Развитие методов воспроизведения и записи объемного звука
Многоканальная
система звуковоспроизведения.
Система
звуковоспроизведения "домашнего
театра" Dolby
Первым шагом к многомерному
звуку было стерео воспроизведение. Но
качество звучания, реализуемое обычной
стереофонической системой или головными
стерео телефонами, не полностью
удовлетворяет взыскательных слушателей.
Хотя стерео системы и создают эффект
пространственного звучания за счет
синтеза панорамы мнимых источников
звука между двумя громкоговорителями,
все же стереозвучание имеет существенный
недостаток. Стерео панорама получается
плоской и ограничена углом между
направлениями на громкоговорители.
Такое звучание в значительной степени
лишено естественности, свойственной
тому, что достигается в реальном звуковом
поле. Головные стерео телефоны также
не позволяют получить естественное
звучание воспроизводимой фонограммы.
Дело в том, что возникающее при этом
впечатление бесконечной ширины стерео
базы и четкая локализация звукового
изображения внутри головы слушателя
не может удовлетворить требовательных
меломанов. Следующим шагом была
квадрофония. Были разработаны несколько
несовместимых друг с другом систем JVC
CD-4, CBS SQ и Sansui QS. Мнения экспертов о
звуковых возможностях квадрофонических
систем не были восторженными. Большинство
слушателей отмечало, что квадрофонические
системы не обеспечивают полную имитацию
реального звукового поля. Во-первых,
при квадрофонии не получается круговая
стерео панорама - слушатель ощущает
обычную стерео панораму перед собой и
позади себя. Во-вторых, все мнимые
источники звука располагаются в одной
плоскости и на линии между динамиками,
т.е. нет глубины и нет, собственно, 3-го
измерения и объемного трехмерного
звучания. После неудач с квадрофонией
разработчики видимо решили, что все
дело в недостаточном количестве каналов
воспроизведения и на свет появились
очень многоканальные монстры.
Лидерство в создании
многоканальных систем звуковоспроизведения
захватила фирма Dolby. Ее система под
названием "Multichannel Surround Sound"
установлена (по сведениям с www.dolby.com)
более чем в 14000 кинотеатрах. Вскоре бум
на супер многоканальность прошел и
Dolby разработала гораздо более аскетичную
систему "Dolby Digital Surround", состоящую
всего из шести громкоговорителей
(левого, центрального, правого, сабвуфера,
левого и правого "surround") и
предназначенную для домашнего применения.
Теоретические основы 3-х мерного звука
Реальные источники
звука (поющая птичка, работающий трактор
и т.д.) довольно часто можно приближенно
считать точечными. То есть это моно
источники. Стерео эффект возникает при
восприятии звука левым и правым ухом.
В зависимости от азимутального, широтного
расположения и дальности до источника
звука изменяются частотные характеристики
человеческих ушей. Причем изменяются
они не синхронно, по-разному. То есть
усредненные частотные характеристики
ушей одинаковы только при расположении
источника звука точно в плоскости
симметрии головы. На рисунке хорошо
видна большая разница в форме импульсных
реакций и амплитудно-частотных
характеристик, полученных с помощью
помещенных внутри ушей микрофонов и
смещенного относительно оси симметрии
головы источника звука.
Частотные
характеристики человеческих ушей при
несимметричном расположении источника
звука
Стереопанорама.
Многочисленные измерения
показывают значительные изменения
частотных характеристик в зависимости
от расстояния и направления на источник
звука. Наиболее очевидна разная задержка
сигналов и разница в амплитудах. Видимо,
наш мозг каким-то образом анализирует
эти изменения и разницу характеристик
и делает вывод о расположении источника
звука в 3-х мерном пространстве. Таким
образом, ощущение местоположения
источника звука в пространстве тесно
связано с характеристиками
звуковоспринимающего аппарата человека
(амплитудно-частотной характеристикой
и относительной задержкой сигнала). Для
имитации таких свойств можно произвести
достаточно подробные измерения
усредненных характеристик нашего
слухового аппарата и построить на их
основе цифровые фильтры. Чем детальнее
моделируется пространственная частотная
характеристика слухового аппарата, тем
сложнее получаются фильтры. После этого
создание искусственного объемного
звукового поля будет заключаться в
обработке сигналов от моно источников
парами (для левого и правого уха) цифровых
фильтров с параметрами, соответствующими
желаемому направлению на источники
звука.
