Бесплатная техническая библиотека

О пользе "фантомов"

Справочник / Искусство аудио

 Комментарии к статье

Ну, и дела! То мы ханжески ворчим на Hi-Fi-усилитель за неотключаемый тембр, то всерьез подумываем: "А не причислить ли к неприкасаемому High End'y дорогущие многоканально- кодированно- электронно-  обрабатывающие звук домашние кинотеатры... Крайностям не только в мнениях, но и в аппаратуре, противостоит спасительная середина с более спокойным подходом к звуку и демократичной ценой. Очертив таким образом границы влияния данного материала, можно спокойно поговорить об устройстве и принципах работы электронных процессоров объемного звучания. Тем более, что тему подсказала редакционная почта с вашими вопросами, уважаемые читатели.

Речь пойдет не о настоящих "театральных" процессорах (например, разработки от Dolby Laboratries), а о многочисленных Surround'ax, которые обнаруживаются в современных микро-мини-миди-системах и портативном аудио под этим именем или, например, под аббревиатурой DSP (Digital Signal Processor). Здесь пора первый раз упомянуть "то, чего на свете нет": мнимые источники звука, виртуальные образы, если хотите, фантомы или звуковые привидения - "милые и симпатичные" (любопытная игра слов: привиделся звук...). Коротко говоря, подавляющее число электронных систем, модифицирующих стереозвучание музыкальных программ, основано на идее формирования с помощью обычной стереопары (два разнесенных на определенное расстояние громкоговорителя) такого акустического поля, которое можно ощутить или в совершенно другой обстановке (вместо кухни - пространство ревущего от восторга стадиона), или при увеличении количества источников звука (кинотеатр), или при расширении звукового пространства (настольная магнитола с голосом системы с двухметровой стерео-базой).

Немного истории по вопросу объемности звучания. Стерео, основанное на биноуральном (два уха!) принципе, является самодостаточным. Два канала давно и прочно утвердились в бытовой аппаратуре, они неплохо прорисовывают пространственную картину, позволяют локализовать на слух музыкальные инструменты. Разительное отличие стерео от моно не заставит вас поменять стереосистему на одинокий до грусти точечный источник звука. А если применить четыре информационных канала и четыре громкоговорителя? Квадрофония (Q-sound) оказалась не простым орешком: удорожание было явно неадекватно достигаемому эффекту. Стерео выстояло, но его позиции в настоящее время атакуются со стороны энтузиастов многоканального Home Cinema.

И вот рядом с проблемами объемного звука как раз и нашлось место простым электронным средствам обработки звука: DSP, 3D-sound, Surround, Sound Retrieval System, Incredible Sound... Как правило, такие системы с помощью того или иного схемно-технического решения, оформленного, например, в виде микросхемы, реализуют один или несколько алгоритмов частотно-фазовой обработки исходного электрического сигнала. На заре портативных стереомагнитол уже применялись простейшие схем  искусственного расширения стереобазы, действующие по методу вычитания. А вот примеры современных "генераторов звуковых фантомов": Digital controlled audio processor (SGS-Thomson, tdA7344), Matrix surround IC (NEC, PC1853), Spatializer (Desper Products), RSS (Roland), SRS или Vivid 3D (Hughes), Incredible Sound (Philips Research Laboratories).

Существование этих средств оправдано из-за относительной дешевизны и универсальности. А самое главное - из-за того, что для проявления дополнительных звуковых эффектов достаточно одной стереопары. Элементная база разнообразных процессоров в настоящее время активно используется разработчиками бытовой аудиоаппаратуры. Так, например, многие современные модели мини-систем Sharp и Kenwood оснащены процессорами Sound Retrieval System (SRS) американской корпорации Hughes; голландский Philips выпускает широкую номенклатуру аппаратуры (от портативных аудио до ТВ) с функцией Incredible Sound; в магнитоле Panasonic-"кобра" установлен Spatializer. Надо сказать, что в своем большинстве DSP довольно близки друг другу по конечному результату.

Давайте посмотрим на конкретном примере, как используются процессоры DSP. Инженеры фирмы Sharp разработали на базе SRS-технологии систему виртуального окружающего звучания - Virtual Surround, которая работает со стереосигналом любого источника (кассета, CD, LD, ТВ, видео, радио) и не требует дополнительных громкоговорителей. Дизайнеры сделали две градации трехмерности звука при виртуальном расширении стереобазы: музыкальный режим (Virtual I - создается ощущение, что колонки раздвинуты от первоначального положения), режим кинотеатра (Virtual 2 - возникает иллюзия работы дополнительных боковых громкоговорителей). Кроме того, есть возможность воссоздать акустическую обстановку концертного зала средних размеров (Hall, заметна реверберация), собора с куполом (Dome, большое время реверберации проявляется как гулкость многократных отражений) и "живое" пространство концертной площадки (Live).

