Аппаратная база: аналоговые матрицы

Здесь уместно остановиться и подчеркнуть, что процесс кодирования/декодирования, по какому бы алгоритму он не выполнялся, является камнем преткновения многоканальных систем звукопередачи, а кодек (кодер-декодер) – один из важнейших типов процессоров Surround Sound.

Вспомним формулу NR ® NT ® NA. Если все сегменты системы находятся в одном помещении, допустим, в аппаратной студии звукозаписи, то все N (количество каналов) могут быть равны. Но, если необходимо (а это практически всегда так) разнести запись и прослушивание в пространстве, то конфигурация и стоимость сегмента NT (каналы передачи) приобретают принципиальное значение.

Возьмем такой пример, как Dolby Stereo, применяемый в кино с 1974 года, и его домашний аналог Dolby Surround. Необходимость кодирования обусловлена форматом носителей (кинопленки, видеокассеты, телерадиосигнала), где имеется место для хранения (передачи) только двух звуковых каналов. Применяемый метод преобразования известен как широкополосное матричное (4:2) кодирование/декодирование со сдвигом фазы.

На вход кодера подаются четыре дискретных сигнала: L, C, R и S (левый, правый, центральный и Surround), на выходе получается два – Lt и Rt (левый суммарный и правый суммарный). Сигналы L и R проходят на выходы Lt и Rt без изменений. Сигнал С, ослабленный на 3 дБ, делится поровну между каналами Lt и Rt. Сигнал S обрезается фильтрами до полосы 100 Гц... 7 кГц, подвергается компрессированию (первая фаза компандерного алгоритма шумоподавления Dolby B), сдвигается на +90° и -90° по фазе, после чего направляется на выходы Lt и Rt соответственно, с целью создания между ними фазового сдвига в 180° в части сигнала S.

В результате обратного процесса мы должны получить четыре дискретных канала, по возможности не отличающихся от исходных. При декодировании сигналы L и R остаются дискретными и не коррелируют, что не очевидно для сигналов C и S. Центральный сигнал, при кодировании наложенный на Lt и Rt, после декодирования будет локализован как фантомный образ между правым и левым фронтальными громкоговорителями (для зрителей, сидящих прямо в их фокусе). Surround-сигнал выделяется из Lt и Rt методом вычитания, обрабатывается обрезным фильтром 7 кГц, линией задержки и экспандером (вторая фаза алгоритма шумоподавления Dolby B). Его составляющие будут присутствовать и в правом, и в левом центральных каналах, но в противофазе, благодаря чему паразитный звуковой образ будет сильно размазан, но не исчезнет. Для обеспечения реальной дискретности центрального и
Surround-каналов после декодирования необходима полная идентичность амплитудных и фазовых характеристик передающих цепей. Например, если компоненты сигнала С в канале Lt не идентичны компонентам того же сигнала в канале Rt, это приведет к тому, что компонент сигнала С появится на выходе Surround.

Описанная схема декодера – одна из простейших. Существуют активные аналоговые декодеры с цепью выборочного усиления, системой шумопонижения Dolby SR для Surround-канала и многоканальными выходными усилителями, управляемыми напряжением. В некоторых случаях применяются дополнительные схемы вычитания по "концепции аннулирования", самые распространенные схемы реализуют "концепцию постоянного общего уровня" (Dolby Pro Logic).

Важно другое: пока существуют двухканальные носители, а даже в самых современных процессорах Dolby Digital обязательно имеется встроенный декодер Pro Logic, мы будет вынуждены мириться с тем, что звучание после декодирования существенно отличается от того, что мы слышим в аппаратной звукозаписи. Как бы звукорежиссер или продюсер к этому факту ни относился, наиболее практичным будет интеграция кодека в звуковой тракт аппаратной.

Заветная формула: N+ каналов

Система 5.1

На сегодняшний день основной, но не единственной конфигурацией акустических систем Surround Sound является 5.1. Она определена стандартом ITU-R 775, согласно которому в помещении для прослушивания должны быть определенным образом, несколько различным для кинотеатров и домашних систем, расположены пять широкополосных громкоговорителей (каналы левый, правый и центральный фронтальные, левый и правый тыловые) и субвуфер ".1" с полосой воспроизведения 25 Гц...120 Гц (канал LFE, Low Frequency Effects).

Пятиканальная система Surround без сабвуфера

Есть и другие
surround-конфигурации: три фронтальных и два тыловых, но без канала LFE (музыкальные записи), 5.1 плюс центральный тыловой громкоговоритель (формат Dolby Digital EX 6.1), восьмиканальные системы (конфигурация 7.1, предусмотренная форматом
MPEG-2).

Том Юнг (Tom Jung), арт-директор компании DMP Records, выпускающей многоканальные музыкальные записи на дисках SACD, экспериментирует с дополнительным вертикальным каналом, подвешенным на высоте 2,5 м от центрального фронтального громкоговорителя. Том Холман (Tom Holman) – официальный "родитель" программы сертификации кинотеатров THX и "неофициальный" – конфигурации 5.1 – работает над системой 10.2, где тоже есть вертикальный и дополнительные боковые каналы.

Система 7.2 с четыремя тыловыми каналами и двумя сабвуферами

Вообще, в академических кругах очень популярна теория о том, что впечатление от прослушивания драматическим образом расширяется при увеличении числа каналов воспроизведения (см. репортажи И. Алдошиной с конвенций AES в предыдущих номерах журнала "Звукорежиссер").

Но вернемся к формуле NR ® NT ® NA. Конфигурация 5.1, введенная в широкую практику с 1991 года, неразрывно связана с цифровыми методами обработки и передачи звуковых сигналов. А в цифровую эпоху корректно говорить не о количестве каналов передачи, а о скорости потока данных, так как цифровые методы обработки позволяют передавать множество сигналов в едином потоке данных по одному каналу.

Дата добавления: 2015-10-30