數位與類比
    自然界的聲音(Audio)和光線(Video)都是以波的型態存在。要將這些波儲存起來的方式有兩種,一種是儲存成數位訊號,另一種是儲存成類比訊號。所謂數位訊號是使用0與1的組合來描述資料;而類比訊號則是按波形本身在一個數值範圍內的數據,全部轉換成強弱不同的電壓記載下來。無論哪一種方式,在重現或轉換時,都會因為讀取或輸出設備的不同而失真。工程師所追求的便是將這種失真的現象降到最低或是消失,由於數位技術的快速發展,目前以數位技術錄音的產品越來越多,數位聲音訊號處理也就成為較佳的解決方式。一般而言,自然界的聲音是一種類比訊號,必須將所錄到的類比訊號轉為數位訊號儲存,播放時,則將所儲存的數位聲音訊號轉換為類比音源訊號輸出,此二種過程稱做數位類比轉換(Analog-to-Digital Conversion, ADC)與類比數位轉換(Digital-to-Analog Conversion, DAC)。

  顧客的偏好與需求常是多變或難以捉摸的,因此市場研究就有其存在的重要意義,藉由收集最貼近行銷決策的資訊來引領出正確的方向前進。”光纖數位音響系統“是一個全新的產品概念,企圖切入最傳統的家庭市場,因此,我們將此產品不同於傳統音響系統的特色獨立出來,先了解市場規模與趨勢,再規劃出產品規格以符合顧客期望與需求。從影音產品的發展歷史來看,我們可以發現人類對遠距離聲音與影像的需求(知識/娛樂…)從未中止,而影音產品在成為家庭中心後仍不斷地交叉前進,持續進化:

1906 加拿大發明廣播技術(聲音革命)
1925 蘇格蘭工程師發明電視機(影像革命)
1956 Ampex 發表全世界第一台錄影機(影像進化)
1980 Philips/Sony共同發表 CD 唱片標準(數位化聲音革命)
1997 DVD 標準制定(數位化影音革命)

  數位化已成為人類生活中,不可逆的發展趨勢,聲音格式儘管在20多年前已經完成數位化,但是用來播放聲音的音響系統(喇叭)卻仍停滯在類比技術。類比音響系統在發展的多年間,也發展出許多技術來克服長距離傳輸及訊號失真等問題,但是所耗費的成本極高,許多規格較好的音響系統價位動輒上萬或數十萬,這些所謂高級音響系統僅能流通於特別愛好者即發燒友之間。如今,我們運用最新的數位及光通訊科技,可以在萬元以下的範圍內,達到高級音響系統的規格。科技的進步與成熟,讓我們得以將過去昂貴而奢侈的產品改變為一般家庭都有能力購置的設備,這也就是技術演進帶來的生活水準的提昇。

  蒲朗克的數位音響產品不僅以數位技術處理聲音訊號,更採用光纖作為聲音訊號傳輸的媒介,光訊號傳輸可呈現無失真的數位原音輸出,達到長距離,低傳輸損耗及最佳之聲音重現等過去只有百萬級音響才能達到的功能。
  
音效/音響系統環繞的模式會隨著不同的聲音輸出格式而有所不同,以下介紹幾種不同的聲音輸出格式:
 
  立體聲(Stereo):類比式兩聲道

 
立體聲是由兩個聲道所構成(即左聲道和右聲道),我們一般是用一對音響線分別將左右聲道的類比聲音訊號傳送到發生裝置(喇叭音箱)。過去常用的VHS錄影帶和現在習用的CD 唱片都有兩道音軌,分別以類比及數位方式儲存左聲道和右聲道的聲音訊號。
 
  杜比數位單聲道音效(Dolby Digital Mono)
   
  只有單聲道的效果,並不足以構成立體聲,多半會出現在比較古老的影片中。在影片製作時,會將單聲道的聲音儲存為AC-3格式,因此當以杜比數位系統解碼播放時,只有中間聲道發聲。這樣的音質表現,無疑是比較單調乏味的,因為連基本的立體感都十分欠缺,更遑論環繞效果。
 
  杜比數位立體聲 (Dolby Digital Stereo)
   
