Разработка и появление первой Surround-системы

Широкое развитие различных многоканальных систем воспроизведения типа Dolby Surround 5.1 и внедрение их в домашние условия поставило новые задачи при микрофонной записи, и для выполнения этих задач были разработаны микрофонные системы, обеспечивающие формирование четырех и более каналов, которые затем кодировались в два канала и декодировались в 5.1 (или более) каналов воспроизведения. Усовершенствование микрофонных систем шло по пути создания более усложненных (по сравнению со стереофоническими) систем, как совмещенных, так и распределенных.Главная цель всех систем Surround Sound – это улучшенная передача пространственной атмосферы зала, недоступная для стереофонических систем. В связи с этим изменились требования к технологии микрофонной записи, к числу основных

из них можно отнести следующие: точная запись прямого звука со сцены с сохранением натурального баланса и естественности звучания; запись достаточного количества ранних (25…60 мс) отражений от сцены и при портальных боковых стен для передачи размеров зала при воспроизведении; запись реверберационного процесса и его воспроизведение во всех громкоговорителях воспроизводящей системы во вторичном помещении.

Как развивалась технология Surround Sound

Борис Меерзон

Терминология

Surround Sound - термин американского происхождения. Означает он в русском переводе "объемный", "окружающий", "приходящий со всех сторон" звук.

"Surround" стало словом настолько привычным в лексиконе любителей звукозаписи, и так хорошо и полно передает сущность именно этого способа передачи звука, что в дальнейшем нашем изложении мы будем пользоваться им без перевода.

Прежде всего, немного истории.

Начало было положено изобретением стереофонии.

По старому, но точному определению, сформулированному Сноу еще в 1953 году, этот термин является как бы родовым понятием для всех способов передачи звука с двумя или более каналами.

Поэтому и Surround - звук это не альтернатива стереофонии, но ее, так сказать, составная часть.

Первый опыт стереофонической передачи был предпринят Адером и Пускасом в 1881 году в Париже. Тогда, на всемирной выставке была осуществлена двухканальная передача звука из оперного театра по телефонным линиям (без усиления). Следующим вкладом в совершенствование методов стереофонической звукопередачи стали идеи немца Блюмляйна, сформулированные им в 1931 году.

А в 1956/58 годах в продаже появились уже первые стереофонические пластинки. Двухканальная стереофония, которая преимущественно и используется нами по сей день, вне всякого сомнения, позволила значительно улучшить звучание по сравнению с монофоническим. У слушателя появилась возможность различать взаимное расположение элементов "звуковой картины" в пространстве (т.н. эффект локализации кажущихся источников). при стереофоническом прослушивании более верно передавались тембры голосов и инструментов, а также переходные процессы звучаний, что заметно улучшило, как говорят звукорежиссеры, "прозрачность" звучания. Кроме того, стала полнее ощущаться акустика помещения, где происходило исполнение.

Однако все эти преимущества не были исчерпывающими, и не могли сделать передаваемый по двум каналам звук по-настоящему натуральным.

Традиционную двухканальную стереофонию было бы правильнее назвать бифонией, т.е. воспроизведением с двух громкоговорителей, стоящих в одной плоскости.

А подлинный пространственный звук должен быть трехмерным, т.е. существовать в объеме, иметь ширину, глубину и высоту.

Потому новые идеи в этом направлении не заставили себя ждать.

В 1956 году Фермойлен (Голландия) предложил схему озвучивания кинозала с использованием большого количества громкоговорителей, два из которых были установлены спереди, на портале, а остальные пятнадцать были развешаны на стенах помещения. Благодаря магнитофонной линии задержек, звук с многократными запаздываниями в определенной временной последовательности излучался в виде некогерентных повторений, имитируя, таким образом, диффузное звуковое поле. Этой системе было присвоено наименование амбиофония - от французского ambiance - окружение, укутывание, облегание.

Схема, естественно, из-за своей громоздкости была пригодна для озвучивания залов, но, ни в коем случае не для использования в быту, в домашних условиях.

В семидесятые годы была широко разрекламирована и стала активно внедряться на рынок бытовой радиоаппаратуры новая четырехканальная стереофоническая система под названием "Квадрафония".

Правда здесь в наименовании была допущена лингвистическая неряшливость. в термине "квадрафония" произвольно латинский корень "квадро" (четыре) объединен с греческим "фон" (звук). Это представляется не очень корректным и французский синоним "квадрафонии" - "тетрафония" ("тетра", греч. - четыре) с этой точки зрения более удачен. Но не французы в наше время определяют развитие технической терминологии.

Нет сомнения в том, что квадрафония расширила рамки возможностей двухканальной стереофонии, т.к. к восприятию расположения акустических источников по фронту, со стороны "звуковой сцены", добавилось ощущение прихода голосов, инструментов, а также акустических отражений от стен помещения, со всех четырех сторон.

Но квадрафония не получила широкого распространения. Концепция подобного четырехугольного расположения громкоговорителей (по углам комнаты) была непродуманной, а психоакустические закономерности восприятия пространственного звука недостаточно проработаны. Поэтому квадрафония просуществовала недолго: никто не хотел у себя дома иметь достаточно дорогую и сомнительную по эффекту аппаратуру. Действительно - "Кто же сидит в середине оркестра?"

И квадрафония была очень быстро забыта, оставив нам, тем не менее, полезное технологическое наследство.

Для практической реализации идеи передачи и записи четырехканального звука в то время было разработано компромиссное матричное решение задачи. Сигналы от четырех микрофонов соответствующим образом преобразовывались в два комплексных сигнала, которые можно было передать и записать всего по двум каналам. А затем, после обратного матричного преобразования, вновь превратить в четыре сигнала для воспроизведения четырьмя раздельными громкоговорителями.

Идея применения матричной передачи с той поры прижилась и создала базу для создания впоследствии систем "Surround"-звука.

Этот способ воспроизведения можно рассматривать и как дальнейший этап усовершенствования двухканальной стереофонии. Благодаря такому пространственному распределению громкоговорителей, как это принято в Surround-системах, звук ощущается приходящим к слушателю со всех сторон, т.е. становится истинно трехмерным.

Но обязательно ли для создания натурального слухового восприятия соотношений между прямыми и рассеянными, пространственными звуками в месте, где находится слушатель, иметь большое число распределенных по периметру помещения громкоговорителей?

Разрешить этот вопрос помогло обращение к простой модели. за ориентир выбирается некий зрительный образ, расположенный в области, находящейся в поле зрения наблюдателя.

Если непосредственно в этой же области расположены источники звука, то их сигналы, разумеется, будут восприниматься слушателем как прямые, превалирующие звуки, определяющие местоположение зображения в пространстве.