звук surround что это
Звук surround что это
С тех пор, как существует звукозапись, и слушатели, и конструкторы аппаратуры испытывают неистребимое желание сделать звук, записанный и затем воспроизведенный, в максимальной степени похожим на оригинал. Чего только не делают разработчики аудиотехники для того, чтобы приблизиться к идеалу: сражаются с шумом, минимизируют искажения, расширяют частотный и динамический диапазоны элементов тракта записи-передачи-воспроизведения звукового сигнала. А кроме всего прочего они стремятся заставить звуковое поле, создаваемое акустическими системами, передавать слушателю информацию о направлении на источники звуков и об акустических свойствах того помещения, в котором производилась запись.
На первом этапе своего развития звукозапись и радиовещание были монофоническими. Звук, раздающийся из динамика, до неузнаваемости отличался от живого звука концертного зала: искаженный баланс между различными музыкальными инструментами, искаженный тембр и, главное, полностью утраченная пространственность. Это очень серьезный недостаток. Ведь слуховой анализатор человека обладает способностью к пеленгации источников звука, что помогает нам ориентироваться в пространстве. Если же все звуки исходят из одной точки — это кажется противоестественным.
Первые эксперименты по получению объемного звучания (с помощью трех — семи каналов) проводились еще в 30-е годы прошлого века. Сравнительные испытания многоканальных и монофонических систем дали удивительные результаты. Было установлено, что при воспроизведении даже 2-х раздельных каналов субъективное качество звука резко улучшается. А самое поразительное заключается в том, что эксперты предпочитали стереозвук даже в тех случаях, когда им предъявляли объективно более качественные, но монофонические фонограммы. Решающим преимуществом стала возможность пространственной локализации кажущихся источников звука (рис. 1.33).
Рис. 1.33. Распределение кажущихся источников звука на стереопанораме:
На начальном этапе разработчики решили ограничиться двумя каналами. Это, конечно, в первую очередь было обусловлено небогатыми возможностями аппаратуры тех времен: грампластинки реально позволяли разместить только два полноценных канала.
Стереозвук дает некоторую прозрачность звучания: партии отдельных инструментов становятся более различимыми на фоне оркестра. Кроме того, стереосистема способна воспроизвести подобие звуковой атмосферы помещения, в котором выполнялась запись. Началась эра 2-канальных стереофонических систем. Постепенно появились стереофонические грампластинки и стереопроигрыватели, стереомагнитофоны, стереофоническое радиовещание.
В свою очередь стереозвучание имеет существенный недостаток. Стереопанорама ограничена углом между направлениями на громкоговорители и получается плоской. Такое звучание лишено естественности реального звукового поля, когда человек способен воспринимать реальные источники практически со всех направлений и оценивать расстояние до источников звука. Создающееся у слушателя ощущение объемного звучания могло бы существенно обогатить тембры музыкальных инструментов и голосов певцов. При этом можно было бы имитировать реверберационный процесс, свойственный помещению, в котором произведена запись.
Одной из первых попыток преодоления недостатков, присущих стереофоническим системам, стала квадрофония. Для воспроизведения квадрофонических фонограмм используются 4 акустические системы (рис. 1.34).
Рис. 1.34. Распределение кажущихся источников звука на квадропанораме:
Но в те далекие времена квадрофония отступила, а стереофония победила и стала развиваться по линии миниатюризации аппаратуры, улучшения ее технических и потребительских качеств, перехода к новым носителям — компакт-кассетам и компакт-дискам. Перед звукозаписывающими компаниями и производителями аудиоаппаратуры все еще существовал широчайший фронт работ и емкий рынок сбыта. В который раз они предлагали слушателям смену фонотек. Накопленный на грампластинках за предшествующие десятилетия музыкальный материал, обновленный и адаптированный сначала под монофонические катушечные магнитофоны, затем реализованный на компакт-кассетах в стереоформате, в очередной раз предлагался меломанам, но теперь уже на лазерных дисках.
Однако в самом конце XX века стереофония, кажется, все-таки начала сдавать свои позиции. Цифровые технологии записи звука, а также емкие,, удобные и дешевые носители сняли ранее существовавшую проблему хранения многоканальных фонограмм большой длительности. Кроме того, в звуке, передающем акустические свойства окружающего пространства, появилась острая потребность. Виртуальные графические миры компьютерных игр становятся все более сложными и похожими на реальность, а значит, требуют и адекватного звукового оформления. Кинематограф, переживший кризис в состязании с телевидением, возродился в виде домашних кинотеатров и кинозалов нового формата, основное отличие которых от предшественников кроется не в изображении, а в принципиально новом звуке (хотя и качество изображения тоже улучшилось, благодаря DVD и современным проекционным средствам).
Новая эра в звукозаписи началась в результате исследований, выполненных инженерами Dolby Laboratories (http://dolby.com). Это был принципиально новый подход к передаче многоканального звука. Отличие от традиционного способа заключалось, прежде всего, в том, что для хранения аудиосигналов двух дополнительных каналов использовалось матричное кодирование, т. е. их подмешивание к основным двум каналам. Изменился и способ размещения акустических систем — дополнительно к традиционному для квадрофонии расположению акустических систем по углам помещения добавлен центральный канал, размещенный между правым и левым фронтальными каналами, чтобы сохранить широкую стереобазу для зрителей, сидящих на боковых местах, а за спинами размещен канал эффектов (Surround). Так появилась система нового кинотеатрального звучания Dolby ® Stereo.
