聲音的魔力無所不在，從一句簡單的問候到磅礴的電影配樂，聲音的呈現方式直接影響我們的感知與心情。不過，您是否曾這樣問過：「單聲道是什麼意思？」、「立體聲跟單聲道又有什麼差別？」、「杜比環繞音效是怎麼回事？」這些問題。別擔心，本文將帶您深入淺出地了解單聲道（Mono）、立體聲（Stereo）以及環繞音效（Surround Sound），解析它們的運作原理、關鍵差異，並探討最新的空間音訊（Spatial Audio）技術，助您打造出自己喜歡的聽覺體驗！
單聲道是什麼？聲音再現的基礎
單聲道，英文為Monaural Sound或Monophonic Sound，常簡稱為Mono。顧名思義，單聲道就是將所有的聲音訊號，無論是人聲、樂器還是環境音，全部混合錄製在「單一音訊聲道」中。播放時，即使透過多個喇叭放送，每個喇叭輸出的也都是完全相同的聲音訊號。
這意味著，聆聽單聲道錄音時，聲音聽起來會像是從一個固定的點或方向傳來，缺乏聲音的寬度、深度和方向感。想像一下，早期的收音機或老式電話，那種聲音集中、沒有左右之分的聽感，就是典型的單聲道效果。
雖然現在立體聲和環繞音效已是主流，但單聲道並未完全消失。它在某些特定場合依然扮演重要角色：
- 語音通訊：例如傳統電話、對講機、部分網路會議，單聲道能清晰傳達語音內容，且對頻寬要求較低。
- AM廣播：許多調幅廣播電台仍採用單聲道播送，尤其以談話性節目為主。
- 公共廣播系統：在車站、商場等大型公共空間，為了讓聲音均勻覆蓋，常使用單聲道系統。
- 部分音樂創作：有些音樂人或製作人，為了追求特定的復古風格或藝術效果，會刻意選擇以單聲道錄製發行作品。例如，傳奇樂團披頭四（The Beatles）的早期專輯，以及巴布·狄倫（Bob Dylan）的部分作品，都有發行過單聲道版本，這些版本至今仍受部分樂迷珍藏。
單聲道是聲音記錄與重播技術的起點。儘管其表現力不如後來的立體聲與環繞聲，但它為後續更複雜的聲音技術奠定了基礎。理解單聲道的概念，有助於我們更好地理解立體聲與環繞音效帶來的聽覺革新。
加碼小知識：飛機火車廣播聲音不好聽？單聲道是關鍵因素之一！
您是否也覺得飛機上機長或火車上列車長的廣播聲音，聽起來總是不夠清晰悅耳，甚至有點扁平缺乏立體感？這和我們上面提到的，公共運輸工具上的廣播系統，幾乎清一色都是單聲道設計有些關係。
為什麼會這樣呢？主要原因如下：
- 首重訊息傳達而非音質享受：
飛機和火車的廣播系統首要任務，就是確保每一位乘客都能清楚聽見重要的安全指示和行程資訊。在這種需求下，聲音的清晰度和可辨識度遠比音質的細膩度或立體感來得重要。單聲道系統結構相對簡單，更容易在嘈雜環境中將語音訊號有效地傳遞出去。 - 單聲道的均勻覆蓋優勢：
在一個長條形或多隔間的空間（如機艙、車廂），使用單聲道系統可以更輕易地讓所有位置的乘客接收到基本一致的聲音內容。如果使用立體聲，乘客會因為座位不同，離左右喇叭的距離各異，反而可能造成聽感混亂或某些語音元素聽不清楚的問題。也就是說：「讓每個人都聽到一樣的」比「讓人聽到立體的」更重要。 - 成本與維護考量：
單聲道系統的硬體設備相對簡單，建置成本較低，後續維護也比較容易。對於公共運輸工具而言，可靠性與經濟效益是重要考量。 - 訊號處理與壓縮：
為了讓語音在背景噪音中更突出，廣播訊號在送出前可能經過壓縮處理，讓小聲的部分變大聲，大聲的部分被限制，這雖然能提升整體音量和清晰度，但也可能犧牲聲音的動態和自然感，聽起來比較平。
因此，當您在飛機或火車上聽到不太悅耳的廣播時，可以理解這是為了實用性、可靠性和清晰傳達資訊而設計的結果。必須強調的是，單聲道本身並不是造成聲音聽起來不夠悅耳的唯一元兇，更像是非戰之罪。真正的原因是整個廣播系統的取向，其設計目標是截然不同的。
立體聲是什麼？雙聲道如何打造音場與方向感？
立體聲，也是雙聲道，英文Stereophonic Sound，簡稱Stereo，是聲音再現技術的一大邁進！它與單聲道最根本的差別在於使用了「兩個獨立的音訊聲道」，通常稱為左聲道（L）和右聲道（R）。這兩個聲道分別錄製和播放不同的聲音訊息，模擬人類透過雙耳感知聲音的自然方式。
當我們聆聽立體聲時，大腦會綜合分析左右耳接收到的微小聲音差異，包括：
- 音量差（Interaural Level Difference, ILD）：靠近聲源的耳朵會接收到較大的音量。