  將雙聲道的立體訊號儲存為AC-3格式,因此當以杜比數位系統解碼播放時,可以從主聲道的左右聲道喇叭發聲。這其實與我們常見的兩聲道系統(一般音響都是如此)十分接近,可以建構立體的音場感,只不過Dolby Digital的聲音是經過壓縮處理的,多少對音質有些影響;而CD唱片雖然也是數位格式,但是因為沒有經過壓縮,所以具有高音質的潛力。
 
  杜比數位環繞音效(Dolby Digital Surround)
      利用矩陣編碼的技術,將主聲道、中央聲道與後方的環繞聲道擠壓到兩個聲道中,並以AC-3格式儲存。當以杜比數位系統解碼播放時,可以聆聽到完整的五聲道,不過環繞聲道為單聲音效,而非立體聲。 為什麼只有四個喇叭,會是五個聲道發聲,那是因為一般家庭劇院系統後方的環繞聲道都是雙聲道,但是以雙聲道來呈現單聲道,也就是讓兩個喇叭發出一模一樣的聲音。

  杜比數位環繞音效4.0 (Dolby Digital 4.0) 把獨立的四個聲道,包括主聲道、中央聲道與環繞聲道編碼成AC-3格式儲存至DVD影片中,因此透過杜比數位系統解碼播放時,可以聽到完整的五聲道。此時環繞聲道為獨立的單聲道錄音。 乍看之下,Dolby Digital Surround與Dolby Digital 4.0似乎是一樣的,其實不然。嚴格說來,Dolby Digital Surround是利用兩個聲道來儲存資料,中間聲道與環繞聲道都是從這兩個聲道推演、計算出來的;不過Dolby Digital 4.0卻是實實在在的使用四個聲道來儲存主聲道、中央聲道與環繞聲道,還是有些不同的。

  杜比數位環繞音效5.0 (Dolby Digital 5.0)把獨立的五個聲道,包括主聲道、中央聲道與後聲道編碼成AC-3格式儲存到DVD影片中,當透過杜比數位系統解碼播放時,可以還原完整的五聲道。此時後方的環繞聲道開始走獨立雙聲道路線,提供更精確的定位感與音場包圍感。

  杜比數位環繞音效5.1 (Dolby Digital 5.1)除了主聲道、中央聲道與後聲道外,另外加上一個超低音聲道,然後將這個六個聲道編碼成AC-3格式儲存。因此以杜比數位系統解碼播放時,可以聆聽到五個聲道再加上一個超低音聲道。 雖然Dolby Digital有多種可能性,也包含多寡不同的輸出聲道,但一般而言,我們都簡單的以Dolby Digital來表示Dolby Digital 5.1,也就是5.1聲道的Dolby Digital或AC-3。至於兩聲道的Dolby Digital 2.0,多半會以2 Channel Dolby Digital來稱呼。

  Dolby Pro Logic 是目前所有 AV 擴大機上面,最常見到的環繞音效模式,家裡的錄影帶與影碟片,上面供聲音訊號錄製的軌道都僅有兩軌,但是要構成真正的環繞效果則必須有四軌訊號:包括左右聲道、中央聲道以及環繞聲道。四軌的訊號怎麼放入兩軌的空間,事實上,電影在電影院上映的時候遇到的情況差不多,電影工業的對策是將中央聲道與環繞聲道的訊號經過編碼混入左右聲道之中,而在播放之時再將中央聲道與環繞聲道的訊號解碼分離出來。由 Ray Dolby 先生於 1965 年在倫敦成立的杜比實驗室所發展出來的編碼及解碼方式,後來廣為專業電影院所使用,在專業電影院稱為 Dolby Stereo 系統,對應的家庭用軟體編碼就稱為 Dolby Surround。早期的家用 Dolby 解碼方式是較為簡單的矩陣方式, Dolby Pro Logic 則是專門用來作為改善家用 AV 系統中央對白定位所發展的設計,我們在影碟的封套上幾乎都可以見到 Dolby Surround 註碼的標誌, Dolby Pro Logic 就是針對它作解碼處理。雖然現在影碟片陸續加入了 Dolby Digital 及 DTS 等音效註碼,但 Dolby Surround 編碼依然存在於影碟片上面,若說 Dolby Pro Logic 是目前適用性最廣的家用環繞音效模式,是一點都沒有錯。