Как вы уже знаете, этот четырехканальный формат является матричным форматом, при котором звук, предназначенный для каждого из четырех каналов, кодируется и записывается на два канала, а при воспроизведении декодируется вновь в четыре канала: левый, центральный, правый и задний. Сигнал заднего канала, как правило, направляется на две тыловые акустические системы одновременно. Впервые формат Dolby ® Stereo был применен в фильме «Star Wars» в 1975 году.
Используемая технология кодирования не позволяла обеспечить разделение между каналами более 8 дБ. Позже она была изменена, и разделение между каналами достигло 15 дБ, но частотный диапазон заднего канала остался ограниченным в диапазоне 100 Гц — 7 кГц.
Рис. 1.35. Размещение излучателей звука в системе Dolby ® Stereo:
Системой воспроизведения совершенно нового качества, совместимой со старым стандартом звукозаписи, стала система Dolby ® Pro Logic ®. В ней был применен декодер, реализующий пространственную фокусировку звуковых образов — технологию, используемую для снижения взаимного проникновения сигналов одного канала в другой. В Dolby ® Pro Logic ® также появилась возможность создавать задержку звукового сигнала в тыловом канале. Тем самым было обеспечено согласование геометрических и акустических характеристик конкретного помещения с характеристиками «эталонного кинозала», под который при производстве сводился мультитрековый звук. Очень важно, что к настоящему времени накоплено огромное количество музыки, фильмов, телепрограмм, записанных на различных современных носителях со звуком в формате Dolby ® Pro Logic ®. А потом наступила эпоха цифрового кодирования и цифровой записи многоканального объемного звука, и появилась система Dolby ® Digital. Для кодирования цифрового звука в ней используется алгоритм, называемый АС-3 (Dolby’s third generation audio coding algorithm — алгоритм кодирования звука Dolby третьего поколения). АС-3 представляет собой алгоритм компрессии многоканального звука (количество независимых каналов от 1 до 6) с потерями. Достижения в области психоакустики, учитывающие особенности человеческого слухового аппарата, используются в нем для принятия решения о том, какую часть информации в аудиосигнале можно отбросить, чтобы это было не очень заметно для человеческого уха. При кодировании алгоритмом АС-3 могут использоваться битрейты от 32 Кбит/с (для одного монофонического канала с минимальным качеством) до 640 Кбит/с (для каналов 5.1 с минимальными потерями качества). Типичный битрейт для 5.1 записей составляет 385 Кбит/с.
Объемность акустических сцен, более четкая детализация, естественность перемещений источников звука из фронтальной области в тыловую, стереофоническое звучание в тыловой области — все это обеспечило успех системы.
Следующий шаг эволюции систем объемного звучания — система Dolby ® Digital EX, которую можно считать надстройкой над Dolby ® Digital. В Dolby ® Digital EX, как и в Dolby ® Digital физически может кодироваться до 6 независимых каналов (5.1), однако, за счет использования матричного кодирования, в левый и в правый тыловые каналы подмешивается информация еще одного или двух surround-каналов. Благодаря такому решению сохранена совместимость с оборудованием Dolby ® Digital, и в то же время, за счет введения дополнительных surround-каналов (6.1, 7.1) на оборудовании Dolby ® Digital EX достигается еще более высокая точность локализации звуковых источников в пространстве.
В настоящее время можно говорить о распространении нового потребительского формата: DVD-audio. Звуковые данные на этом носителе могут храниться с использованием различных алгоритмов кодирования, включая Dolby ® Digital. Однако в связи с большой емкостью носителя DVD (4,7 Гб на однослойном диске) необходимость сжатия звуковой информации с потерями отпадает. На DVD-audio можно хранить многоканальные записи в формате вплоть до 24 бит/96 кГц без какого либо сжатия и, соответственно, без каких-либо потерь.
Обозначение «5.1» указывает на количество каналов, но не несет в себе информации о каком-либо определенном способе кодирования многоканального звука. Используется пять каналов с полным частотным диапазоном (левый передний, центральный, правый передний, левый задний и правый задний), а также один низкочастотный канал (с диапазоном от 3 до 120 Гц), подключаемый к сабвуферу (рис. 1.36).
В этой системе 5.1 формируется круговая стереопанорама. Поскольку на сверхнизких частотах наш слух практически лишен способности определять направление на источник звука, место расположения сабвуфера не имеет существенного значения.
Сабвуфер применяется и в обычных стереосистемах. В его канал подается низкочастотная часть спектра суммарного сигнала стереоканалов, в результате чего обеспечивается гарантированное воспроизведение басовых звуков. Однако в системе 5.1 канал низкочастотных эффектов играет особую роль. Его стоит рассматривать не как низкочастотную компоненту многополосной акустической системы, а именно как независимый канал низкочастотных эффектов.
При записи на магнитофон для большинства систем 5.1 принят следующий порядок каналов (начиная с первой дорожки): левый передний, центральный, правый передний, левый задний, правый задний и низкочастотный каналы. В ряде случаев (например, в многоканальных звуковых картах) предусмотрен и другой порядок: левый передний, правый передний, левый задний, правый задний, центральный, низкочастотный.
По мнению специалистов, формат 5.1 является наиболее перспективным, поскольку поддерживается основными разработчиками. Важно, что имеются подходящие носители (DVD).
Рис. 1.36. Размещение излучателей звука в системе 5.1:
И хотя пока не принят единый стандарт и одновременно существует несколько систем кодирования для 5.1, однако фиаско «первобытной» квадрофонии вряд ли повторится, даже если «выживет» не одна, а несколько различных систем кодирования. Принципиальное отличие формата 5.1 от квадрофонии тридцатилетней давности заключается в том, что в данном случае аудиосигнал имеет цифровую форму, поэтому создание универсального декодера, способного работать со звуком, закодированным различными системами, не вызовет особых трудностей и не приведет к заметному удорожанию аппаратуры.
