Аппаратная база: многоканальные процессоры эффектов

В нашем журнале многоканальные процессоры уже упоминались, когда темой обзора были контроллеры для систем звукоусиления. Функционально специализированные приборы и компьютерные программы, такие как многоканальные эквалайзеры и динамические процессоры, были описаны исчерпывающе.

Совсем другое дело – многоканальные универсальные процессоры. Это относительно новая группа звукового оборудования или программ, в которых, наряду с обычными, применяются алгоритмы обработки, созданные специально для работы в Surround Sound.

Основные задачи, которые должны быть выполнены их разработчиками (а они являются и первыми пользователями), – правильная локализация источников в диффузном звуковом поле, создаваемом пятью громкоговорителями и представленном двумя полями – фронтальным (Front) и тыловым (Rear), обеспечение консистентности эффекта в этих полях, а также совместимость суммарного выхода с моно-, стереофонией и другими Surround-форматами. Поэтому внутренняя маршрутизация сигналов и математика взаимного влияния параметров в многоканальных процессорах существенно отличается от таковых в одно- и двухканальных – один восьмиканальный процессор не равен четырем двухканальным.

В каких случаях должны применяться исключительно многоканальные универсальные процессоры обработки? Во-первых, если требуется обработать (добавить эффект, изменить спектральный баланс или динамику) готовый микс в формате 5.1. Во-вторых, если требуется осуществить динамическое перемещение источников вместе с эффектами в звуковом поле 5.1. В-третьих, если требуется максимально точно позиционировать один или несколько источников в поле Surround.

В связи с этим Surround-алгоритмы должны быть оптимизированы для работы с несколькими форматами контрольного мониторинга. Известно, что различные варианты установки громкоговорителей звучат по-разному, поэтому пользователю необходимо предоставить инструменты, позволяющие быстро достичь примерно одинакового звучания (тембра и пространственного ощущения) в типичных конфигурациях мониторных громкоговорителей. Вот минимальные конфигурации: для музыкальных записей – комплект из пяти идентичных по типу громкоговорителей, расположенных относительно слушателя под углами ±30°/110° по азимуту (рекомендация ITU 775), для кино – комплект из нескольких surround-громкоговорителей с удвоенным левым каналом, для стереомикса – в правом и левом фронтальных громкоговорителях. Соответственно, должна существовать возможность включения/выключения центрального и LFE-каналов.

Рассмотрим несколько примеров, обобщенно описывающих алгоритмы, типичные для обработки многоканального микса (без учета регулировок уровней, фазы и других системных параметров).

Динамическая обработка:

- лимитеры типа brickwall на выходах 1...5 с раздельными или объединяемыми в группы регулировками;
- отдельные экспандер и компрессор для канала LFE (выход 6);
- произвольно назначаемые (внутренние) точки подключения к цепи управления Side Chain для пяти основных каналов с раздельными или объединяемыми регулировками.

Панорамирование:

- индивидуальное позиционирование пяти дискретных необработанных сигналов (входы 1...5 на выходы 1...5);
- позиционирование отдельного источника внутри создаваемого алгоритмом реверберации звукового поля;
- динамическое (в том числе с использованием автоматизации) перемещение источников по кругу surround-поля;
- параметры настройки интерфейса коммутации с системой
surround-панорамирования микшерной консоли.

Реверберация:

- назначение эффекта на пять основных каналов индивидуально и по группам (канал LFE не обрабатывается);
- настройка общего рисунка ранних отражений в каждом канале или по группам;
- настройка начала ранних отражений (этот параметр более всего влияет на окраску звучания источника и акустически более точен, чем предварительная задержка Predelay);
- настройка конца ранних отражений;
- выбор типа реверберации независимо для каждого канала или по группам;
- общая или по принципу "фронт-тыл" регулировка диффузности (более широкий диапазон изменений, чем дает время спада "хвоста" реверберации Decay time);
- изменение времени реверберации (Decay time) для всех пяти "хвостов" одновременно или индивидуально;
- регулировки тембровой окраски каждого сегмента реверберации каждого канала.

Из описания видно, что в целях упрощения настройки в алгоритмах многоканальной обработки строго соблюдается правило объединения параметров. Насколько мне известно, за этой "простотой" (с точки зрения пользователя) кроются сложнейшие математические вычисления, дающие совсем непростые результаты, выраженные в динамичных, прекрасно локализованных даже за пределами зоны действия акустических систем звуковых образах. В частности, изменение одного параметра упомянутой тембровой окраски реверберированного сигнала может влиять более чем на 100 функций, которые обычно выполняют фильтры и частотно-зависимые линии задержки. Пожалуй, сложность алгоритмов многоканальной обработки и является основной причиной достаточно высокой стоимости процессоров такого типа.

Коммутация: передача сигналов в многоканальных surround-процессорах обеспечивается с помощью стандартных встроенных интерфейсов (для компьютерных программ – внешнего блока ввода/вывода) AES3, ADAT, TDIF и других, предусматривающих восемь цифровых звуковых каналов. Обязательным условием является способность работать с частотами дискретизации 32/44,1/48/88,2/96 кГц, по возможности наиболее широкий набор функций синхронизации. Для обеспечения аппаратной совместимости процессоров между собой, а также с контрольными акустическими системами, входы/выходы имеют следующую конфигурацию: канал №1 – левый фронтальный сигнал (Left), №2 – правый фронтальный сигнал (Right), №3 – центральный фронтальный (Center), №4 – низкочастотный (LFE), №5 – левый тыловой (Left Surround), №6 – правый тыловой (Right Surround).

Следует отметить, что, в целях логичной поканальной индикации уровней, "бортовые" индикаторы могут отображать уровни в другом порядке, например, Left – Center – Right – Left Sr – Right Sr – LFE. Данный порядок соответствует физическому расположению контрольных мониторов типичной системы 5.1.

Два оставшихся канала могут использоваться произвольно: как разрывы для обработки стереофонической версии, как входы для подключения к цепи управления (Side-chain), перенаправляемые на любой внутренний канал и т.д.

Описанная канальная структура определена несколькими международными стандартами, в том числе ITU-R BR.1384 (параметры для международного обмена многоканальными звуковыми записями), ITU-R BS.775-1 (распространение многоканального звука в системах цифрового ТВ-вещания), SMPTE 320M-1999 (конфигурация каналов и уровни сигналов на многоканальных звуковых носителях), SSF-02/1-E-2 (форматы многоканальной звукозаписи, параметры для обмена и архивирования программ, настройки оборудования для воспроизведения).

Заслуживает внимания тот факт, что в многоканальных процессорах всегда предусмотрена возможность гибкого программного перераспределения физических входов/выходов и внутренних шин.

Заключение

Surround Sound – это не просто спецэффекты. Образно говоря, это увлекательное путешествие в иное пространство – видимое, если это – кино, или виртуальное, если это – музыкальный проект. И, во всяком случае, вполне осязаемое.

Если у вас есть соответствующее оборудование – с Surround не будет проблем, запись оригинального звука – задача, куда более творческая. Но результат будет действительно хорош только, если обе части работы выполнены удачно.

Дата добавления: 2015-10-30