  Dolby Digital 就是先前大家常聽見的 Dolby AC-3 環繞音效, Dolby 實驗室現在將其改名為 Dolby Digital ,原因可能有二:原本 AC-3 在電影院使用時稱為 Dolby Stereo Digital ,家用 AC-3 的正式全名則是 Dolby Surround AC-3 ,容易混淆,因此就把電影院及家用同時改為 Dolby Digital 統一名稱;另外一個原因,則是為了因應 DTS 公司也走入家用市場, Dolby Digital 可以與在商標上大大註明「 Digital Surround 」的 DTS 系統一較長短,同時念起來也比較簡明有力。 現稱為 Dolby Digital / DD.( 電影 ) 5.1 聲道音訊之數位壓縮格式環繞音效 ( 壓縮率約 10 : 1) ,現在為家庭劇院擴大機之基本音效規格。

  最早使用 Dolby Digital 環繞音效註碼的影片是1992年的《蝙蝠俠 2 》,現在已經有超過一千部以上的影片使用此種環繞音效(陸續還在增加中),而全世界裝設相對應硬體設備的電影院也有五千多家, Dolby Digital 、 DTS 與 SDDS 可以算是目前最流行的幾種電影環繞音效標準,而 Dolby Digital 是最先打入家用市場的。

  所以,DOLBY DIGITAL (AC-3) 系統有幾種音效規格,包含有單聲道(MONO),雙聲道STEREO(左/右),3聲道(左/右/中央),4聲道(左/右/中央/環繞),5聲道(左/右/中央/後左/後右),5.1聲道(左/右/中央/後左/後右/重低音)

 
  PCM 高音質數位音效
      相較於前述幾種利用AC-3編碼技術來壓縮資料量的方法,DVD也可以利用PCM格式儲存未經壓縮的雙聲道訊號,由於沒有經過任何壓縮損失的處理程序,因此可以獲得最佳的音質表現。 其實這種PCM錄音格式跟CD唱片是一樣的,但由於DVD具有龐大的空間與速度優勢,可以大膽使用更高的取樣率與解析度,因此可以提供遠高於傳統CD的表現。
 
  DTS 數位環繞音效
 
  同樣屬於5.1聲道的環繞效果,但dts採用與AC-3不同的壓縮技術將環繞音效儲存至DVD。播放時必須採用具有dts解碼能力的系統,才能將隱藏在DVD中的5.1聲道釋放出來。同樣是5.1聲道,dts和Dolby Digital 5.1最大的差別在於,兩者使用不同的「演算法」,也就是使用不同的方式來壓縮5.1個聲道的聲音。Dolby Digital 5.1可以將相同的資料壓得更少,佔用最小的空間。反過來說,由於dts不刻意追求最強悍的壓縮能力,因此也有機會保存更多的資訊,如果處理得當,確實可以提供很優越的表現。

  目前專業電影院裡面的環繞音效系統,所呈現的是 Dolby Digital 、 DTS 及 SDDS 三雄頂立的局面,特別是前兩者的競爭更是激烈。原本 Dolby 實驗室先前的 Dolby Stereo 系統在電影院已經獨霸了好多年,最近這幾年除了 Dolby 公司自己將舊有的 Dolby Stereo 升級成 Dolby digital 系統之外, Sony 公司推出稱為 SDDS 的環繞系統,而位於洛杉磯附近的 DTS ( Digital Theater Systems ,數位化劇院用系統)公司也推出 DTS 系統,第一部採用 DTS 音效的電影就是大名鼎鼎的《侏儸紀公園》。這三種系統的音效儲存方式都不太一樣,但與先前的 Dolby Stereo 舊系統比較起來,最大的改良都在於環繞聲道變成立體聲設計,同時環繞聲道也能發出頻率更高的高頻與頻率更低的低頻,如此一來空間的包圍感更好。 AC-3 與 DTS 系統都是全數位 5.1 聲道環繞音效 , 兩者有什麼不同呢 ? 因為碟片的儲存空間有限 , 所以必須作相當程度的壓縮與編碼 ,AC-3 採用大幅刪減理論上人耳無法聽到的微弱聲音 , 而 DTS 則是以提昇數位空間的利用率 , 來達到資訊減量的目的 , 所以 AC-3 的壓縮比高達 12:1, 資訊傳輸率每秒 384Kbps, 而 DTS 的壓縮比只有 3:1, 資訊傳輸率則上升至每秒 1141Kbps, 幾乎是 AC-3 的三倍 , 從數據上看來 DTS 是優於 AC-3, 而實際上聽起來的感覺也是如此 , 無論是聲音的傳真度或是聲道的分離度 ,DTS 都明顯勝過 AC-3, 當然碟片的製作品質才是優劣的最重要因素。