В успехе формата 5.1 заинтересованы производители аудио-, видеоаппаратуры, компьютеров, компьютерных комплектующих и программ. К нему с интересом относятся потребители: зрители, слушатели, геймеры. Звукорежиссеры и музыканты находят в этом формате новые выразительные средства для реализации творческих замыслов и усиления влияния на наши эмоции. Формат действительно придает воспроизводимому звуку новое качество: слушатель окружен им. Правда, виртуальный звуковой мир и в этом случае не дотягивает до реального. В синтезированном звуковом пространстве источник звука может находиться справа, слева, спереди, сзади, перемещаясь в этих «координатах». А у настоящего звукового пространства, кроме того, есть еще «верх» и «низ».
Особенности оборудования студии формата 5.1
В стереоформате для размещения кажущегося источника звука в определенном месте предназначен регулятор панорамы. Им вы устанавливаете относительные уровни звуковых сигналов, которые подаются в каждый из двух каналов, и тем самым определяете положение источника звука между двумя акустическими системами. При работе с многоканальным звуком вам надо управлять аналогичным процессом в 5 каналах, кроме того, конечно, требуется также регулировать и канал сабвуфера. Поэтому при использовании традиционного микшера для позиционирования одного источника звука необходимо манипулировать несколькими регуляторами. Заметим, что состояние фейдеров, управляющих уровнем сигнала, и регуляторов панорамы в каждом канале трудно сопоставить с положением кажущегося источника звука на круговой панораме. Еще сложнее заставить звук перемещаться по заданной траектории. Это возможно только в микшерах с автоматизацией. В качестве регулятора круговой панорамы в микшере, предназначенном для работы с многоканальным звуком, очень подошел бы джойстик.
Ко всему прочему, микшер, способный работать с объемным звуком, должен иметь не один, а несколько выходов (по числу каналов). Например, в системе 5.1 у микшера должно быть не менее 6 выходов. Оборудование стереофонической студии звукозаписи стоит недешево, а уж о цене студии формата 5.1 и подумать страшно!
Дороговаты также и устройства записи многоканального звука. Они должны иметь 6 и более каналов. Причем крайне желательно, чтобы звук в них представлялся не менее чем 24 разрядами.
Микшеры и цифровые магнитофоны — устройства, многоканальные по своей сути. Поэтому некоторые из моделей, предназначенных для работы со стереозвуком, можно с большим или меньшим удобством применять и в студии формата 5.1. А вот с эквалайзерами, приборами динамической обработки и особенно эффектами дело обстоит сложнее. Конечно, можно обеспечить 6 каналов, собрав «батарею» из 3-х двухканальных приборов. Однако об осмысленной регулировке параметров в этом случае говорить не приходится. Вообразите себе, например, трудности создания в многоканальной системе реалистичной реверберации.
Достойной заменой цифровым магнитофонам и аппаратным микшерам могут служить программные мультитрековые студии и имеющиеся в составе некоторых из них виртуальные микшеры, позволяющие управлять панорамированием с помощью обычной мыши. Удобный в работе и наглядно отображающий положение источника звука на круговой панораме surround-микшер имеется в программе Cubase SX (см. главу 5).
Не всякий владелец домашней студии стереофонического формата может позволить себе иметь мониторную акустическую стереосистему. Однако в случае сведения в стерео приемлемым выходом из положения являются относительно дешевые мониторные наушники. А в формате 5.1 стереонаушники вас не спасут. Без пяти широкополосных акустических систем (а также сабвуфера) не обойтись.
При работе со стереозвуком основными требованиями к мониторам являются: равномерность их частотной характеристики, низкий уровень искажений и полная идентичность двух акустических систем.
Аналогичные требования можно было бы предъявить и к пяти широкополосным мониторам формата 5.1. Они вроде бы тоже должны быть абсолютно одинаковыми. Но в таком случае сведение в круговую панораму вы будете осуществлять в условиях, отличающихся от тех, в которых будут находиться многие слушатели вашей композиции. Дело в том, что у большинства владельцев домашних театров тыловые акустические системы не только по мощности слабее фронтальных, но, кроме того, они могут иметь конструктивное исполнение другого типа. В свою очередь, центральная акустическая система зачастую отличается от крайних передних. Получается, что впечатление слушателя может не совпадать с тем, которое замышляли вы.
Заметим, что подобная проблема существует и при работе со стереозвуком: сведение осуществляется на студийных мониторах, а воспроизведение — на самой различной акустике, начиная от высококачественных колонок и кончая динамиками переносного кассетного магнитофона. Правда, в процессе мастеринга фонограммы должны проходить тест на совместимость с оборудованием низкого качества, да и одной из основных задач этого этапа является адаптация записи к конкретному типу носителя.
Что касается канала низкочастотных эффектов системы 5.1, то при сведении музыкальной композиции сабвуфер вообще не должен использоваться, если по художественному замыслу в музыкальной композиции не присутствует эффект типа взрыва, выстрела из пушки и т. п.
Но опыт прошлых лет, когда царствовал формат CD-audio, показывает, что всякие официальные рекомендации по использованию формата выполняются только на первых порах. Постепенно звукорежиссеры и продюсеры в своих творческих замыслах становятся смелее и пересекают ту черту, которая называется «официальными рекомендациями». Как нам подсказывает интуиция, в конечном итоге низкочастотный канал системы 5.1 будет использоваться «на полную катушку»: там, где это нужно и где не нужно. Например, сама собою напрашивается идея задействовать низкочастотный канал для усиления ударов басового барабана в танцевальной музыке.
