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:

▪ Этот загадочный господин Хай Энд

▪ Кроссовер и цена

▪ Чтобы слышать разницу

Смотрите другие статьи раздела Искусство аудио.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Электрический ток поможет вспомнить 29.11.2012 Назовите поименно своих одноклассников... В этот момент группы нейронов отправляют множество сигналов по установившимся нейронным путям для того, чтобы вспомнить ответ на этот вопрос, который когда-то не вызывал никаких затруднений. Исследователи из Drexel's School of Biomedical Engineering, Science and Health Systems как раз нашли способ "заглянуть" внутрь мозга и выявить точную картину активности в процессе воспоминания. Более того, они смогли "подстегнуть" мозг и "вытащить" из него забытые факты. Ученые провели свое исследование на основании данных о 60 больных эпилепсией, которым в мозг имплантировали электроды (с целью определения причин эпилептических приступов). Параллельно со своей основной задачей электроды постоянно снимали информацию о нормальном функционировании мозга, в том числе и о функционировании памяти. Исследователи работали в двух направлениях. Прежде всего изучалась активная память: пациентам задавали ряд вопросов, направленных на активизацию кратковременной памяти, например, нужно было запомнить последовательность цифр, а потом вспомнить ее. Также изучалось воздействие электрических стимулов на поверхности мозга пациента и его влияние на функционирование памяти. Так, в ходе одного из экспериментов, подопытным было предложено вспомнить о своей учебе в школе, а ученые зафиксировали активность мозга подопытных в процессе вспоминания. Через несколько недель исследователи провели вторую часть эксперимента, в ходе которой ученые стимулировали электротоком те же участки мозга, которые были активны в процессе "естественного вспоминания". В результате мозг вновь активизировал те же нейронные пути, что использовались для поиска воспоминаний о школьных годах. Таким образом, с помощью электростимуляции ученые смогли "побудить" мозг вспоминать забытые вещи. Использовать подобную технологию для "выуживания" давно забытых знаний сложно: для этого, во-первых, надо разместить на поверхности мозга электроды, а во-вторых - вести запись активности мозга в период запоминания информации и затем воспроизвести ее. Тем не менее, работа ученых дает новое понимание принципов функционирования памяти и может помочь в лечении некоторых психических расстройств, например, шизофрении.

Другие интересные новости:

▪ 5-нм чип IBM

▪ Роботизированные трости для слепых

▪ Миниатюрный Bluetooth датчик ускорения и температуры на базе CC2650

▪ Оптимистам инфаркт не страшен

▪ Коричневые крабы страдают от морских кабелей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Ученые степени Микки-Мауса. Крылатое выражение

▪ статья Почему ржавеет железо? Подробный ответ

▪ статья Инструктор культурно-образовательного учреждения. Должностная инструкция

▪ статья Спиртовые лаки. Простые рецепты и советы

▪ статья Стабилизатор напряжения на КМОП-микросхеме. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026