杜比耳机技术的发展历程

杜比耳机技术的工作原理是产生一种听力上的假象：它让您觉得在听一套有五个扬声器的家庭影院系统，而实际上您所用的不过是一副再普通不过的立体声耳机。

这种假象是基于一些声学上的基本认识：我们是如何判断声音来自哪个方向，有多远的距离，是否处于运动状态。我们甚至可以同时定位和追踪多种声音。

我们之所以能做到这一点是因为来自特定音源的声音到达左耳与右耳时会有略微不同的特性。我们的大脑仅凭那些细微的差别就可以得知我们所需要的有关该声音的一切。我们的视觉也是同样的原理，大脑通过两只眼睛所产生的视觉上的细微差别来得出三维图像。

随着对人类听觉系统了解的加深，在60年代末70年代初一些音频研究专家就开始设想也许有一天电子信号处理技术能够骗过大脑，让大脑觉得声音是来自一段距离以外的某个特定的方向，而实际上只不过是因为戴着耳机的缘故。

但是实践表明，要在大脑中产生逼真的距离感和位置感远比这些早期的研究者所预想的要困难得多。

早期的尝试

针对人类听觉的研究表明我们的头和肩会将来自特定方向的声音“贴”上特定的标记。比如来自左边的声音到达右耳要比到达左耳略迟，声音强度也要略低一些。同时头的声音遮挡作用也会产生一种滤音的效果。

研究人员发现这种细微的时间、强度、频率响应的差别，科学术语叫做“头相关传输函数（HRTF）”，大脑仅凭这些信息即可辨别声源与声音的运动。随着麦克风和先进仪器的使用，研究人员可以很精确地测量各种HRTF数据，他们开始设想信号处理系统怎样才能以电子技术手段复制HRTF信息。

测量了大量的受试者的HRTF数据后，结果发现这些数据由于每个人双耳之间的距离、以及每个人耳廓和头型的不同而差异很大。因此，用信号处理软件在计算机上复制特定的HRTF信息时，似乎只有具有该特定的HRTF数据的听者才可以感觉到声音来自正确的方向。而其他听者感觉到的方向各不相同，相差很大。

这个发现使研究人员的希望破灭了，他们原本设想研究出具有实用意义的、以耳机为基础的3D听音系统。该系统对每个人都能有同样良好的效果，并能整合在各种各样的消费类产品中。不过到了90年代初，澳大利亚的Lake技术有限公司在信号处理与心理声学方面有了一系列发现，这些发现似乎能够使这些研究人员的梦想成真。

杜比耳机技术的诞生

在1996年，Lake公司决定努力推广应用其独特的、现在已获专利的信号处理系统。数字多声道环绕声技术起到了强大的促进作用，这种技术最初是为电影院而开发的，后来杜比实验室通过镭射影碟（Laserdisc）和新兴的DVD格式将它引入到了家庭影院之中。

在1997年，Lake个人环绕声技术（Lake Personal Surround）诞生，它是现在称为杜比耳机技术的基础。Lake公司开始接触杜比实验室，希望有一个潜在的渠道将他们的技术提供给杜比的认证厂商。杜比实验室对于Lake公司所取得的成就印象深刻，同意帮助Lake公司进一步完善这种技术，并将这种技术推荐给杜比认证计划这顶大伞之下为数众多的消费电子产品和PC生产商。

结果就产生了杜比耳机技术，它是一种成本低廉的信号处理系统，通过任何一副普通的耳机即可逼真地模拟有五个扬声器的环绕声系统。

技术上的突破

杜比耳机技术比早期的耳机环绕声技术上的尝试有几大优势。

首先，杜比耳机技术能够清楚明确地模拟出位于听者头部以外的扬声器所发出的声音。而传统的耳机聆听方式会让听者觉得声像是从头部内产生的。这是因为没有任何声音信息去模拟房间内的扬声器所发出的声音。但是杜比耳机技术能够模拟听音室中复杂的声学特征，其中包括声音在各种表面上产生的反射，有效地骗过听者，让他们觉得声音是从他们周围的多个扬声器发出来的。此外，该技术还能模拟具有不同声学特征的各种各样的房间。

第二，杜比耳机技术普遍适用于所有的听者。由于在信号处理技术上所取得的重大突破，系统不需要常规的HRTF设置来处理个人之间的差异，使技术的实施和操作都变得简单。

第三项优势是相对简单，这使得杜比耳机技术可以整合在各种消费类产品中而品质依然出众。它可以通过各种各样的数字信号处理（DSP）芯片实现，只要能用耳机就可以实现杜比耳机技术，所以这种技术的应用潜力巨大。

杜比耳机技术的第四项优势是尽管它具备高密度的有限脉冲响应滤波（highly detailed finite-impulse response (FIR) ）的各项优点，但是它几乎不产生任何延时。这保证了（立体声或者多声道）影音节目在声音与图像上能够保持同步。

最后一项优势是不需要特殊的耳机。不管是航空公司所提供的廉价耳机还是高端的静电耳机，杜比耳机技术都同样表现出色。当然高品质的耳机会带来高品质的享受。Lake公司专门针对耳机的性能进行了研究，并开发了各种测试方法与可选的补偿方法，对各种耳机的性能进行优化。

应用

杜比耳机技术可以内嵌在数字信号处理（DSP）芯片中，也可以应用在家庭影院系统、数字电视、个人电脑和便携式设备所用的软件中，便携式设备通常只使用耳机。特殊的专用集成电路（ASIC）设计的成本要低于通常的DSP解决方案，但是性能方面却毫不逊色。这样一来在任何时间、任何地点您都可以享受高品质的影院风格的环绕声，而不会打扰家人和邻居。

杜比耳机技术同样可以对节目内容进行编码以应用在某些只能提供耳机这一种播放选项的环境中。第一种利用这种技术特性的环境是飞行中的娱乐：现在有几家国际航空公司给顾客提供看电影时的杜比耳机环绕体验而无需给飞机增加任何设备。这是通过特殊的飞行版电影而实现的，这些电影的特点是有以杜比耳机技术编码的音轨。

从一开始设计时杜比耳机技术就包容了所有可能的音频格式。传统的立体声、杜比环绕声和5.1声道数字节目都能通过这种技术的改造而增强其音效。如此一来不管什么样的节目，从5.1声道DVD到立体声MP3，都能通过任何一副传统的立体声耳机给您带来更加自然的、久听不疲的聆听感受。