- 時間差（Interaural Time Difference, ITD）：聲音抵達兩耳的時間會有先後之分。
- 相位差（Phase Difference）：聲波抵達兩耳時的相位可能不同。
透過這些線索，我們能夠感知到聲音的來源方向、遠近和空間分布，形成所謂的「音場」（Soundstage）或「立體聲聲像」（Stereo Image）。這使得音樂聽起來更寬闊、更有層次，樂器和人聲的定位也更清晰，彷彿表演者就在你面前展開。
其實，「Stereophonic」一詞源自希臘文「stereós」（固體的、堅固的）和「phōnḗ」（聲音），由美國西方電氣公司（Western Electric）在1927年創造，意指具有三維空間感的聲音。
現代立體聲技術的關鍵奠基者是英國EMI公司的工程師艾倫·布倫萊恩（Alan Blumlein）。他在1930年代初發明並申請了立體聲錄音、唱片刻錄（著名的45/45系統，即唱片溝槽的兩壁以相對於垂直線各45度角分別攜帶左右聲道信息）及電影音效的專利。他提出的「布倫萊恩對列」（Blumlein pair）麥克風擺位法，至今仍是重要的立體聲錄音技術。
立體聲技術的發展，對電影和音樂產業產生了深遠影響：
- 電影音效：早期電影如迪士尼的《幻想曲》（Fantasia）就嘗試了名為「Fantasound」的多聲道系統，雖然更接近環繞聲的雛形，但也推動了立體聲在電影中的應用。後來的寬銀幕電影如CinemaScope、Todd-AO等，更將多軌磁性聲軌與立體聲視為標準配備，提升了觀影的沉浸感。
- 音樂唱片：1950年代末期，Audio Fidelity Records等公司開始大規模生產立體聲LP黑膠唱片，雖然初期播放設備昂貴，但其帶來的全新聽感迅速征服了市場。到了1960年代末，立體聲唱片已基本取代單聲道成為主流。
- FM廣播：1960年代初，美國聯邦通信委員會（FCC）採納了基於增你智（Zenith）與通用電氣（GE）提案的導頻音系統（pilot-tone system）作為FM立體聲廣播標準，讓廣播節目也能呈現立體音效。
如今，立體聲已是音樂聆聽、電視、多數影音串流（如Spotify、YouTube）的標準格式。一對擺位正確的喇叭或一副立體聲耳機，就能帶來遠勝於單聲道的聆聽體驗。
環繞音效是什麼？從5.1到杜比全景聲的沉浸體驗
如果說立體聲讓我們感受到聲音的左右寬度，那麼環繞音效（Surround Sound）則是將聽眾進一步包圍，創造出更全面的三維空間感。環繞音效透過在聽者前方、側面甚至後方佈置多個聲道和喇叭，力求重現真實世界中來自四面八方的聲音。
從四聲道到5.1聲道的演進
環繞音效的早期嘗試是1970年代的四聲道（Quadraphonic sound），它在立體聲的基礎上增加了兩個後方聲道。但由於格式混亂、成本等問題，並未普及。
真正的突破來自電影工業。杜比實驗室（Dolby Laboratories）在1970年代中期推出的杜比立體聲（Dolby Stereo），雖然名為立體聲，但已能在光學音軌上編碼四個聲道（左、中、右、環繞），在影院中解碼還原出初步的環繞效果。
而現今最廣為人知的環繞音效格式，莫過於「5.1聲道」。這個「5」指的是五個全頻段聲道：
- 左聲道（L）
- 中央聲道（C）：主要負責電影對白和畫面中央的聲音，確保聲音定位穩定。
- 右聲道（R）
- 左環繞聲道（LS或SL）：負責聽者左後方的環境音和效果音。
- 右環繞聲道（RS或SR）：負責聽者右後方的環境音和效果音。
而「.1」則代表一個低頻效果聲道（Low-Frequency Effects, LFE）。這個聲道專門傳送120Hz以下的低頻音效，如爆炸、雷鳴等震撼效果，通常由一顆或多顆超低音喇叭（Subwoofer）負責播放。
國際電信聯盟（ITU）為5.1聲道喇叭的擺位提供了建議標準（ITU-R BS. 775-1），例如左右主喇叭與聽者呈60度夾角，環繞喇叭則在聽者後方約100-120度。
杜比數位、DTS與家庭劇院的普及
隨著DVD的問世，數位環繞音效技術如杜比數位（Dolby Digital，前身為AC-3）和DTS（Digital Theater Systems）迅速進入家庭。它們能以數位壓縮方式在光碟中儲存5.1聲道甚至更多聲道的音訊，讓一般消費者也能在家中組建家庭劇院，享受媲美電影院的環繞包圍感。後來的藍光光碟更帶來了杜比TrueHD和DTS-HD Master Audio等無損音訊格式，音質更佳。