Истины ради необходимо отметить, что искусственно приобретенная объемность стоит не только денег, но и связана с нежелательными артефактами, которые могут проявляться, например, в нарушении тонального баланса. Впрочем, такого рода искажения как раз и формируют пространственные ощущения. А теперь для самых любознательных и терпеливых хочу предложить разобраться с вопросом: "Как именно с помощью электроники на обычном стерео достигаются эффекты объемности?" Возьмем за основу материалы о системе, которая получила широкое распространение в аппаратуре Philips - Incredible Surround Sound, которая является предметом изобретения Рональда Аартса и Роберта Деккерса (авторы - сотрудники исследовательской лаборатории Philips).

Стоит лишний раз подчеркнуть, что качество стереозвучания большинства портативных систем, мультимедийных комплексов и ТВ ограничено малым расстоянием между громкоговорителями, поэтому электронное расширение стереобазы часто становится одним из немногих, сравнительно недорогих способов сделать звучание объемным. Это обстоятельство, по-видимому, и послужило причиной поиска нового технического решения. Суть изобретения "Расширение стереобазы при воспроизведении звука - Incredible Sound (невероятный звук)" поможет понять схема. На ней изображены: слушатель, блок обработки сигнала, стереопара, мнимые громкоговорители ("фантомы") и картина распространения прямых (неотраженных) звуковых волн. Показано, что виртуальные источники фактически расширяют расстояние и угол между левым и правым громкоговорителем.

Авторы, обобщив данные психоакустических исследований, проведенных в том числе на реальных людях, получили зависимость изменения звукового давления в левом и правом ухе при последовательном перемещении реальных громкоговорителей от исходного положения в расширенное. Из иллюстрации следует, что звуковые волны, которые приходят к слушателю от смещенных динамиков, по восприятию будут существенно отличаться от исходных по фазовым и частотным параметрам, зависящим от времени прихода фронта волны к барабанным перепонкам левого и правого уха, эффектов затенения и дифракции волн на голове слушателя.

Найденная функциональная зависимость трансформации звука, которая получила название Head Related Transfer Function (HRTF), была определенным образом заложена в электронную схему, обрабатывающую выходной стереосигнал. Введение соответствующих изменений в левый и правый каналы приводит к воссозданию существующими громкоговорителями в зоне слушателя именно той структуры акустического поля, которая характерна для модифицированного положения излучателей. Таким образом у слушателя возникает реальное ощущение, что перед ним распахивается звуковое пространство Можно предположить, что полученная авторами информация была исчерпывающая, а функция имела линейную структуру, поскольку управление ею на практике осуществляется с помощью простейшего двухканального потенциометра. Поэтому в аудиоаппаратуре (например, переносная магнитола AZ8070) стало возможным плавно изменять режим расширения базы от обычного стерео (0% расширения) до максимального проявления эффекта - 100% "невероятного звука".

Кстати, группа зарубежных экспертов, проведя сравнение по методу "двойного слепого тестирования" упомянутых в нашей статье систем искусственного расширения стереобазы, отметила наилучший тональный баланс и естественность звучания именно у Incredible Sound, несмотря на то, что это техническое решение очень просто реализуется на практике и стоит совсем недорого...

А в исследовательских лабораториях новые охотники за "привидениями" продолжают поиски натурального звука, и не надо удивляться, если завтра с помощью крохотной магнитолы в комнате материализуется громадный звуковой "фантом".

Автор: Сергей Клобуков

 Рекомендуем интересные статьи раздела Искусство аудио:

▪ Как сделать маленький бокс большим или кое-что о заполнении

▪ Комбинированный блок регулирования АЧХ

▪ Тесты и объективность

Смотрите другие статьи раздела Искусство аудио.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Биоэлектрическая синхронизация деревьев 15.05.2025

Международная команда ученых, возглавляемая профессором Моникой Гальяно из Университета Саутерн Кросс (Австралия), исследовала, как деревья могут синхронизировать свои биоэлектрические сигналы на фоне астрономических явлений, таких как солнечное затмение. Результаты этого эксперимента открывают новые горизонты в изучении "экологической памяти" растений и их способности к междревесной коммуникации. 25 октября 2022 года, во время частичного солнечного затмения, ученые зафиксировали уникальное поведение деревьев в лесу Коста Бокке, расположенном в итальянских Доломитах. В ходе исследования они обнаружили, что деревья начали синхронизировать свои биоэлектрические сигналы задолго до самого события, что является необычным и ранее не зафиксированным явлением. Для эксперимента были выбраны три ели (Picea abies) разного возраста: две взрослые, которым было около 70 лет, и одна молодая, возрастом около 20 лет. Также были привлечены пять пней деревьев, оставшихся после урагана. Для измерени ...>>