Как организовать мониторинг при сведении многоканального звука? Об этом идут споры. Однако большинство специалистов рекомендует использовать одинаковую акустику, не внося поправку на несовершенство домашних систем. Мониторы следует располагать на равном расстоянии от слушателя, в частности, три фронтальных монитора должны образовать дугу, а не прямую линию. Если это невозможно, то следует соответственно снизить громкость центрального монитора.
Особенности сведения в круговую панораму
Серьезно занимаясь проблемой обработки звука, мы на протяжении многих лет внимательно следим за публикациями, имеющими отношение к этой теме. Поэтому можем уверенно констатировать, что работ, посвященных вопросам технологии сведения в стерео, не так уж и много. А вот статей, содержащих конкретные рекомендации по созданию многоканальных записей, практически нет совсем. Видимо, это можно объяснить тем, что проблема нова, отсутствует необходимый опыт, нет сложившихся традиций. Во всяком случае, самостоятельные музыкальные произведения, сведенные в круговую панораму, еще не стали массовым явлением. Многоканальный звук, в основном, существует как дополнение к видеоизображению. Ясно, что подходы к панорамированию звука для саундтрека кинофильма и звука музыкальной композиции должны отличаться. При сопровождении видео требуется размещать основной звук спереди, так как именно на экране перед зрителем происходит действие. Задние каналы используются для придания звуку объема и реализации специальных эффектов. Конечно, при работе с surround-музыкой можно ориентироваться на наработки, имеющиеся в области создания звука для современной кинопродукции. То есть можно поместить основной звук спереди, слегка окружая слушателя, а тыловые каналы использовать для воссоздания акустики окружающей среды и перемещения второстепенных источников звука. И все же, если речь идет о музыкальном произведении, которое создается без расчета на увязку с видеосюжетом, то автор может пользоваться полной свободой в применении новых выразительных средств, заложенных в собственно круговой панораме. Например, вы можете «посадить» слушателя среди исполнителей, передвигать вокруг него все звуковое поле или отдельные источники звука, перемещать их в «глубину» панорамы.
Правда, спецэффекты панорамирования лучше использовать в меру. Например, вряд ли есть смысл конструировать виртуальный рояль, клавиатура которого, судя по звучанию, выглядит окружностью, охватывающей слушателя. Звуки ударных, помещенных в тыловые каналы, и особенно внезапные громкие звуки, раздающиеся сзади, вполне1 могут стать причиной, по которой ваше песня не станет хитом. Мало кому может понравиться, если придется то и дело рефлекторно оборачиваться или подскакивать от испуга.
При подготовке стереофонических записей мы вынуждены сознательно ограничивать себя в использовании возможностей стереопанорамы применительно к некоторым музыкальным инструментам. Причем ограничения продиктованы не только художественными, но и техническими соображениями. Например, совершенно нет смысла смещать бас с центра стереопанорамы. Во-первых, потому, что все равно в области низких частот стереоэффект проявляется очень слабо. Во-вторых, если бас панорамировать влево или вправо, то мощность одной из акустических систем не будет использоваться в полной мере. А это уже серьезный недостаток, так как на низкочастотную область спектра всегда приходится заметная доля общей мощности звукового сигнала.
Аналогичные проблемы имеются и в системах 5.1, хотя задачу формирования низкочастотных звуков здесь решает сабвуфер. Одна из таких проблем — использование центрального канала. В кино он предназначен для привязки доминирующих звуков к изображению, чтобы зрители, сидящие не по центру, воспринимали эти звуки, исходящими с экрана. В музыке те звуки, которые в стерео обычно направляются в левый и правый каналы равномерно (основной вокал, бас, часть барабанов), лучше распределять между центральным и фронтальными каналами. Это позволит избежать перегрузки центрального канала. Кроме того, различимость звуков увеличивается, если одни из них больше направлять в центральный канал, а другие — одновременно в левый и правый передние каналы.
Формат 5.1 предоставляет массу новых возможностей в применении эффектов, подобных дилэю и реверберации. Реверберационный сигнал может располагаться в том же направлении, что и прямой сигнал. Вместе с тем, подобно тому, как в стереозаписях перекрестное направление реверберации приводит к кажущемуся расширению стереобазы, впечатление увеличения объема виртуального помещения можно получить, если реверберацию фронтальных звуков сделать чуть сзади, а тыловых — чуть спереди. Не только сами кажущиеся источники звука, но и эхо-сигналы, порожденные ими, можно динамически перемещать в пределах круговой панорамы.
При сведении в круговую панораму появляются дополнительные признаки, по которым слух может выделять отдельные партии: направление на источник звука в пределах 360° и, в какой-то мере, расстояние до него (глубина панорамы). Поэтому нет особой необходимости производить частотную фильтрацию с целью выделения одних звуков на фоне других, а также изменять громкость инструментов по ходу песни или компрессировать отдельные аудиосигналы.
Что касается дополнительной обработки компрессором уже сведенной композиции, то такая операция представляется недопустимой. Она может привести к возникновению смещения положений кажущихся источников звука, предварительно позиционированных в определенных точках. А те из источников, текущие значения уровня сигналов которых в какой-то момент превысят порог срабатывания компрессора, будут к тому же и хаотично «перемещаться» по случайным траекториям. Думается, что ситуация изменится лишь с появлением широкодоступных многоканальных виртуальных эффектов и обработок, реализующих алгоритмы обработки, в которых учитывается специфика панорамирования объемного звука и психоакустический фактор. В настоящее время зачатки подобных алгоритмов можно найти в программных кодеках, преобразующих, например, WAV-файлы, располагающиеся на 6 отдельных треках в единый цифровой поток АС-3. К сожалению, суть таких алгоритмов скрыта от пользователя, а число параметров, доступных для регулировки, чрезвычайно мало.