  另外,DTS 是數位 6 聲道,也就是一般所說的 5.1 聲道系統,和其他 5.1 系統一樣有左、中、右、後左、後右、超低音 6 聲軌。它的五個聲軌為 20Hz~20KHz 全頻聲軌、超低音為 20Hz~80Hz ,和 Dolby Digital 六個聲道均為 20Hz~20KHZ 不太一樣,而且要求每個聲道動態範圍高達 96db( 其他系統大都只有 85db) ,足夠處理電影瞬間大動態的要求 ( 例如瞬間大音量的爆炸聲 ) ,總之,在 Dolby Digital 、 SDDS(Sony Dynamic Digital System) 等系統環伺的市場裡 DTS 已逐漸成為全世界電影院統一的數位音效規格。

 
  DVD 上的數位音效
      錄製在DVD影片中的數位音效,存在許多可能。它可以是最簡化的單聲道,也可以是眾所周知的5.1聲道,在此必須一提的,是DVD中的聲音儲存方式,除了Dolby Digital外,也可以是dts數位環繞音效、歐洲的MPEG 2、SONY發展的SDDS,或以高音質立體聲為訴求的PCM數位格式等,但目前DVD主要還是利用PCM和Dolby Digital來記錄聲音,強調高音質和營造豐富的環繞效果。
 
  DTS ES Discrete 6.1
      當大部分 AV 迷都還未擁有 6.1 或 7.1 聲道系統時, DTS 又在2004年六月十五日正式宣布推出新的 6.1 聲道系統,這個新系統稱為 DTS ES Discrete 6.1 。 Discrete 是什麼意思呢?就是分離、獨立的意思。這也就是說, DTS ES Discrete 6.1 就是把後環繞錄在一個獨立音軌裡(其實是在母帶的 5.1 聲道核心區域之外再附加一個獨立的延伸區域),不需要先經過矩陣編碼混入左右環繞聲道的程序。既然沒有矩陣編碼,當然也就不需要再從左右環繞聲道中解碼分離出來。其實,我們目前在使用的 5.1 聲道每聲道都是獨立的,並沒有相互混和。只不過為了「權宜」後環繞聲道,才又用了以前矩陣混合的老方法來處理後環繞聲道。根據 DTS 的 Lorr Kramer ( Director of Spacial Technical Projects )說,他們本來就認為用矩陣方式把後環繞聲道安插在左右環繞聲道裡的作法並不妥當,所以早就想把後環繞聲道以獨立聲道來處理,而這在技術上並不困難。加上以後電影院播放的的電子電影 E- Cinema (或稱數位電影 Digital Cinema )已經確定要用獨立的後環繞聲道, DTS 系統在電影院裡的佔有率並不亞於杜比系統,所以一定會在電影院裡使用獨立的後環繞系統。既然如此, DTS 乾脆決定也在家用市場裡推出獨立的後環繞聲道系統,這也就是 DTS ES Discrete 6.1 系統。
 
  SDDS
      SDDS 的全名是 Sony Dynamic Digital Sound ,當然是由 Sony 所發展出來的,它使用與 MD 同出一源的感覺編碼壓縮技術,由於美國八大影業的哥倫比亞/三星( Columbia/Tri Star )公司隸屬 Sony 公司旗下,理所當然會推出此種音效的拷貝,只不過在 Dolby Digital 與 DTS 占有率較高的陰影下, SDDS 目前的影響力比較低。與 Dolby Digital 及 DTS 的 5.1 聲道不同的是, SDDS 屬於 7.1 聲道的系統,多出來的兩個聲道是中左聲道與中右聲道,也就是說 SDDS 在前方共有五個聲道。 DTS Dolby Digital 的腳步正式進入家用環繞系統的市場, SDDS 是否有機會也參一腳進入家用的市場呢?目前 Sony 還沒有這方面的動作,短期之內應該是沒有可能在家裡嘗試 SDDS 音效的。
 
