Заветная формула: два канала

О корректности терминологии

Строго говоря, термин Surround Sound – плод маркетологов. В начале 80-х годов компания Dolby Laboratories усовершенствовала технологию Dolby Stereo, что позволило получать некое подобие "киношного" звука в домашних условиях с помощью видеомагнитофона со стереофоническим звуковым трактом, декодера и многоканальной акустической системы. В то время у широкой публики слово "стерео" устойчиво ассоциировалось с двумя звуковыми каналами, поэтому для успешного продвижения новинки на рынке ей просто необходимо было дать броское, ранее не применявшееся название. Производством и "раскруткой" первых бытовых декодеров по лицензии Dolby Laboratories занялась фирма Surround Sound Inc., с тех пор словосочетание Surround Sound прочно вошло в обиход в значении "иллюзия расширения пространства при воспроизведении звука". Однако существуют и другое, сугубо техническое значение термина Surround Sound: "воспроизведение многоканальных фонограмм через систему громкоговорителей, расположенных по окружности от слушателя". Соответственно, процессорами Surround Sound можно называть аппараты, существенно различающиеся функционально.

Творцы иллюзий

Среди них главным и незаменимым является все-таки человеческий мозг. Пространственный слух, то есть способность определять положение источника звука в пространстве, удивителен: для коротких импульсов точность составляет 0,7°, для широкополосного шума – до 3,2°. При изменении спектра звука во времени у нас возникает ощущение, что источник перемещается. Я бы назвал это "иллюзией первого порядка"...

Удел человечества – создавать "иллюзии второго порядка". Расширение пространства при воспроизведении звукового сигнала через акустические системы (или наушники) – задача непростая, но решаемая. Достаточно вспомнить эксперименты Клемента Адера (Clement Ader, бинауральная система передачи звука, 1881 год), Харви Флетчера (Harvey Fletcher, передача сигнала с трех микрофонов на три громоковорителя, 1933-36 годы), Алана Блумляйна (Alan Dower Blumlein, принцип модуляции двух каналов 45°/45°, 1933 год) и т. д.

Историческую перспективу определил в 1953 году тот же Флетчер, заявивший буквально следующее: "Стереофоническая система – это не два, три или любое другое фиксированное число каналов. Их должно быть столько, чтобы создавалась иллюзия бесконечного количества". Спустя полвека, на одной из последних конвенций AES обсуждаются пути технической реализации чего-то подобного...

Заветная формула: два канала

В конце концов, именно формула системы воспроизведения определяет пространственные характеристики воспроизводимого звукового материала. Условно ее можно представить как NR ® NT ® NA, где: NR – количество каналов записи, NT – количество каналов передачи, а NA – количество каналов воспроизведения. Рассмотрим, что обусловливает применение (или неприменение) в этой цепочке процессоров, то есть дополнительной обработки, для создания Surround Sound, и их функции.

1R – 1T – 1A. Монофоническая система, при записи используется один или несколько микрофонов (или источников линейного сигнала), сигналы суммируются в один канал, воспроизводимый через один громкоговоритель. Очевидно, что при этом у "пространства" всего одно измерение. Процессоры Surround Sound не используются.

1R – 1T – NA. Монофоническая система, в которой для создания "второго измерения" применяют несколько разнесенных в пространстве громкоговорителей. Их нужно, по меньшей мере, три: основной в центре помещения для прослушивания, и дополнительные, расположенные на некотором расстоянии слева и справа от него. В данном случае процессорами Surround Sound можно считать частотные фильтры, разделяющие моносигнал на основной (только нижние и средние частоты) и дополнительные (только верхние частоты). Можно отметить также моноамбиофоническую систему с той же формулой громкоговорителей. Увеличение объема достигается путем увеличения времени реверберации в помещении для записи. Побочный эффект – большая гулкость звучания.

1R – 1T – 2A. Псевдостереофоническая система, моносигнал разделяется фильтрами на ВЧ- и НЧ-составляющие, и подается на два разнесенных в пространстве громкоговорителя.

Стереофоническая система

2R – 2T – 2A. То, что мы называем обычной стереофонической системой. Иллюзию объемности звучания создает сочетание истинных и фантомных звуковых образов. Процессорами Surround Sound можно считать любые эффекты реверберации, задержки, модуляции, применяемые на стадии записи и микширования.

2R – 1T – 2A. Квазистереофоническая система. Для создания определенной объемности звучания здесь применяется задержка, суммарно-разностные преобразователи и разнесенные в пространстве громкоговорители. Результат сильно отличается от исходного звучания.

Аппаратная база: 3D-Sound или "трехмерный позиционируемый звук"

Достаточно многочисленная группа устройств, в названии которых встречаются слова вроде 3D-Sound, 3D-Surround, Virtual Surround, Spatializer и т. д., предполагает использование только двух каналов передачи и воспроизведения, то есть стереофонию, псевдо- и квазистереофонию – и работает по принципу single end (обработка, не требующая последующего декодирования). Первые разработки в этом направлении по времени совпали с "гибелью" квадрофонии, и их авторы исходили из того, что коль скоро мозг человека ухитряется выполнять сферическую локализацию по сигналам всего от пары ушей, то можно найти способ формирования этих сигналов через пару громкоговорителей.

Квадрофоническая система (темные пятна - фантомы)

Первые простейшие аналоговые схемы не предусматривали возможности позиционирования источников звука, а только придавали исходному монофоническому или стереофоническому материалу иллюзию глубины и объемности.

По мере совершенствования (и удешевления) цифровой техники ставились новые цели – добиться более отчетливой локализации источников в стереофоническом поле; у концепции появилось более или менее официальное название – трехмерный позиционируемый звук (Interactive 3D Audio). Применяемые в настоящее время изощренные технологии учитывают как психоакустические особенности восприятия, так и физические закономерности. Например, эффект затенения и дифракции звуковых волн, изменение фазовых и частотных параметров в зависимости от времени прихода фронта волны к барабанным перепонкам левого и правого ушей, звукового давления в позиции слушателя при последовательном перемещении реальных громкоговорителей или источников звука и т. д.

В общем случае созданный на основе математических вычислений или реальных измерений алгоритм (программа для процессора обработки цифрового сигнала) воссоздает в зоне прослушивания структуру акустического поля, характерную для исследуемой модели. Не будет ошибкой сказать, что за "развлечение" приходится платить, например, нарушением исходного тонального баланса.

Процессор трехмерного позиционируемого звука может быть оформлен в виде специального прибора, в виде микросхемы, встроенной в тракт "универсального" процессора эффектов или микшерного пульта, а также в виде программного модуля. Разработчики и пользователи компьютерных игр с удовольствием используют предложенные корпорацией Microsoft в качестве базовой концепции интерфейс DirectSound 3D (DS3D) и программное обеспечение DirectX. При этом, собственно обработка звукового сигнала осуществляется звуковой платой или программой-эмулятором через интерфейс HEL (Hardware Emulation Layer).

Единую концепцию и промышленный стандарт для программно-аппаратных средств трехмерного позиционируемого звука пытается создать организация IASIG (International Audio Special Interest Group).

В российских студиях звукозаписи процессоры трехмерного позиционируемого звука используются достаточно часто, что обусловлено относительной дешевизной и "сногсшибательным" впечатлением, которое производят результаты их работы на непритязательных клиентов.

Дата добавления: 2015-10-30