Представляется, что обеспечение моносовместимости записей, сведенных в формате 5.1, нереально. Обеспечение стереосовместимости готовой фонограммы тоже проблематично. Видимо, единственно правильным решением будет целенаправленное и раздельное сведение композиции в моно, стерео и в формат 5.1.
Объемный звук, или Surround
Перевод с голландского Е. Митиной
Досье
Современный домашний кинотеатр оборудован аудиотехникой, способной воспроизводить объемный звук (surround sound). Стереосистема уже не может воспроизвести саундтрек фильма. В публичных кинотеатрах Европы отсутствие объемного звука тем более немыслимо. И это не случайно, потому что объемный звук резко увеличивает возможности киноэкспрессии и создает причастность зрителя происходящему на экране. Однако запредельное количество surround-форматов заставляет среднестатистического слушателя почувствовать себя заблудившимся в лесной чаще.
На заре
История началась в 1928, когда в кинотеатрах появился фильм «Jazz Singer». «Певец джаза» — первый фильм, в котором звук воспроизводится одновременно с изображением. Довольно скоро после этого старта, в 1941, публика увидела первый фильм с объемным звучанием: «Фантазию» Уолта Диснея. Саундтрек к «Фантазии» был записан на четырех отдельных каналах. Чтобы их воспроизвести, кинотеатр должен был обладать, кроме прочего, специальным проектором и некоторым количеством добавочных динамиков. Этой технике, на скорую руку окрещенной «фантасаунд», не была уготована долгая жизнь по двум причинам. Во-первых, затраты кинотеатров на оборудование для проигрывания «фантасаунда» оказались слишком высоки, а во-вторых, уникальная аппаратура, использовавшаяся для записи таких саундтреков, оказалась на дне Атлантического океана в результате нападения немецкой подводной лодки.
В середине 50-х в кинотеатрах были запущены первые удачные surround-форматы, такие как CinemaScope (35 мм, 4 дорожки) и Todd-AO (70 мм, 6 дорожек). Они записывались на магнитную ленту, которая приклеивалась к киноленте. Проектор снабжался магнитными головками для воспроизведения аудиозаписи, а кинотеатры дополнительно оснащались усилителями и динамиками. В большинстве своем звуковые каналы были фронтальными, но как минимум один из них отвечал за звук сзади. Качество звучания этих систем было довольно скверным, звук сопровождался чудовищным скрежетом, поэтому тыловой канал часто вовсе не использовали. Если он и работал, то только для воспроизведения коротких драматических спецэффектов. Позже системы воспроизведения улучшились, и звукотехники смогли чаще использовать задние каналы, не расплачиваясь за это передозировкой шумов. Таким образом, тыловые каналы были «реабилитированы» и стали широко использоваться, погружая публику в «обволакивающее» звуковое поле. Лишь с этого момента термин surround всплыл на поверхность.
До этого говорили исключительно о «стереофоническом звуке», даже если применялись четыре канала или более.
В 70-х фирма Dolby представила публике новую surround-технологию для 35-миллиметровой кинопленки: Dolby Stereo. Несмотря на вводящее в заблуждение название, Dolby Stereo — настоящий четырехканальный объемный формат, он включает левый, правый, центральный и тыловой каналы. Благодаря шумоподавлению и матричным технологиям обработки звука Dolby Stereo значительно превосходил своих предшественников. Кинозалы, не оснащенные аппаратурой Dolby Digital, до сих пор используют процессор Dolby Stereo. Добавим, что даже на самых новых кинопленках наряду с современным цифровым саундтреком присутствует еще и аналоговая дорожка Dolby Stereo, гарантирующая совместимость со всеми кинозалами.
В 1978, в связи с появлением стереофонического видеомагнитофона, возник феномен, который мы называем «домашний кинотеатр». Несколькими годами позже, в 1982, на рынок вышел первый успешный потребительский формат объемного звучания Dolby Surround (3 канала: левый, правый, тыл). Dolby Surround позволил воспроизводить саундтреки видеофильмов, кодированные в 4-х канальном формате Dolby Stereo. Улучшенная версия этой системы, способная декодировать и центральный канал, появилась на рынке в 1987 году под названием Dolby Surround Pro Logic. По сравнению с Dolby Surround ее преимуществом стало использование гибкого управления surround-каналом. Для достижения результата нужна программа в формате Dolby Surround Pro Logic (видеофильм, телепередача, лазерный диск, …) и специальный декодер. Такой декодер сейчас встраивается в любой A/V-усилитель. Однако программа может воспроизводиться и без декодера. При этом саундтрек звучит как стерео.
Цифровые surround-форматы
В 1992 году в кинотеатрах, наконец, появилась система Dolby Digital, поныне остающаяся основным surround-стандартом как для «большого» кино, так и для домашних кинотеатров. Dolby Digital использует схему «5.1 каналов»: левый, правый, центр, левый тыловой, правый тыловой и сабвуфер (он-то и есть этот самый «.1»!). Саундтрек Dolby Digital размещается на маленьких промежутках между отверстиями перфорации на кинопленке, так как каждая кинолента по-прежнему снабжается звуковой дорожкой Dolby Stereo, не оставляющей места ни для чего другого. Саундтреки Dolby Digital записаны цифровым способом, и звучат намного лучше, чем традиционные аналоговые в Dolby Stereo.