杜比全景聲 (Dolby Atmos)：沉浸式音訊的革命
近年來，環繞音效的發展進入了「沉浸式音訊」（Immersive Audio）或「空間音訊」（Spatial Audio）的時代，其中最具代表性的技術之一便是杜比全景聲（Dolby Atmos）。
Dolby Atmos與傳統聲道式環繞音效最大的不同在於：
- 增加垂直維度：除了水平面的環繞聲，Dolby Atmos還加入了來自「上方」的聲音，例如透過天花板喇叭或向上發聲的Atmos Enabled喇叭實現。
- 聲音物件導向：傳統環繞聲是將聲音預先混合到固定聲道。Dolby Atmos則引入了「聲音物件」的概念，每個聲音（如飛機飛過、雨滴落下）都可以被視為一個獨立的物件，並被賦予在三維空間中精確定位和移動的屬性。播放時，系統會根據現場的喇叭配置即時渲染這些聲音物件，創造出極其逼真和靈活的聲場。
這意味著，無論您的家庭劇院喇叭配置是5.1.2（5個環繞喇叭、1個超低音、2個上方喇叭）還是更複雜的7.1.4，Dolby Atmos都能最大化發揮其潛力，提供驚人的包圍感和真實感。目前，Dolby Atmos已廣泛應用於電影院、家庭劇院、高階電視遊樂器、甚至部分行動裝置和音樂串流服務。
除了Dolby Atmos，DTS公司也有對應的沉浸式音訊技術DTS:X。日本放送協會（NHK）則為其超高清電視開發了更驚人的22.2環繞聲系統。
單聲道、立體聲、環繞音效的關鍵差異與選擇指南
了解了單聲道、立體聲和環繞音效的基本概念後，它們之間究竟有哪些關鍵差異？在不同的情境下，我們又該如何選擇？以下提供一個關鍵差異表：
| 特性 | 單聲道 (Mono) | 立體聲 (Stereo) | 環繞音效 (Surround Sound) |
|---|---|---|---|
| 聲道數量 | 1個聲道 | 2個聲道 (左、右) | 多個聲道 (如5.1的6個, 7.1的8個, Dolby Atmos更可達多個聲音物件) |
| 音場感受 | 聲音來自單一點，無方向感、平面化 | 聲音有左右寬度、初步的深度與方向感，形成音場 | 聲音包圍感強，可來自四面八方甚至上方，沉浸感極佳 |
| 喇叭需求 | 最少1個喇叭 | 最少2個喇叭 (左右對稱擺放) | 多個喇叭 (依格式而定，如5.1需5個主喇叭+1個超低音) |
| 主要應用 | 語音通訊、AM廣播、部分播客、特定音樂風格 | 音樂聆聽、電視節目、多數影音串流、基本電影觀賞、遊戲 | 電影院、家庭劇院、高階遊戲、沉浸式音樂體驗 |
| 沉浸程度 | 低 | 中 | 高至極高 |
| 複雜度/成本 | 低 | 中 | 高 |
單聲道、立體聲、環繞音效，該如何選擇？
- 純粹聽音樂：一套優質的立體聲系統（一對好喇叭或一副好耳機）通常已能提供非常棒的音樂體驗。許多音樂錄製時就是以立體聲為目標。
- 觀看電影、影集，追求影院級享受：環繞音效系統（至少5.1聲道，若預算和空間允許，Dolby Atmos更佳）能帶來無與倫比的沉浸感，讓您彷彿置身電影場景之中。
- 玩重視音效定位的遊戲：環繞音效（尤其是支援Dolby Atmos或DTS:X的遊戲和設備）能幫助玩家聽音辨位，提升遊戲體驗和競技表現。
- 聽播客（Podcast）、有聲書、新聞廣播：單聲道或立體聲均可。許多播客本身就是單聲道錄製，即使是立體聲，在單純語音內容上差異不大。
- 背景音樂、公共場所播放：若希望聲音均勻分佈，避免特定位置聽感差異過大，單聲道可能是更實用的選擇。
- 行動聆聽、預算有限：多數手機、可攜式藍牙喇叭本身是單聲道或模擬立體聲，但搭配立體聲耳機可以獲得更好的效果。
常見迷思：聲道越多越好嗎？
不完全正確。音效的好壞不僅取決於聲道數量，更取決於音源本身的錄製品質、播放設備的素質、喇叭的擺位以及聆聽環境的聲學條件。一套精心調校的高品質立體聲系統，其聽感可能遠勝於一套粗製濫造或擺位不當的多聲道環繞系統。
聲音技術的演進與未來：空間音訊的崛起
從單聲道的單點發聲，到立體聲的左右開弓，再到環繞音效的全面包圍，聲音再現技術的演進從未停歇。當前，一個更令人興奮的詞彙「空間音訊」（Spatial Audio）正逐漸成為主流。
