于MSM8960、QDSP6晶片，DTS-HD 7.1解码技术则应用于MSM8974晶片。
Dolby/DTS双雄同时授权耳机厂商，运用Dolby HeadPhone/DTS HeadPhone技术，将5.1或7.1声道虚拟转换成以既有立体双通道输出的能力，也可以对多声道影音或游戏内容解码并提供真实的多声道环场音效。这类型环场音效耳机，多半设计成透过USB传输线，或支援WiFi无线传输的方式，避免一般蓝牙传输耳机因为传输频宽的限制，而无法传送复杂的7.1声道合成运算的音效讯号。
超微（AMD）最新发表的AMD Radeon R9 290X/280X/270X独立绘图卡系列，除了提供强悍的2D/3D绘图加速/显示效能以外，并采用Gen Audio公司的Astound Surround 3D音效技术，提供7.1声道模拟24声道，以及立体双声道模拟7.1声道的环场音效技术，在处理convolution reverb室内空间残响效果时，无须耗用CPU运算资源，提供游戏玩家真实3D浸润式环场音效，且针对游戏进行过程的敌方角色位置的移动，做即时而精准的快速反应。
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