Через год наряду с Dolby Digital появилась система DTS Surround, ставшая серьезным конкурентом. Как и Dolby Digital, DTS (Digital Theatre System) — это цифровой surround-формат по схеме 5.1. Однако звуковая дорожка для DTS помещается не на самой кинопленке, а нарезается на отдельном лазерном диске. На пленке остается только временной код, который синхронизируется с временным кодом на CD. Благодаря этому в теории возможно более высокое качество звука, чем у Dolby Digital, потому что емкость дорожки на CD, понятное дело, выше, чем можно выкроить между дырочками кинопленки.
Спустя несколько лет после появления Dolby Digital и DTS в кинозалах оба формата вышли на рынок домашних кинотеатров. Чтобы воспроизводить звуковую дорожку Dolby Digital дома, надо иметь соответствующий источник (DVD-видео, цифровая телепередача, лазерный диск, компьютер или PS2-видеоигра), комплект громкоговорителей по схеме 5.1 и совместимый с Dolby Digital А/V-усилитель. Разница в качестве звука между Dolby Surround Pro Logic и Dolby Digital значительна. Это, помимо всего прочего, наблюдается из-за того, что два тыловых канала Dolby Digital работают в полном звуковом диапазоне частот и полностью независимы друг от друга. Теперь убедительных эффектов можно добиваться без проблем, используя только два тыловых канала. Еще одно отличие заключается в том, что Dolby Digital располагает отдельным каналом для воспроизведения низких частот.
Для DTS, опять-таки, необходим носитель, закодированный в DTS (это обычно указано на коробке DVD-диска) и DTS-декодер (им снабжены практически все новые модели А/V-усилителей). Так как стандартом для DVD-видео является Dolby Digital, а DTS рассматривается только как дополнительная возможность, многие DVD имеют только одну звуковую дорожку — для Dolby Digital. Другими словами, на DVD-видео DTS встречается только в комбинации с Dolby Digital.
По сути, DTS обладает приблизительно теми же параметрами, что и Dolby Digital, но выигрывает за счет большей емкости звуковой дорожки. Из-за этого, в принципе, DTS превосходит Dolby Digital и в домашнем кинотеатре, но разница в качестве невелика. А у DVD-дисков, снабженных обеими системами, есть одна неприятная особенность. Дело в том, что когда на ограниченном дисковом пространстве находятся две полноценные звуковые дорожки вместо одной, остается меньше места для изображения и специальных возможностей. Приходится либо отказаться от специальных возможностей, либо согласиться с пониженным качеством картинки (снижение битрейта). Этой неприятности можно избежать, поместив, к примеру, специальные возможности на отдельный диск. Однако было бы гораздо лучше, если бы DTS стали рассматривать как самостоятельный стандарт, и на рынке появились бы «дивидишки» только с DTS-дорожкой, без Dolby.
Начиная с 1994 в кинотеатрах, в дополнение к Dolby Digital и DTS, появляется третий surround-формат: SDDS (Sony Dynamic Digital Sound). SDDS — цифровой surround-формат, который может включать до восьми каналов цифровой информации. Однако фирма Sony пока не собирается выбрасывать SDDS на рынок домашних кинотеатров (вот почему эта система менее известна среди потребителей).
Мало того!
Несколько лет назад Dolby в сотрудничестве с THX явили миру систему Dolby Digital Surround ЕХ. Эта surround-система, также известная под именем ТНХ Surround ЕХ, построена по схеме 6.1. Речь идет об уже известных звуковых каналах Dolby Digital с добавлением дополнительного тылового канала (back surround). Звуковая информация, предназначенная для канала back surround, закодирована с помощью матричной технологии в «обычных» surround-каналах. При воспроизведении информация этого канала синтезируется средствами системы Dolby Surround Pro Logic. Вы можете справедливо заметить, что Dolby Digital Surround ЕХ – это гибрид из Dolby Digital и Dolby Surround Pro Logic. Преимущество матричной кодировки в том, что звуковые дорожки Dolby Digital Surround ЕХ абсолютно совместимы и с аппаратурой Dolby Digital. Информация, предназначенная для канала back surround, в этом случае воспроизводится через «обычные» surround-колонки. Однако чтобы воспроизвести Dolby Digital Surround ЕХ во всей красе, нужен подходящий декодер (в новейших высококлассных А/V усилителях он уже встроен) и дополнительная АС, которую следует установить непосредственно позади слушателя. Однако еще лучше разделить этот сигнал надвое и послать на два дополнительных динамика.
Немного сбивает с толку, что в кинотеатрах эта система называется Dolby Digital Surround ЕХ, а в мире домашних кинотеатров известна под именем ТНХ Surround ЕХ.
Конкурирующая фирма, DTS, выпустила сходную систему, названную DTS ES. Она известна в двух разновидностях: DTS ES Matrix и DTS ES Discreet. Уже по названию можно понять, что DTS ES Matrix, как и Dolby Digital Surround ЕХ, использует матричную технологию для кодирования дополнительного тылового surround-канала. В системе же DTS ES Discreet дополнительный канал выделен и воспроизводится самостоятельно. Для воспроизведения обоих вариантов DTS ES нужен специальный декодер. Так как DTS ES не получил широкого распространения, во многих А/V-усилителях такие декодеры отсутствуют.