空間音訊並非單指某一種特定技術，而是一個更廣泛的概念，旨在創造出極度逼真、能夠精確模擬聲音在三維空間中位置、距離和動態的聽覺體驗。杜比全景聲（Dolby Atmos）和DTS:X可以說是空間音訊在電影和家庭劇院領域的具體實現。
空間音訊的核心特點包括：
- 三維聲場：不僅有水平方向的聲音，更有來自上方和下方的聲音，形成完整的球形聲場。
- 聲音物件化：如前述Dolby Atmos，聲音不再被鎖定在特定聲道，而是作為獨立的「物件」在空間中自由移動。
- 頭部追蹤：在耳機應用中，部分空間音訊技術（如蘋果的空間音訊）會追蹤使用者頭部的轉動，並相應調整聲音的方位，使得聲源聽起來像是固定在空間中的某個位置，即使你轉頭，聲音方位依然穩定，大幅提升真實感。
- 個人化空間音訊：更進階的技術甚至會掃描使用者的耳廓形狀，生成個人化的頭部相關傳輸函數（HRTF），讓空間音訊的效果更貼合個人聽感。
空間音訊的應用前景廣闊：
- 音樂：越來越多音樂開始採用Dolby Atmos等空間音訊格式製作，為聽眾帶來全新的編曲層次和沉浸式音樂體驗。
- 電影與遊戲：無疑是空間音訊大放異彩的領域，提供前所未有的臨場感。
- 虛擬實境（VR）與擴增實境（AR）：逼真的空間音訊是構成沉浸式VR/AR體驗不可或缺的一環。
- 通訊：在多人視訊會議中，空間音訊可以讓不同發言者的聲音聽起來像是從其在螢幕上的相對位置傳來，提升交流的自然度。
想知道更多空間音效的機制和詳細介紹請見：空間音效是什麼？解析3D音效技術如何提升沉浸式聲音體驗
總結來說，聲音技術從單聲道發展至今，已走過百餘年的歷程。每一次的革新，都是為了更忠實地再現聲音，更深刻地觸動人心。無論您是音樂發燒友、電影迷還是遊戲玩家，理解這些聲音技術的差異與魅力，都將助您在聲音的世界中，獲得更極致的享受。
參考資料
- Dewey, C., Moore, A., & Lee, H. (2024). Practitioners’ Perspectives on Spatial Audio: Insights into Dolby Atmos and Binaural Mixes in Popular Music – https://pure.hud.ac.uk/en/publications/practitioners-perspectives-on-spatial-audio-insights-into-dolby-a
- Thornton, M. (2024). Dolby Atmos Music and the Production of Risk – https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-45693-0_12
- ITU-R (1994). Multichannel stereophonic sound system with and without accompanying picture (BS.775) – https://www.itu.int/rec/R-REC-BS.775/en
- ITU-R. Advanced sound system for programme production (BS.2051) – https://www.itu.int/rec/R-REC-BS.2051/en
- Samarasinghe, P., Abhayapala, T., et al. (2017). Surround by Sound: A Review of Spatial Audio Recording and Reproduction – https://doi.org/10.3390/app7050532
- IEEE (2015). Introduction to the Issue on Spatial Audio – https://ieeexplore.ieee.org/document/7154533/
- EURASIP Journal (2022). An overview of machine learning and other data-based methods for spatial audio capture, processing, and reproduction – https://doi.org/10.1186/s13636-022-00242-x