  THX
      THX 是美國星際大戰系列大導演 George Lucas 所提出的電影院播放系統,其目的是為了提高電影院的影片影音播放水準,以期使觀眾能完完全全感受到導演所欲表達的企圖。因此它對電影院的空間與所有音響器材的規格都有相當嚴格的規定,甚至播放時銀幕的亮度都有一定的要求,而且電影院在發給 THX 執照之後還必須每半年接受複檢一次,以免器材老化而不符標準。 THX 的規格後來也由電影院延伸至家庭用的器材,與電影院有著同樣嚴厲的規格,目前已有許多廠商生產符合 THX 標準的影音器材,一套完全由 THX 規格器材組成的 AV 系統應該能夠達成以下的效果:一、全頻段的高音及低音,二、聲音更為平順自然,三、在聽覺範圍內最少的低音失真,四、更清晰的人聲定位。必須注意 THX 是一個標準而不是一件器材,因此只要是符合該標準的器材在面板上都會加以標示,消費者可以據此選購。
 
  THX Surround EX
      由於星際大戰首部曲的上演,讓大家知道電影院裡的杜比數位環繞系統增加了 EX 系統。其實,電影院使用的杜比 EX 最早在 1998 年 10 月,美國 Atlantic City 的 ShowEast Film Exhibition 中宣佈,而 1999 年 5 月 19 上演星際大戰首部曲 Episode 1 The Phantom Menace 時,就是第一部在電影院中播映的 EX 音效電影。為了播映那部電影,當時已經有許多電影院加裝杜比 EX 的解碼以及喇叭來放映。至於家用 THX Surround EX 系統,則是到去年 1999 年 9 月,美國 CEDIA Expo 展覽會上才推出的。

  為什麼 EX 會分為家用與電影院用呢?由於 EX 系統是由杜比與 Lucasfilm 聯手開發的,所以他們二家說好,在專業領域裡,專利許可費由杜比收取。而在家用領域裡,專利許可費由 Lucasfilm 收取。目前,在電影院裡已經有好幾個品牌的解碼器上市,包括 DTS 與 SDDS 也可以使用 EX 系統。

 
  傳輸介面
      S/PDIF是 SONY/PHILIPS Digital Interface 的縮寫。SPDIF 制訂於 80 年代,正是推動 CD 規格的 SONY 與 PHILIPS 這兩大廠商的合作產物。最初是為了家用的 CD player 以及 DAT 錄音座而設計。SPDIF 是一個數位訊號的傳遞規格,可以是 PCM、AC3、DTS 等訊號。SPDIF 數位訊號可以用同軸(coaxial)端子來傳遞數位訊號,但是只要把這個訊號轉變為光,就可以用光纖(optical)來傳遞。所以同樣是聲音的數位訊號,可以用同軸端子(用電),也可以用光纖端子(用光)來傳遞,雖然傳遞的媒介不同,但是內容卻是一樣的。
 
  光纖接頭型式
   
Toslink
  一般視聽家電裝置的光纖接頭採用方形的光學輸出插座(optical output port),稱作Toslink。

  有些視聽家電裝置在設計時為了節省空間,便設法將光纖輸出插座(optical port)和耳機輸出的插座(headphone port)合而為一,這種特殊的光纖/類比混合接頭可以用來輸出光學數位聲音訊號或類比聲音訊號,讓使用者可以選擇使用哪一種訊號。配合這種光纖輸出插座最典型的做法是光纖接頭改用一種類似3.5mm耳機接頭的形式,這種小型圓形光纖接頭又稱作Miniplug。目前已有廠商生產提供Toslink和Miniplug的轉接頭,方便使用者連接各式視聽家電裝置的光學輸出訊號。
Miniplug
 
  塑膠光纖
   
  塑膠光纖(POF, Plastic Optic Fiber) 被廣泛應用於各種數位音響系統,例如AC-3 和DTS。如同石英光纖的構造一樣,塑膠光纖是由纖核包覆反射層所構成。當光訊號進入纖核後繼續以直線運動方式在光纖核內前進,當光粒子碰到反射層時,光粒子以相同角度折射後繼續前進。由於光的前進沒有磨擦力也不需要外加能量,因此,數位聲音的光訊號在透過光纖傳送時,可以利用這種物理特性很容易做到長距離、低損耗而且節省能源。使用類比金屬導線(喇叭線)若要達到相同的效果,則必須付出相當昂貴的代價(採用低阻抗的貴金屬導線或加粗導線增加表面傳導面積),才能獲得部份的效果。