Чтобы дать перспективу, приведем несколько цифр. В формате Dolby Surround сделано более 12 000 фильмов, в Dolby Digital — около 4000, в Dolby Digital Surround ЕХ — не более шестидесяти. Фильмы же с аудиодорожкой в формате DTS ES Discreet можно пересчитать по пальцам…
Тех же щей да иначе влей: Dolby Pro Logic II и DTS Neo: 6
Dolby Surround Pro Logic II — это, в первую очередь, улучшенная версия древней системы Dolby Surround Pro Logic. Другими словами, программный материал, который раньше нужно было воспроизводить с помощью декодера Dolby Surround Pro Logic (тип I), сегодня можно воспроизводить с помощью типа II, и это дает лучшие результаты. Кроме того, Pro Logic II отлично подходит для перевода звуковой информации из формата стерео в какой-либо из мультиканальных форматов (например, в объемный звук по схеме 5.1). Хотя, конечно, все зависит от музыкального стиля и персональных пристрастий слушателя. Множество аудиофилов придерживаются мнения, что музыка, изначально записанная в стерео, должна воспроизводиться только в стерео. Dolby Surround Pro Logic II известен в двух версиях: Movie и Music. Тип Movie, как следует из названия, предназначен для кино, а Music — для перевода стереозвука в объемный по схеме 5.1. Современные A/V-усилители, впрочем, обычно имеют декодер Pro Logic II в обоих вариантах.
Фирма DTS, постоянный соперник Dolby, выпустила на рынок систему DTS Neo:6 (в противовес Dolby Surround Pro Logic II). Формат DTS Neo:6, как и Pro Logic II, известен в двух вариантах: Cinema и Music, однако он не задуман как продолжение старой системы. Единственная функция DTS Neo:6 — перевод двухканального звукового материала в объемный звук по схеме 5.1 или 6.1. Для музыкальных стереоисточников лучше использовать DTS Neo:6 Music, а для видеоматериала со стереофонической звуковой дорожкой — DTS Neo:6 Cinema.
Dolby Headphone и Dolby Virtual Speaker
Чтобы слушать Dolby Headphone, не нужны специальные наушники. Подходят и обычные стереонаушники. Dolby Headphone есть тоже в двух вариантах: Dolby Headphone и Dolby Headphone Stereo. Первый вариант имитирует в наушниках комплект АС по схеме 5.1 и совместим с любым, настоящим или переведенным из стерео, surround-форматом (после того, как он преобразован в PCM-сигнал), а также с МLP-сигналами DVD-аудио. Второй вариант прямо не связан с объемным звучанием, но является алгоритмом, который имитирует звук двух идеально установленных в помещении колонок.
Итак, Dolby Headphone имитирует комплект АС по схеме 5.1 или двухканальный комплект с помощью самых простых наушников, но сам по себе surround-форматом не является. Dolby Headphone встраивается во все большее количество A/V-усилителей, но ни о какой революции это не говорит.
Продолжая идею Dolby Headphone, Dolby недавно разработала технологию Virtual Speaker. Два варианта новой технологии: Dolby Digital Virtual Speaker и Dolby Pro Logic II Virtual Speaker. Система служит для извлечения объемного звука из двух АС, которые стоят на своих обычных местах перед слушателем или зрителем. Система выпущена совсем недавно, и о ее успехах мало что известно. Dolby заявляет, что Virtual Speaker больше заинтересует телезрителей, и, соответственно, не вызовет ажиотажа среди «серьезных» поклонников домашних кинотеатров.
Dolby Digital Virtual Speaker применяется, если материал записан в Dolby Digital, а Dolby Pro Logic II Virtual Speaker предназначена для любого двухканального носителя.
ТНХ
С недавнего времени логотип ТНХ был объявлен гарантией образцового качества звука и изображения — как для больших кинотеатров, так и для домашней техники. Лейблом ТНХ могут похвастаться лишь те залы и аппараты, которые соответствуют самым высоким требованиям. Хотя система ТНХ всегда имела дело с объемным звуком, а лучше сказать, с утверждением стандартов его воспроизведения, сама по себе она никогда не была surround-форматом. Раньше в некоторых кинотеатрах можно было слушать звуковые дорожки Dolby Stereo с качеством ТНХ, а сейчас во многих залах можно услышать звуковую дорожку Dolby Digital или DTS 5.1, «пропущенную» через ту же ТНХ. Несколько лет назад лейблы ТНХ и Dolby стали тесно сотрудничать, и это принесло свои плоды в виде уже упомянутой Dolby Digital ЕХ, она же ТНХ Surround ЕХ. Последним шагом в развитии ТНХ стал выпуск системы ТНХ Ultra 2 для усилителей домашних кинотеатров. Фактически ТНХ Ultra 2 — это расширенная версия ТНХ Ultra, «заточенная» под A/V-усилители и A/V-процессоры. В отличие от ТНХ Ultra, ТНХ Ultra 2 следует все же признать surround-форматом. ТНХ Ultra 2 включает в себя ТНХ Ultra 2 Cinema Mode и ТНХ Music Mode и предназначена в первую очередь для восьмиканальных (7.1) surround-систем. Как уже сказано, 7.1 — схема, нестандартная для объемного звука, появившаяся в результате того, что многие производители A/V-процессоров и усилителей разделили надвое добавочный surround-канал системы 6.1 (Dolby Digital Surround ЕХ и DTS ES) для оптимального, по их мнению, распределения звука. ТНХ Ultra 2 может воспроизводить источники звука, записанные по схемe 5.1 («нормальные» DVD в Dolby Digital и DTS) по схеме 7.1. При этом колонки, которые нужны только для Dolby Digital ЕХ и DTS ES, расширяют тыловую панораму дорожек, записанных по схеме 5.1.