Биоразлагаемый приемник для беспроводной зарядки имплантатов 15.05.2025

Разработка новых технологий беспроводной передачи энергии значительно изменяет подход к медицинским устройствам и имплантатам. Особенно перспективной является технология, использующая ультразвук, которая позволяет безопасно и эффективно заряжать устройства, находящиеся внутри человеческого организма. Недавнее исследование, проведенное учеными из Корейского института науки и технологий и Корейского университета, представило инновационное решение для беспроводной зарядки медицинских имплантатов, которое использует ультразвуковые волны и обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами. Разработка гибкого, биоразлагаемого приемника для ультразвуковой зарядки представляет собой значительный шаг вперед в области медицинских технологий. В отличие от методов, основанных на электромагнитной индукции или радиочастотной зарядке, которые могут вызывать электромагнитные помехи и имеют низкую эффективность в биологических тканях, ультразвуковая передача энергии является горазд ...>>

Умение мечатать полезно для психического здоровья 14.05.2025

Психологи Университета Флориды, выяснили, что большинство людей не умеют использовать свою фантазию для того, чтобы отвлечься и просто порадоваться своим мыслям. Даже когда участникам предложили специально подумать о чем-то приятном, они испытывали затруднения. В одном из экспериментов испытуемым было предложено осмысленно помечтать о чем-то, что может доставить удовольствие, но многие из них не могли этого сделать. Они были в недоумении и не понимали, как это можно сделать просто так, без четкой цели или задачи. Как отмечает профессор психологии Университета Флориды, доктор философии Эрин Вестгейт, такие результаты оказались для исследователей неожиданными. Участники эксперимента не могли представить, как провести время, погружаясь в свои мысли, и предпочитали заняться чем-то конкретным и продуктивным. Это явление ученые называют "утратой умения мечтать". В то же время, исследователи подчеркивают, что именно такие моменты наслаждения собственными мыслями могут быть полезны для п ...>>

Случайная новость из Архива Двумерный полимер крепче стали 14.02.2022 Американские материаловеды научились синтезировать двумерные полимеры, которые, в отличие от других, способны собираться послойно вместо того, чтобы образовывать одномерные цепочки. Полученный из меламина двумерный полиарамид имеет в шесть раз меньшую плотность, чем сталь, однако почти вдвое прочнее ее. Способ изготовления масштабирован - материал самособирается в растворе.   Химики стремятся получить ковалентно связанную высокопериодическую молекулярную структуру толщиной в один мономер. "Молекулярный ковер" (molecular carpet) - хороший термин для понятия двумерного полимера. Настоящие двумерные полимеры будут иметь толщину в один мономер и правильную структуру. Большой проблемой в создании двумерных полимеров является то, что, даже несмотря на то, что стратегии синтеза таких структур существуют, трехмерный сферический аналог растет гораздо быстрее. То есть только желаемая молекулярная структура полимеризуется, ее быстро обгонит уже знакомая трехмерная, для создания которой достаточно одного вращения связи присоединенного мономера. В своей работе исследователи Массачусетского технологического института попытались обойти это ограничение и начали экспериментировать с амидами. Гипотеза авторов работы состоит в том, что сильные амидно-ароматические связки угнетают внутриструктурное вращение цепочек, то есть не даст им вернуться и выйти из плоскости. Ученые смешали меланин и тримезоилхлорид в присутствии пиридина, а полученный гель очистили и высушили в вакууме, в результате чего получили свой двумерный полимер, где молекулы собрались в нанослои благодаря прочной межслойной водородной связи. Поскольку материал самособирается в растворе, его можно производить в больших количествах, просто увеличивая количество исходных материалов. Созданный материал ученые назвали полиарамидом. Среднюю молекулярную толщину они оценили в 3,69 ангстрема, а диаметр 10,3 нанометра, что является определяющим признаком двумерной полимеризации. Сканирующая электронная микроскопия полученных пленок не выявила дефектов в структуре полимера, а тест на газопроницаемость показал, что полимерные пленки пропускают газ примерно в 22 раза хуже, чем наиболее газонепроницаемые барьерные материалы. Также ученые обнаружили, что модуль упругости нового материала - необходимая для деформации материала сила - достиг значение 12,7 гигапаскаля, что значительно выше, чем у термопластов, укрепленной эпоксидной смолы или нейлона. А предел прочности нового материала составил около 488 мегапаскалей, что почти вдвое больше, чем у конструкционной стали ASTM A36. При том, что плотность полимера составляет примерно одну шестую от таковой в стали.

Другие интересные новости:

▪ Ракета Blue Origin

▪ Добыча железа на Марсе

▪ Эту резинку жевали 5000 лет назад

▪ Вечная флэш-память

▪ Масса протона разгадана

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Медицина. Подборка статей

▪ статья Скрябин Александр Николаевич. Знаменитые афоризмы

▪ статья Что такое гранат? Подробный ответ

▪ статья Кучер. Должностная инструкция

▪ статья Вместо микрофона - динамическая головка. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Проектирование маломощных ИИП на микросхеме LNK501 с помощью программы VDS. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025