Небезынтересно…
Наряду с различными Dolby, DTS и ТНХ surround-форматами, в природе циркулирует еще некоторое количество менее известных surround-форматов других производителей. Например: Logic 7, TMS (TAG McLaren Surround), CS 5.1, Trifield, Ambisonics…
Кроме того, феномен объемного звука достаточно много продиктовал аудиотехнике. Как DVD-audio, так и конкурирующий с ним SACD (SuperAudioCD) могут использовать surround-звучание. Но не все музыкальные произведения на этих носителях изначально записаны в объемном звуке. На многих SACD имеется как стерео-, так и surround-версия одних и тех же музыкальных произведений, и выбирать остается слушателю. Музыкальные произведения, записанные в объемном варианте на DVD или SACD, могут использовать ту же раскладку каналов, что Dolby Digital и DTS. Значит, их можно слушать во всей красе в системе домашнего кинотеатра. Снабжая домашний кинотеатр A/V-усилителем и комплектом акустических систем по схеме 5.1, потребитель за те же деньги получает возможность наслаждаться любимой музыкой в объемном звучании.
Выводы
Если вы собираетесь покупать A/V-усилитель или процессор, то лучше не спеша выяснить, какие surround-форматы эти «зверюги» поддерживают. Для воспроизведения DVD с объемным звуком необходимо, чтобы техника поддерживала хотя бы форматы Dolby Digital и DTS 5.1. К счастью, оба формата являются стандартными для большинства A/V-усилителей. Старенькая Dolby Pro Logic интересна, но в связи с выходом более совершенной Dolby Pro Logic II, которую можно найти почти во всех новых усилителях, она уже отходит в прошлое. Кстати, Pro Logic II сделала практически ненужной и систему DTS Neo: 6.
В форматах Dolby Digital Surround ЕХ (6.1) и различных версиях DTS ES (6.1) выходит не так уж много дисков. Еще одним их изъяном является необходимость установки дополнительной колонки (а лучше — двух) для соответствия требованиям схемы 6.1. Более дорогие усилители чаще снабжены декодерами Dolby Digital Surround ЕХ или DTS ES, а те, что подешевле, — реже. Тем, кто не признает компромиссов в вопросах качества, придется раскошелиться на A/V-усилитель 7.1, и лучше, если он будет совместим с ТНХ Ultra 2. В этом случае даже дорожки, записанные для схемы 5.1, можно будет воспроизводить по схеме 7.1. Ну и, наконец, чтобы в объемном звуке воспроизводить DVD-audio и SACD, усилитель может быть снабжен только комплектом аналоговых входов 5.1, стандартного современной аппаратуре.
Установка акустических систем
1.Dolby Digital, DTS 5.1 — комплект АС *
Фронтальные АС слева и справа должны находиться друг от друга на расстоянии 2–3 метра. Они образуют основание треугольника, чьей вершиной будет слушатель. Точно между ними, прямо над (или под) дисплеем, должна помещаться АС центрального канала. Все три акустические системы, по возможности, следует разместить на уровне глаз зрителя. Фронтальные АС находятся на расстоянии метра от боковых стен комнаты, и чуть меньше чем на метр — от задней. Чтобы получить реалистичное звучание, АС центрального канала надо поставить на одной с ними линии. Две тыловые АС лучше всего установить не сзади, а по бокам от слушателя на высоте около двух метров. Размещение сабвуфера менее важно, но все же влияет на звучание. Если, к примеру, установить его в углу, то гулкий бас, скорее всего, будет вас раздражать.
И последнее замечание: важно, чтобы все АС, кроме сабвуфера, имели один характер звучания. Поэтому покупать лучше весь комплект одной марки.
*подходит также для стерео и Dolby Surround Pro Logic I и II.
2.Dolby Digital Surround ЕХ, DTS ES 6.1 (7.1) — комплект АС. **
Для этого комплекта применимы все правила установки систем 5.1. Плюс к этому для дополнительного surround-канала надо добавить либо одну-единственную тыловую АС (в этой роли может выступать дополнительная АС центрального канала), либо, что лучше, — парочку АС, которые следует устанавливать приблизительно в полутора метрах друг от друга. В обоих случаях их надо разместить не слишком далеко от слушателя и на той же высоте, что и «обычные» тыловые АС.
**подходит также для Dolby Digital 5.1, DTS 5.1, стерео и Dolby Surround Pro Logic I и II.
3.SACD и DVD-audio — комплект АС.
Чтобы в полной мере наслаждаться многоканальной музыкой с DVD-audio или SACD, недостаточно просто поставить спереди две большие колонки, а сзади — две маленькие. Необходимо иметь пять полнодиапазонных колонок непременно с единым характером звучания (читай: одного производителя). Впрочем, это справедливо для всех случаев жизни. Центральная АС устанавливается так же, как и в предыдущих схемах, но фронтальные стоят теперь под углом 30° к центральной. Тыловые АС сдвигаются чуть назад (уже не на одной линии со слушателем) и устанавливаются под углом 110° к центральному каналу. В конечном итоге, такая раскладка мало отличается от той, что требуется для Dolby Digital и DTS.
Хронология (для наглядности)
Форматы для кинотеатров:
1941 – «Фантазия», первый фильм с объемным звуком
1976 – Dolby Stereo
1992 – Dolby Digital
1993 – DTS
1994 – SDDS
1999 – Dolby Digital Surround ЕХ
1999 – DTS ES
Форматы для домашнего кинотеатра:
1982 – Dolby Surround
1987 – Dolby Surround Pro Logic
1997 – Dolby Digital на DVD
1999 – DTS на DVD
2000 – Dolby Digital Surround ЕХ
2001 – DTS ES
2001 – многоканальные SACD и DVD-audio
2001 – Dolby Surround Pro Logic II
2002 – ТНХ Ultra 2